JP2011500971A - Thin film coating system and method - Google Patents
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Abstract
基材上に薄膜を形成するための方法およびシステムを提供する。本システムでは、実質的に非吸光性の薄膜を形成するために、基材表面にコーティング材料を堆積して反応させる。単位時間に形成される非吸光性薄膜の体積は、表面積をｘ倍増加させ、コーティング材料の堆積速度を倍数ｘの逆数より大きな倍数だけ増加させ、それによって単位時間当たりの非吸光性薄膜の体積の形成速度を増加することによって増加させることができる。 Methods and systems for forming a thin film on a substrate are provided. In this system, a coating material is deposited and reacted on the surface of the substrate to form a substantially non-light-absorbing thin film. The volume of the non-light-absorbing thin film formed per unit time increases the surface area by a factor of x and increases the deposition rate of the coating material by a factor greater than the reciprocal of the multiple x, thereby the volume of the non-light-absorbing thin film per unit time Can be increased by increasing the rate of formation.
Description
関連出願
本出願は、同じ発明者等が２００７年１０月２６日に出願した米国特許仮出願第６０／９９６，０６３号、名称「Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ（薄膜コーティングシステムおよび方法）」と同時係属中であり、この仮出願の優先権を主張するものである。この仮出願の全体は、参照により本明細書に組み込まれている。Related Applications This application is concurrent with US Provisional Application No. 60 / 996,063, entitled “Thin Film Coating System and Method” filed October 26, 2007 by the same inventors. It is pending and claims priority from this provisional application. The entirety of this provisional application is incorporated herein by reference.
本出願は、２００８年６月５日に出願された米国特許出願第１２／１５５，５４４号の一部継続出願であり、この出願と同時係属中である。米国特許出願第１２／１５５，５４４号は、２００７年６月５日に出願された米国特許仮出願第６０／９２４，９３０号、名称「Ｌｏｗ Ｃｏｓｔ Ｈｉｇｈ Ｒａｔｅ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｔｏｏｌｉｎｇ（低コストかつ高速な成膜設備）」の優先権の利益を主張するものであり、また、これらの仮出願および出願の全体は、参照により本明細書に組み込まれている。 This application is a continuation-in-part of US patent application Ser. No. 12 / 155,544 filed Jun. 5, 2008 and is copending with this application. US patent application Ser. No. 12 / 155,544 is a US provisional application No. 60 / 924,930 filed on June 5, 2007, entitled “Low Cost High Rate Deposition Tooling”. The provisions of the priority of "equipment)" are claimed, and the provisional application and the entire application are incorporated herein by reference.
本出願の主題となる技術の実施形態は、反応性スパッタ法（以下、本明細書では、反応性コーティングということもある）を用いて基材上に行うスパッタ堆積に関連する。代表的な膜としては、非拡散コーティング、拡散コーティングおよび耐摩耗性コーティングを形成するために利用される金属の酸化物、窒化物および炭化物を含むが、これらに限定されない２つ以上の元素から構成されるものがある。代表的な基材としては、これらに限定はされないが、タングステン−ハロゲン電球、ソーラー鏡、電球内反射鏡、ランプバーナー芯およびドリル刃がある。これらの基材にコーティング（以下、成膜またはスパッタ堆積ともいう）処理を行う際は従来、マグネトロンスパッタを用いる。図１および２は従来のマグネトロンスパッタの斜視図である。図１に見られるように、従来のマグネトロンスパッタは真空チャンバー１に取り付けられた円筒形の回転式ドラム２を利用する。スパッタリングターゲット３（以下、本明細書では、スパッタ原料またはコーティング材料ということもある）は真空チャンバー１の壁に内蔵される。当分野において周知のプラズマまたはマイクロ波発生器４も同様に真空チャンバー１の壁に内蔵される。基材６は回転式ドラム２上のパネルまたは基材ホルダー５に、取り外し可能な様式で取り付けられ得る。図２に見られるように、複数同時に処理を行う基材６（ランプバーナー芯等）は、従来の基材ホルダー８を用いて回転式ドラム２に設置される。基材ホルダー８は一般的に複数の歯車及び軸受け９を有し、これらは一つ以上のランプ６（基材）がそれぞれの軸の周りを回転することが可能である。したがって、ランプ６がスパッタリングターゲット３の箇所を通過する際、ターゲット３より散布される粒子（以下、スパッタ粒子という）がランプ６の表面に堆積（以下、成膜ともいう）する。一般的にはこの際、均一な膜厚分布を実現するため、複数回の回転を必要とする。本出願において主題となる技術は、基材６を迅速におよび／または繰り返し動かすことにより、ターゲット３を１回通過することで得られるスパッタ粒子の膜厚を、１以下の単原子層に限定する。一回の通過で得られる膜厚は、典型例としては、約１〜３０オングストロームの範囲にある。 Embodiments of the subject technology of the present application relate to sputter deposition performed on a substrate using reactive sputtering (hereinafter also referred to as reactive coating). Exemplary films include, but are not limited to, two or more elements that include, but are not limited to, metal oxides, nitrides and carbides utilized to form non-diffusion coatings, diffusion coatings and wear resistant coatings. There is something to be done. Representative substrates include, but are not limited to, tungsten-halogen bulbs, solar mirrors, in-bulb reflectors, lamp burner cores and drill blades. Conventionally, magnetron sputtering is used to perform coating (hereinafter also referred to as film formation or sputter deposition) on these substrates. 1 and 2 are perspective views of conventional magnetron sputtering. As seen in FIG. 1, conventional magnetron sputtering utilizes a cylindrical rotating
従来のスパッタリングシステムにおいて必要とされる酸化反応の大半は、ターゲットを通過する際に起こる金属堆積と同時に発生する。この金属堆積は、必ずではないが、通常は単一元素の金属によって形成される。酸化反応とは一般に、化学反応中に原子、分子またはイオンが一つ以上の電子を失うことと定義され、これら原子、分子またはイオンの酸化数増加を伴う。本出願の主題となる技術の実施形態において、酸化反応は、スパッタ堆積処理を行う合間に、同真空チャンバー内のそれぞれ別の箇所で実施される。また、この技術の実施形態において酸化反応は、マイクロ波駆動プラズマ等、酸化反応促進材料の補助的使用によって、あるいは使用によらず、実施される。 Most of the oxidation reactions required in conventional sputtering systems occur simultaneously with the metal deposition that occurs as it passes through the target. This metal deposit is usually, but not necessarily, formed by a single elemental metal. An oxidation reaction is generally defined as an atom, molecule or ion losing one or more electrons during a chemical reaction and is accompanied by an increase in the oxidation number of these atoms, molecules or ions. In embodiments of the subject technology of the present application, the oxidation reaction is performed at different locations within the same vacuum chamber during the sputter deposition process. In the embodiment of this technique, the oxidation reaction is performed with or without the auxiliary use of an oxidation reaction promoting material such as microwave-driven plasma.
従来のスパッタ技術における制限の一つとして、スパッタ堆積の平均速度を増加させた際に発生する不完全酸化がある。不完全酸化を回避するために、従来のシステムでは動力をスパッタリングターゲットに合わせて制限しなくてはならず、結果として全体的な生産性が低下する。更に、可視範囲光線の透過が必要な酸化物を含むシステムにおいては、不完全酸化層は吸光膜として作用するため望ましくない。したがって当分野には、従来の薄膜コーティング技術におけるこのような短所を克服する新技術が必要である。また同様に、タングステン−ハロゲン電球やその他の基材を用いた場合のルチル型ＴｉＯ２のスパッタ堆積速度を、余分な吸光物質を発生させることなく増加させることができる技術も必要である。One limitation in conventional sputtering techniques is incomplete oxidation that occurs when the average rate of sputter deposition is increased. In order to avoid incomplete oxidation, conventional systems must limit the power to match the sputtering target, resulting in a decrease in overall productivity. Furthermore, in systems containing oxides that require transmission of visible light, the incompletely oxidized layer acts as a light absorbing film, which is undesirable. Therefore, there is a need in the art for new technologies that overcome these disadvantages of conventional thin film coating technologies. Similarly, there is a need for a technique that can increase the sputter deposition rate of rutile TiO 2 when a tungsten-halogen bulb or other substrate is used without generating extra light-absorbing material.
したがって、反応性スパッタ法を用いて基材上に薄膜コーティングを形成するための真空チャンバーを提供することが、本発明の一実施形態である。可動性基材ホルダーの設置により、スパッタリングターゲット面に対する基材自体の投影面積よりも広い範囲に亘ってスパッタ粒子を散布することが可能となる。可動性基材ホルダーの幾何学的形状と迅速な動きによって、より速いスパッタ堆積処理が可能となり、結果として全体的な生産性を向上することができる。 Accordingly, it is an embodiment of the present invention to provide a vacuum chamber for forming a thin film coating on a substrate using reactive sputtering. By installing the movable substrate holder, it becomes possible to scatter the sputtered particles over a wider range than the projected area of the substrate itself on the sputtering target surface. The geometry and rapid movement of the movable substrate holder allows for a faster sputter deposition process, resulting in improved overall productivity.
本発明のもう一つの実施形態は次の通りである。ターゲット通過時にスパッタ堆積処理を行う際、可動性基材ホルダーを動かして基材の方向および位置を段階的に調整することにより、基材上にスパッタ粒子をほぼ均一に散布することができる。この段階的調整を行うツールによって、より速いスパッタ堆積処理が可能となり、結果として全体的な生産性を向上することができる。 Another embodiment of the present invention is as follows. When performing the sputter deposition process when passing through the target, the sputtered particles can be distributed almost uniformly on the substrate by moving the movable substrate holder and adjusting the direction and position of the substrate stepwise. This gradual adjustment tool allows for faster sputter deposition processing and, as a result, improves overall productivity.
したがって本発明の一実施形態は、単位時間当たりに形成される非吸光性薄膜の体積を増加させる新しい方法を提案する。この方法では、基材の表面積をｘ倍拡張し、ターゲットの堆積速度をｘの逆数より大きな倍数でもって増加させる。それによって単位時間当たりの非吸光性薄膜の形成速度を増加させることが可能である。 Therefore, an embodiment of the present invention proposes a new method for increasing the volume of the non-light-absorbing thin film formed per unit time. In this method, the surface area of the substrate is expanded by a factor of x and the deposition rate of the target is increased by a factor greater than the inverse of x. Thereby, it is possible to increase the formation rate of the non-light-absorbing thin film per unit time.
本発明のもう一つの実施形態は、基材の表面に非吸光性薄膜を形成する方法を提案する。この方法は、スパッタ粒子の基材表面における単位面積当たりの堆積速度に影響を与えることを目的とし、以下の工程によって構成される。まず、スパッタリングターゲットをスパッタ粒子の第１の堆積速度で作動させる。同時に、基材表面を第１の曝露量でスパッタリングターゲットに曝露する。次に、スパッタリングターゲットに対する基材表面の曝露量を増加させ、スパッタリングターゲットをスパッタ粒子の第２の堆積速度で作動させる。この工程により、基材表面の単位当たり面積に堆積するスパッタ粒子の成膜速度は、基材表面における第１の曝露量および増加した曝露率の対比率と、基材表面における単位当たり面積の成膜速度を掛けた数値よりも大きくなる。 Another embodiment of the present invention proposes a method of forming a non-light-absorbing thin film on the surface of a substrate. This method is intended to affect the deposition rate per unit area of the sputtered particles on the substrate surface, and is constituted by the following steps. First, the sputtering target is operated at a first deposition rate of sputtered particles. At the same time, the substrate surface is exposed to the sputtering target with a first exposure dose. The substrate surface exposure to the sputtering target is then increased and the sputtering target is operated at a second deposition rate of sputtered particles. With this process, the deposition rate of the sputtered particles deposited on the area per unit surface of the substrate surface is determined by the ratio of the first exposure amount and the increased exposure rate on the substrate surface to the formation of the area per unit surface on the substrate surface. It becomes larger than the value multiplied by the film speed.
本発明のさらなる実施形態は、材料を放出する際の流量を選択することが可能なスパッタ原料供給源と、スパッタ原料酸化反応促進材料に対する曝露を誘導する反応性雰囲気と、ひとつもしくはそれ以上の基材を据え置くことができ、据え置かれた基材の第１の表面積を決める容量を有するツールと、基材の単位面積当たりの第１のスパッタ堆積速度を達成するために、ツールに据え置かれた基材のスパッタ原料の供給源と反応性雰囲気に対する単位当たり時間における第１の表面積での曝露をサポートするキャリアーとを有するコーティングシステムを提供する。極めて非吸光性の薄膜を一つ以上の基材上に形成する速度を増加させる方法は、ツールの容量を増加させる。この方法は、ツールに据え置かれた基材の総表面積を増加させる工程と、単位当たり時間にスパッタ原料の供給源および反応性雰囲気に曝露する基材の面積を増加させる工程と、を含み得る。
次に、供給源から放出されるスパッタ原料の流量を、基材の単位当たり面積におけるスパッタ原料の堆積速度が、以下に述べる（ｉ）および（ｉｉ）の数値の積よりも大きくなるまで高められる。（ｉ）スパッタ原料の供給源と反応性雰囲気とに単位時間当たりに曝露した第１の面積および増加した面積の対比率。（ｉｉ）基材の単位面積当たりの第１のスパッタ堆積速度。Further embodiments of the present invention include a sputter source that can select the flow rate at which the material is released, a reactive atmosphere that induces exposure to the sputter source oxidation reaction promoting material, and one or more groups. A tool capable of deferring material and having a capacity to determine a first surface area of the deposed substrate, and a substrate deferred to the tool to achieve a first sputter deposition rate per unit area of the substrate A coating system is provided having a source of a sputter source of material and a carrier that supports exposure at a first surface area in time per unit to a reactive atmosphere. Methods that increase the rate at which highly non-light-absorbing thin films are formed on one or more substrates increase the capacity of the tool. The method can include increasing the total surface area of the substrate resting on the tool and increasing the area of the substrate exposed to the source of sputter source and reactive atmosphere per unit time.
Next, the flow rate of the sputtering material released from the supply source is increased until the deposition rate of the sputtering material in the area per unit area of the base material becomes larger than the product of the numerical values of (i) and (ii) described below. . (I) Contrast of first area and increased area exposed per unit time to source of sputter source and reactive atmosphere. (Ii) A first sputter deposition rate per unit area of the substrate.
本発明のさらなる実施形態は、第１の速度でもって薄膜を形成するため、基材表面上に一つの元素の多数の原子が堆積する１周期の間、堆積の際その元素が別の元素と反応するコーティングシステムを利用し、薄膜を基材上に形成する方法を提供する。この方法は、基材の表面積と、薄膜を形成する１周期の間に基材表面に堆積する元素の原子の数とを増加させる工程と、基材の単位当たり表面積において（ｉ）薄膜を形成する１周期の間に原子が堆積する基材表面の面積および増加した面積の対比率と、（ｉｉ）第１のスパッタ堆積速度を掛けた数値よりも大きいスパッタ堆積速度を得るために、基材の動きを含む一つ以上のプロセスパラメータを調整する工程と、を含む。 Further embodiments of the present invention form a thin film at a first rate, so that during the period in which a number of atoms of one element are deposited on the substrate surface, the element is deposited with another element during the deposition. A method is provided for forming a thin film on a substrate utilizing a reactive coating system. This method increases the surface area of the substrate and the number of elemental atoms deposited on the substrate surface during one cycle of forming the thin film, and (i) forms a thin film at the surface area per unit of the substrate. In order to obtain a sputter deposition rate that is greater than the ratio of the area of the substrate surface on which atoms are deposited and the increased area during the one period to multiply (ii) the first sputter deposition rate. Adjusting one or more process parameters including movements of:
本発明の実施形態は、コーティングステーションを有する真空チャンバーと、複数の同様な基材をこのコーティングステーションに通過させるよう設計された基材キャリアーと、第１数量の基材を据え置くことができるよう構成されたキャリアーと、反応性雰囲気を上記真空チャンバー内に所定の速度で注入する手段と、上記コーティングステーション内で反応性雰囲気を生成し、上記基材キャリアーによって上記コーティングステーションを通過した際、基材上に選択されたスパッタ原料をプラズマスパッタするために十分な、第１の所定電力レベルで作動するターゲットと、コーティングステーションにおいて反応性雰囲気の面積、密度および反応性を増加させるための、事前に設定された電力レベルで作動するプラズマ発生器と、を有するスパッタリングシステムを提供する。このシステムにおける基材の処理量を増加させるための方法は、第１の数量より大きな数量の基材を据え置くことができるように基材キャリアーの構成を変更する工程と、第１の電力レベルより高い、第２の所定電力レベルでターゲットを作動させ、それによって基材へのスパッタ粒子の堆積速度を高める工程と、を含み得る。 Embodiments of the present invention are configured to allow a vacuum chamber having a coating station, a substrate carrier designed to pass a plurality of similar substrates through the coating station, and a first quantity of substrates. A carrier, a means for injecting a reactive atmosphere into the vacuum chamber at a predetermined rate, a reactive atmosphere is generated in the coating station, and the substrate is passed through the coating station by the substrate carrier. Targets operating at a first predetermined power level sufficient to plasma sputter the selected sputter source above and pre-set to increase the area, density and reactivity of the reactive atmosphere at the coating station A plasma generator operating at a specified power level. To provide a sputtering system that. A method for increasing the throughput of a substrate in the system includes the steps of altering the configuration of the substrate carrier so that a greater number of substrates can be deferred than the first quantity, and a first power level. Operating the target at a high, second predetermined power level, thereby increasing the deposition rate of sputtered particles on the substrate.
本発明における更に別の実施形態は、真空チャンバーと、複数の機材を保持するためにこのチャンバー内に取り付けられた、ドラム軸を中心に回転することが可能なドラムと、真空チャンバー内に反応性雰囲気を所定の注入速度で導入する手段と、このチャンバーの一部において反応性雰囲気を生成し、上記ドラムの回転によって基材がターゲットを通過する際に、基材上に選択されたスパッタ原料をプラズマスパッタするために十分な所定の電力レベルで作動するターゲットと、チャンバーの一部において反応性雰囲気を生成するために十分なプラズマ発生電力レベルで作動するプラズマ発生器と、を有するスパッタリングシステムを提供する。基材上に非吸光性薄膜を形成するためにスパッタリングシステムを作動させる方法は、選択された回転数でドラムを回転させる工程を備える。システムが所定の反応性雰囲気導入速度、ターゲット電力レベルおよびプラズマ発生器電力レベルにおいて作動する場合、ドラム回転数を増加させると、薄膜の吸光性が高まる。 Yet another embodiment of the present invention includes a vacuum chamber, a drum mounted in the chamber to hold a plurality of equipment and capable of rotating about a drum axis, and a reactivity in the vacuum chamber. A means for introducing the atmosphere at a predetermined injection rate, and a reactive atmosphere is generated in a part of the chamber, and when the substrate passes the target by the rotation of the drum, the selected sputtering raw material is formed on the substrate. A sputtering system having a target that operates at a predetermined power level sufficient for plasma sputtering and a plasma generator that operates at a plasma generation power level sufficient to generate a reactive atmosphere in a portion of the chamber is provided. To do. A method of operating a sputtering system to form a non-light-absorbing thin film on a substrate comprises rotating the drum at a selected number of revolutions. If the system operates at a given reactive atmosphere introduction rate, target power level and plasma generator power level, increasing the drum speed will increase the absorbency of the thin film.
本発明の属する技術分野の当業者にとって、これらの実施形態、ならびにこれらの実施形態の多くの他の目的および利点は、特許請求の範囲、添付の図面、および以下の実施形態の詳細な説明を十分に検討することにより明らかとなる。 For those skilled in the art to which the present invention pertains, these embodiments, as well as many other objects and advantages of these embodiments, are described in the claims, the accompanying drawings, and the following detailed description of the embodiments. It becomes clear after careful examination.
薄膜コーティングシステムおよび方法の種々の実施形態を、本明細書において図面を参照し説明する。図面においては、本発明の理解を容易にするために、同様の構成実施形態には同様の参照符号が与えられている。以下に挙げる物質に限定はされないが、典型的な膜としては、ＴｉＯ２、ルチル型ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、スズがドープされた酸化インジウム、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、他の金属および金属酸化物、窒化物、炭化物があり、非拡散コーティング、拡散コーティング、耐摩耗性コーティングおよびこれらの組合せを形成するために用いられる。Various embodiments of thin film coating systems and methods are described herein with reference to the drawings. In the drawings, like reference numerals have been given to like structural embodiments to facilitate understanding of the present invention. Although not limited to the materials listed below, typical films include TiO 2 , rutile TiO 2 , SiO 2 , tin-doped indium oxide, Ta 2 O 5 , Nb 2 O 5 , other metals and There are metal oxides, nitrides, carbides, which are used to form non-diffusion coatings, diffusion coatings, wear resistant coatings and combinations thereof.
上述の各段落では、コーティングの対象となる基材の表面積に対するスパッタリングターゲットの面積に関して、本発明の実施形態をマクロ的に検討した。この巨視的な検討は、基材の迅速な動きにより、スパッタリングターゲットに隣接する領域よりも広い範囲に亘って薄膜を広げ得ることに相当する。また、これにより平均酸化速度および装置の生産性を向上させることができる。 In each of the above paragraphs, the embodiments of the present invention were examined macroscopically with respect to the area of the sputtering target relative to the surface area of the substrate to be coated. This macroscopic examination corresponds to the fact that the thin film can be spread over a wider range than the region adjacent to the sputtering target due to the rapid movement of the substrate. In addition, this can improve the average oxidation rate and the productivity of the apparatus.
本発明の実施形態を原子単位の観点で考えると、コーティングされる表面積の領域ｄＡに一個の原子が堆積する実施形態を考え得る。この領域ｄＡは、概念的に、１平方ミリメートルであり、図１に示す従来のマグネトロンスパッタリングシステムのドラム２に取り付けられた、大きくて平坦な基材６の一部分であると仮定することができる。あるいは別の例として、領域ｄＡは、図２に示すように、基材６の一部分であり得る。基材６は従来の基材ホルダー８によって回転ドラム２に取り付けられており、これによって基材６がそれぞれの自軸を中心に回転することが可能になる。図１に示すスパッタリングシステムについて検討すると、典型的なドラム２は、一般に、直径が１メートルで高さが１メートルである。１メートル×０．１５メートルのスパッタリングターゲット３をシステムの壁に内蔵することができ、ドラム２は概ねゼロから約２００ｒｐｍの間の任意の速度で回転可能である。コーティング作業の終了時に基材（単数または複数）のすべての部分が、領域ｄＡにおけるものと同じコーティング処理歴を有すると仮定することができる。幾つかの実験的コーティング処理の各々において厚さ１μｍの膜が形成されるとすると、この処理における変数は、ドラム回転速度とスパッタリングターゲット３への電力である。一般に、電力によってスパッタリングターゲット３からの金属のスパッタ流量が決まり、したがって典型的な基材６上に厚さ１μｍの膜を形成するために必要な時間が決まる。各コーティング処理の後に、形成された膜における吸光性が測定され得る。 Considering the embodiment of the present invention in terms of atomic units, an embodiment in which one atom is deposited in the region dA of the surface area to be coated can be considered. This region dA is conceptually one square millimeter and can be assumed to be part of a large
図３は、スパッタリングターゲットへの印加電力と曝露量に対する吸光性を示すグラフである。図３を参照すると、２つのドラム回転速度３０ｒｐｍおよび６０ｒｐｍを用いた上記実験の結果が示されている。回転速度が３０ｒｐｍの場合、Ｐ１以下の電力に対して低吸光性が達成され、回転速度６０ｒｐｍの場合、Ｐ２以下の電力に対して低吸光性が達成された。図３に示すように、それぞれの回転速度に関して、印加電力がＰ１またはＰ２を超え、したがって回転速度も増加すると、膜の吸光性は非線形的に高まった。したがって、回転速度３０ｒｐｍの場合、低吸光性を保つための電力上限はＰ１であり、回転速度６０ｒｐｍの場合、低吸光性を保つための電力上限はＰ２であるということになる。電力がＰ１のとき、領域ｄＡ上に、ひいてはドラム全体に亘って厚さ１μｍの膜を形成するために公称６０分が必要とされた。回転速度６０ｒｐｍでは、厚さ１μｍの膜の形成するための時間は、回転速度３０ｒｐｍの時間の約半分であった。このことから、図１の従来のスパッタリングシステムの生産性は、ドラム回転速度を増加させることによって、低吸光性を維持しながら向上させることができるということが言える。FIG. 3 is a graph showing the light absorbency with respect to the power applied to the sputtering target and the exposure amount. Referring to FIG. 3, the results of the above experiment using two drum rotation speeds of 30 rpm and 60 rpm are shown. When the rotational speed was 30 rpm, low absorbance was achieved for power of P 1 or less, and when the rotational speed was 60 rpm, low absorbance was achieved for power of P 2 or less. As shown in FIG. 3, for each rotational speed, the applied power exceeds P 1 or P 2, thus the rotational speed also increases, absorbance of the film is increased nonlinearly. Therefore, if the
上述の実験における領域ｄＡ上での経時的堆積パターンを検討すると、領域ｄＡがスパッタリングターゲットを通過するたびごとに、領域ｄＡは金属の堆積パルスを受け取る。６０ｒｐｍで回転する１メートルの基材積載ドラム２が長さ１５ｃｍのスパッタリングターゲットを通過する場合、パルス持続時間は約５０ミリ秒である（スパッタリングターゲットからの金属流束が「正方形」に空間分布すると仮定している）。３０ｒｐｍでは、パルス持続時間は約１００ミリ秒である。各パルスの振幅は、回転速度が３０ｒｐｍまたは６０ｒｐｍのいずれにおいても、ターゲットに印加される電力に略比例している。図４ａおよび４ｂはそれぞれ、ドラム回転速度３０ｒｐｍとスパッタリングターゲット電力Ｐ１での金属堆積パルスパターン、およびドラム回転速度６０ｒｐｍとスパッタリングターゲット電力２×Ｐ１（すなわちＰ２）での金属堆積パルスパターンを示すグラフである。これらのパルスパターンおよび典型的なプロセスは、本願と同時係属中である関連米国特許出願第１２／１５５，５４４号に例示されているさらなる設備およびスパッタリングシステム構成に適用可能であり、膜の成長に関連付けることができる。Considering the deposition pattern over time on region dA in the above experiment, region dA receives a metal deposition pulse each time region dA passes the sputtering target. When a 1 meter
６０ｒｐｍで回転する公称１メートルの基材積載ドラム２の場合、ＳｉＯ２の典型的なターゲット通過速度は、非吸光性膜が形成される平坦な非回転基材上において、概ね１００Å／ｓｅｃである。したがって、スパッタリングターゲットを通過するごとに、５０ミリ秒で５Åの膜を形成することができる。５Åの層は、約１原子層に相当する。ドラム回転速度を変えずに電力（レート）を増加させると、単一パルスの体積層の厚さが５Åより厚くなる可能性があり、吸光性が高くなる。対応策の一つとしては、ドラム回転速度を高め、これによって５Åの最大パルス振幅を維持しながら電力の増加を可能にする方法がある。しかしながら、所与の電力レベルを選択してドラム回転速度を増加させながら吸光性を測定すると、図５に示すグラフが得られる。For a nominal 1 meter
図５は、一定のターゲット電力におけるドラム回転速度に対する吸光性の関係を示すグラフである。図５を参照すると、吸光性は、ドラム回転数すなわち速度が増加するにつれて低下し、ドラム回転数ｆ１において最小値に達する。その後、ドラム回転数がｆ１を超えると、吸光性は高まる。図５の図については、図４ａおよび４ｂを参照して説明することができる。スパッタリングターゲットを通過する際パルスによって形成された膜の酸化反応は、図４ａおよび４ｂにて示す堆積パルスの間の区間で起こる。この酸化反応は、スパッタリングシステムの壁に内蔵されたデバイス４、例えばマイクロ波発生器などによって生成された局所的酸化プラズマによって促進される。発生器４は通常、スパッタリングターゲット３と同じ幅と高さであり得る。したがって、領域ｄＡがスパッタリングターゲット３を通過しながら金属堆積パルスを受けるのと同様に、酸化プラズマを通る領域ｄＡは、プラズマ発生器４を通過する際、強い酸化パルスを受ける。酸化反応におけるこの補助的プラズマの有効性は、酸化パルス幅が増大するにつれて、すなわち領域ｄＡがプラズマゾーンにある時間が増加するにつれて高まる。堆積ゾーンにおける金属パルスが狭いと、吸光性の低い膜が形成されるが、酸化プラズマパルスの場合はその反対である。また、ドラム回転速度を増加させると、金属堆積ゾーンでは生産性が上がるが、酸化反応ゾーンでは下がる。そして、図５に示すように、ある一定の回転速度において、金属パルス間の酸化反応時間が不十分になり、吸光性は回転速度の増加と共に高まる。FIG. 5 is a graph showing the relationship of light absorbency with respect to drum rotation speed at a constant target power. Referring to FIG. 5, absorbing the decreases as the drum rotational speed or velocity increases, it reaches a minimum at the drum rotational speed f 1. Thereafter, the drum rotation speed is greater than f 1, absorbing the increase. The diagram of FIG. 5 can be described with reference to FIGS. 4a and 4b. The oxidation reaction of the film formed by the pulse as it passes through the sputtering target occurs in the interval between the deposition pulses shown in FIGS. 4a and 4b. This oxidation reaction is facilitated by a local oxidation plasma generated by a
以上に、本発明の実施形態を、回転自由度が１である設備、すなわち図１の回転ドラム２を有するスパッタリングシステムを用いて説明した。以下、図２に示すように、回転自由度が２である設備を有するスパッタリングシステムを用いた本発明の実施形態について述べる。この設備の回転自由度は、すなわち、回転ドラム２と、基材自体の軸を中心に回転することが可能な基材ホルダー８に据え置かれた基材６との２つである。基材ホルダー８は基材６の脱着が可能である。典型的な基材は、長さ約２〜３ｃｍ、直径約１ｃｍの楕円形のタングステン−ハロゲン・ランプであり得るが、これに限定されない。言うまでもなく、このような例は本明細書に添付された特許請求の範囲を限定するものと解釈されるべきではなく、本発明の実施形態は、ソーラー鏡、電球内反射鏡、ランプバーナー芯およびドリル刃などの基材を用いることもできる。典型的なスパッタリングシステムには、ドラム２が回転するときにそれぞれが個々の軸を中心に回転する２０００〜３０００個のランプ６を取り付けることができる。 The embodiment of the present invention has been described above using a sputtering system having equipment having a rotational degree of freedom of 1, that is, the
上述の（典型的な円筒形基材上にあり、僅かに湾曲した）１平方ミリメートルの領域ｄＡの概念を用いて説明すると、この実施形態において領域ｄＡは、回転自由度が１である前述の例よりも複雑な、曲がりくねった経路に沿って動くため、前述の例とは異なるパルスパターンを示すことは明白である。図６は、図２のスパッタリングシステムに据え置かれた基材上の領域ｄＡの堆積パルスパターンを示すグラフである。図６を参照すると、１秒間のドラム回転周期の間に典型的なスパッタリングターゲットを通過する領域ｄＡの、５回分の通過が概念的に示されている。回転自由度が１である上述の例と比較して、ドラム回転速度が一定であり、かつスパッタリングターゲットへの印加電力が一定である場合においても、パルスの形状、幅、振幅および周波数の各々が大きく変動することがわかる。例えば、領域ｄＡは、個々の基材がそれぞれの軸を中心に回転してスパッタリングターゲットを通過するとき、スパッタリングターゲットに面して通過する場合がある。一方この領域ｄＡは、スパッタリングターゲットに背を向けて通過する場合もあり、この通過においては、スパッタ粒子の基材上の領域ｄＡへの堆積が行われないという結果となる。したがって、この例では、１回の通過ごとの所与の膜厚は、回転自由度が１である場合のようには指定することができない。同様に、酸化パルスも形状、幅、周波数および振幅において変動するため、補助的プラズマを通過する１通過ごとの所与の曝露量も指定することはできない。 Explained using the concept of the 1 square millimeter area dA (on a typical cylindrical substrate and slightly curved) described above, in this embodiment, the area dA has a rotational freedom of 1 as described above. Obviously, it exhibits a different pulse pattern than the previous example because it moves along a more winding path than the example. FIG. 6 is a graph showing the deposition pulse pattern of region dA on a substrate placed in the sputtering system of FIG. Referring to FIG. 6, there is conceptually shown five passes through the region dA passing through a typical sputtering target during a one second drum rotation period. Compared with the above-described example in which the rotational degree of freedom is 1, even when the drum rotation speed is constant and the applied power to the sputtering target is constant, each of the pulse shape, width, amplitude, and frequency is It turns out that it fluctuates greatly. For example, region dA may pass facing the sputtering target as individual substrates rotate about their respective axes and pass through the sputtering target. On the other hand, this region dA may pass with its back to the sputtering target, and this results in no deposition of sputtered particles on the region dA on the substrate. Therefore, in this example, a given film thickness for each pass cannot be specified as in the case where the rotational degree of freedom is 1. Similarly, since the oxidation pulse also varies in shape, width, frequency and amplitude, it is not possible to specify a given exposure per pass through the auxiliary plasma.
基材は、堆積ゾーンにあるとき何度も回転しなければ、各通過時に厚さが不均一な膜またはノジュールが形成される可能性がある。所与の通過からの堆積層（膜）またはノジュールは、厚さがゼロから数１０Åの範囲であり、横方向の範囲はドラムおよび基材の回転速度に依存する。形成された堆積層またはノジュールの位置は、１回の通過ごとに基材の周りで移動するので、基材全体に亘って形成された膜の厚さの不均一性は、複数回の通過の後には実質的に均質になり得ることに留意されたい。例えば、典型的な基材上に厚さ１μｍの膜を形成するには、堆積ゾーンを２０００〜４０００回通過する必要があり得る。堆積層またはノジュールは、領域ｄＡが通過時にスパッタリングターゲットに面するか否かに依存して各通過時に形成される、または形成されない可能性がある。しかしながら、通過ごとの適切な位相調整によって、基材上に実質的に均一な厚さの膜を形成することができる。 If the substrate does not rotate many times when in the deposition zone, a non-uniform thickness film or nodule may form during each pass. The deposited layer (film) or nodule from a given pass ranges in thickness from zero to several tens of inches, with the lateral range depending on the drum and substrate rotational speed. Since the position of the deposited layer or nodule formed moves around the substrate with each pass, the non-uniformity in the thickness of the film formed across the substrate is Note that later it can be substantially homogeneous. For example, forming a 1 μm thick film on a typical substrate may require 2000 to 4000 passes through the deposition zone. A deposited layer or nodule may or may not be formed at each pass depending on whether the region dA faces the sputtering target when passing. However, a film having a substantially uniform thickness can be formed on the substrate by appropriate phase adjustment for each passage.
膜またはノジュールによって高まった分の吸光性が単にその厚さに比例するのであれば、通過ごとの堆積層の変動は、最終的に１μｍとなった膜全体の吸光性には影響を及ぼさないことになる。例えば、５Åの堆積層上に３Åの層が形成されれば、８Åの単一堆積層に等しい吸光性を有する８Åの複合堆積層を形成することになる。しかしながら、以下の実験的分析から分かるように、実際にはこのようにはならない。複数の１センチメートル基材を装填した直径１メートルの典型的なドラム２を考えると、基材を回転させるために必要とされる設備は、一つおきの（例えば偶数番号の）基材が時計回りに回転し、奇数番号の基材が反時計回りに回転するように駆動し得るものである。そして、この基材のアレイ上に１μｍの膜が形成され得る。ある一定の条件が選択されると、両セットの基材上の膜が厚さ１μｍで均一であっても、奇数番号の基材は吸光性が高く、偶数番号の基材は吸光性が無い場合があり得る。 If the absorbance increased by the film or nodule is simply proportional to its thickness, the variation of the deposited layer from passage to passage should not affect the absorbance of the entire film, which is finally 1 μm. become. For example, if a 3 Å layer is formed on a 5 堆積 deposited layer, an 8 複合 composite deposited layer having an absorbance equal to an 8 単 一 single deposited layer will be formed. However, this is not the case, as can be seen from the following experimental analysis. Considering a typical 1
図７ａは、典型的なドラムの時計回り回転と共に時計回りに回転する基材または基材キャリアーを示す図である。図７ｂは、典型的なドラムの時計回り回転に対して反時計回りに回転する基材または基材キャリアーを示す図である。図７ａを参照すると、基材６上の領域ｄＡは、時計回り回転運動を有する典型的なドラム２と共に、時計回りに回転してスパッタリングターゲット３からの流束の流れに入るように図示されている。図７ｂを参照すると、基材６’上の領域ｄＡは、時計回り回転運動を有する典型的なドラム２と共に、反時計回りに回転してスパッタリングターゲット３からの流束の流れに入るように図示されている。説明の便宜上、それぞれの中央部分ラインが流束の流れを出る前に基材６、６’がそれぞれの軸を中心に９０度回転すると仮定すると、図７ａの領域ｄＡは図７ｂの領域ｄＡよりも流速の流れの中にいる時間が短く、そのため、基材６’上には、より厚い堆積層またはノジュールが形成されるという結果が生じることは明らかである。基材６および６’の全体的な膜厚が実質的に類似であっても、より厚い堆積層もしくはノジュールは、より高い吸光性を招く。膜の吸光性は堆積層もしくはノジュールの厚さに対して非線形であると言える。 FIG. 7a shows a substrate or substrate carrier that rotates clockwise with a typical drum clockwise rotation. FIG. 7b shows a substrate or substrate carrier rotating counterclockwise with respect to a typical drum clockwise rotation. Referring to FIG. 7a, the region dA on the
本発明の実施形態を実践する際に、上記の非線形特性の根本的な理由を理解することは有用であり得る。発見的モデルを導入した場合、膜が形成されるときに、それぞれ固有の吸光スペクトルを有するタイプ１およびタイプ２という二種類の吸光振動子が一般に形成されると想定することができる。タイプ１の吸光振動子は、典型的には、単回通過の密度がθ１で表され得る孤立した不完全酸化金属原子に関連付けられる。タイプ２の吸光振動子は、一般に、酸化されていない金属原子の孤立した対が金属−金属結合によって結びつくことで構成され、その単回通過の密度はθ２で表され得る。タイプ２の振動子は、金属−金属結合を切断する必要があるため、一般に酸化しにくく、また、より高い瞬間堆積速度で形成される。生産性は平均速度に概ね比例するが、ドラム回転１回当たりの吸光振動子の形成は、膜がスッパタリングターゲットに隣接して形成されるため、瞬間的条件に依存することに留意されたい。したがって、堆積速度が低いときには、一般にタイプ１の吸光振動子だけが形成される。タイプ１の吸光振動子の密度が十分に高くなると、タイプ２の吸光振動子が形成され始め、これによってそれらそれぞれの形成時にタイプ１の吸光振動子の数を順次減少させる。このため、タイプ２振動子の形成は、プロセスおよび設備パラメータ、基材回転速度、基材回転方向、スパッタリングターゲット幅、スパッタリングターゲットの数、ドラム直径、スパッタリングターゲット（単数または複数）を通る堆積パターンの形状および振幅、マスキング、酸化ゾーンにおける基材の回転および曝露の位相調整、およびクラスタ設備、の間の関係の分析および検討を通して最小化されるべきである。In practicing embodiments of the present invention, it may be useful to understand the underlying reasons for the above non-linear characteristics. When a heuristic model is introduced, it can be assumed that when a film is formed, two types of absorption vibrators,
２種類の吸光振動子の形成速度は、堆積領域に関する１対の連立１次微分方程式と酸化ゾーンに関する１対の非連立１次微分方程式とによって表され得る。これらの微分方程式の対は、下記の関係によって表され得る。
上記のモデルにおいて、θ１およびθ２が依存し得る要因について幾つか例を挙げると、堆積ゾーンの幅Ｗ、ドラムの直径Ｄおよびドラム回転数ｆ等があることに留意されたい。上記モデルの最も基本的なバージョンにおいて、これらの変数は、組合せＷ／Ｄｆに現れる。係数Ｗ／Ｄｆが減少すると、吸光性は減少する。スパッタリングシステムの設計上の制約が厳しい場合、この方程式内では一つのサブファクタが別のサブファクタによって相殺される。例えば、ドラムの直径を２倍にすることは、吸光性を低下させる意味において、ドラム回転速度を倍することと同じ効果を有する。既存のスパッタリングシステムまたはコーティング装置において、Ｗおよび／またはＤを変化させることは実際的でない場合もあるが、新しい装置の設計においては、これらを考慮することが可能である。したがって、形成された膜が確実に酸化し易くなるように、形成された膜におけるタイプ２の吸光振動子の形成を実質的に防止し、全体的な吸光性の発現を防止することは、本発明の実施形態における一要素である。It should be noted that in the above model, there are deposition zone width W, drum diameter D, drum speed f, etc., to name a few examples of factors on which θ 1 and θ 2 may depend. In the most basic version of the model, these variables appear in the combination W / Df. As the coefficient W / Df decreases, the absorbance decreases. If the design constraints of the sputtering system are severe, one subfactor is offset by another subfactor in this equation. For example, doubling the diameter of the drum has the same effect as doubling the drum rotation speed in the sense of reducing light absorbency. While it may not be practical to change W and / or D in existing sputtering systems or coating equipment, these can be taken into account in the design of new equipment. Therefore, in order to ensure that the formed film is easily oxidized, the formation of the
また、本発明の実施形態は、回転自由度が少なくとも３である設備を有するスパッタリングシステムにおいても適用可能である。図８は、本発明の一実施形態によるスパッタリングシステムの斜視図である。図８を参照すると、典型的なスパッタリングシステムは、真空チャンバー１の壁に内蔵されたスパッタリングターゲット３を有する、真空チャンバー１に取り付けられた円筒形の回転ドラムまたはキャリアー２を用いる。真空チャンバー１の壁は、当技術分野において公知のプラズマまたはマイクロ波発生器４も内蔵する。キャリアー２は、断面が略円形であり、中心軸を中心に回転するように適合可能である。キャリアー２をその中心軸を中心に回転させるために、駆動機構（図示せず）が設けられる。真空チャンバー１内のキャリアー２上には、複数のパレット５０が設置される。各パレット５０は、回転可能な中心シャフト５２と、この中心シャフト５２に沿って軸方向に配列された一つ以上の円板１１とを備え得る。円板１１は、この円板１１の周囲に配置された複数のスピンドル保持穴を備える。スピンドルは穴内に保持されることが可能であり、各スピンドルは、個々それぞれの軸を中心に回転することが可能な一つ以上の基材（ランプ等）を保持する。この典型的なシステムのその他の詳細および実施形態は、２００８年６月５日付出願の、本願と同時係属中である関連米国特許出願第１２／１５５，５４４号に、さらに記載されている。本明細書には前述の出願の全体が参照により組み込まれている。 The embodiment of the present invention is also applicable to a sputtering system having equipment with a rotational degree of freedom of at least 3. FIG. 8 is a perspective view of a sputtering system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, a typical sputtering system uses a cylindrical rotating drum or
第１の自由度は、ドラムの回転と定義することができる。第２の回転自由度は基材の回転と定義することができ、第３の回転自由度は基材が取り付けられた遊星歯車の回転と定義することができる。上述した１平方ミリメートルの領域ｄＡ（典型的な円筒形基材上にあり、僅かに湾曲している）の概念を用いると、領域ｄＡ上のパルスパターンが上述の例におけるパルスパターンとは大幅に異なり、より湾曲していることは、当業者には明らかである。このことから、典型的な堆積および酸化パルス特性の選択の幅が広がり、ひいてはターゲットへの印加電力を増加し、吸光性を発現させることなくスパッタリングシステムの生産性を向上させることができる。 The first degree of freedom can be defined as drum rotation. The second degree of freedom of rotation can be defined as the rotation of the substrate, and the third degree of freedom of rotation can be defined as the rotation of the planetary gear to which the substrate is attached. Using the concept of 1 square millimeter area dA (on a typical cylindrical substrate and slightly curved) described above, the pulse pattern on area dA is significantly different from the pulse pattern in the above example. It will be apparent to those skilled in the art that they are different and more curved. This broadens the choice of typical deposition and oxidation pulse characteristics, thus increasing the power applied to the target and improving the productivity of the sputtering system without developing absorbance.
本発明の実施形態においては、パルス特性について述べたが、基材表面上で実質的に均一な酸化膜を形成し得るために、堆積パルス相互の位相調整、酸化ゾーンパルス相互の位相調整、および堆積パルスと酸化パルスとの位相調整も用いることができる。したがって、本発明の実施形態における幾つかの態様は、堆積ゾーンにおける時間に対し、酸化ゾーンにおける時間を増加させるように回転の位相調整を選択することによって、スパッタリングシステムの生産性を高めることができる。例えば、堆積層またはノジュールがスパッタリングターゲットを通過する時に形成される場合、この堆積層またはノジュールがプラズマに対して最大限曝露されるように、補助的プラズマゾーンにおける位相調整を有することが望ましいと言える。このような位相調整は、本願と同時係属中である関連米国特許出願第１２／１５５，５４４号に記載された回転設備固定具の設計によって達成される。さらなる例として、回転する基材にコーティング処理を行うとき、スパッタリングターゲットを通過するときの回転角を遠隔の酸化ゾーンにおける回転角に合わせて位相調整することは、この遠隔の酸化ゾーンにおける酸化作用が基材周辺において等方性でない場合に重要である。これは、遠隔の酸化手段が（高度に指向性の）イオン銃である場合、またはマイクロ波プラズマがそれぞれの基材を均一に覆わない場合に当てはまる。回転の位相調整の選択は、単一通過スパッタリングシステムにおいて適用されるときに重要である。例えば、基材が堆積ゾーンを出るときに、基材周辺の単一通過金属コーティングが不均一である場合、タイプ１およびタイプ２の吸光振動子が高密度に存在することに起因して、吸光性がより高いレベルで存在する可能性がある。したがって、この不均一にコーティングされた部分は、遠隔の酸化ゾーンを通過するときに酸化源の方を向くように方向づけられるべきである。 In the embodiments of the present invention, the pulse characteristics are described. However, in order to form a substantially uniform oxide film on the substrate surface, the phase adjustment between the deposition pulses, the phase adjustment between the oxidation zone pulses, and Phase adjustment of the deposition pulse and the oxidation pulse can also be used. Accordingly, some aspects of embodiments of the present invention can increase the productivity of sputtering systems by selecting rotational phase adjustment to increase the time in the oxidation zone relative to the time in the deposition zone. . For example, if a deposited layer or nodule is formed as it passes through the sputtering target, it may be desirable to have a phase adjustment in the auxiliary plasma zone so that this deposited layer or nodule is exposed to the maximum extent to the plasma. . Such phase adjustment is achieved by the design of rotating equipment fixtures described in related US patent application Ser. No. 12 / 155,544, which is co-pending with the present application. As a further example, when coating a rotating substrate, phase adjustment of the rotation angle as it passes through the sputtering target to match the rotation angle in the remote oxidation zone is an effect of oxidation in this remote oxidation zone. This is important when it is not isotropic around the substrate. This is true if the remote oxidation means is an (highly directional) ion gun or if the microwave plasma does not cover each substrate uniformly. The choice of rotational phasing is important when applied in a single pass sputtering system. For example, when the substrate exits the deposition zone and the single pass metal coating around the substrate is non-uniform, the absorption due to the high density of
本発明の他の実施形態は、パルス周波数を高めながら金属パルス幅を短くすることによってスパッタリングシステムの生産性を高めることができる。これは、ドラム回転速度を高めること、金属堆積ゾーンの空間幅を一定に維持しながらドラム直径を大きくすること、基材回転速度を高めること、遊星歯車直径および／または回転速度を大きくすること、およびこれらの組合せによって達成される。 Other embodiments of the present invention can increase the productivity of the sputtering system by shortening the metal pulse width while increasing the pulse frequency. This can increase the drum rotation speed, increase the drum diameter while keeping the space width of the metal deposition zone constant, increase the substrate rotation speed, increase the planetary gear diameter and / or rotation speed, And a combination thereof.
本発明の一実施形態は、多回転自由度を使用して酸化パルス幅および／または周波数を増大させながら堆積パルス周波数を引き下げることによって、スパッタリングシステムの生産性を高めることができる。本発明のさらなる実施形態は、スパッタリングターゲットを通過する金属堆積ゾーンの空間幅を拡大させ、それによって部分酸化を促進させることによって、スパッタリングシステムの生産性を高めることができる。 One embodiment of the present invention can increase the productivity of a sputtering system by reducing the deposition pulse frequency while increasing the oxidation pulse width and / or frequency using multiple rotational degrees of freedom. Further embodiments of the present invention can increase the productivity of the sputtering system by increasing the spatial width of the metal deposition zone through the sputtering target, thereby promoting partial oxidation.
本発明の別の実施形態は、マスキングを用いて吸光性に影響を与えることができる。コーティング装置におけるマスキングは、一般に、所定の設計にしたがって基材をシャドーイングすることによって、あるいは意図的に基材の一部をシャドーイングすることによって、形成された膜の均一性を制御するための手段と考えられる。しかしながら、上述のモデルが示しているように、許容できる吸光性の範囲ぎりぎりのところでプロセスが作動している場合、基材が通過する金属堆積パターンの形状または振幅に影響を及ぼす如何なるものでも、膜の吸光性を変化させることになる。したがって、本発明の実施形態は、吸光性に関して有利な方法で堆積パターンの形状または強度を変えるマスキングおよび／または基材設備を提供する。典型的なマスキングは、基材が堆積ゾーンを通って移動するときに金属堆積を瞬間的に遮り、ある条件下において吸光性に影響を与えるマスクなど、多くの形で行うことができるが、これに限定されない。 Another embodiment of the present invention can use masking to affect absorbance. Masking in coating equipment is generally used to control the uniformity of the formed film by shadowing the substrate according to a predetermined design or by intentionally shadowing a portion of the substrate. It is considered a means. However, as the above model shows, anything that affects the shape or amplitude of the metal deposition pattern that the substrate passes through, if the process is operating just below the acceptable absorbance range, can be Will change the light absorbency. Accordingly, embodiments of the present invention provide masking and / or substrate equipment that alters the shape or intensity of the deposition pattern in an advantageous manner with respect to absorbance. Typical masking can be done in many ways, such as a mask that momentarily blocks metal deposition as the substrate moves through the deposition zone and affects light absorption under certain conditions. It is not limited to.
本発明のさらなる実施形態は、スパッタリングターゲットを、酸化ゾーンによって分けられた２つのスパッタリングターゲットに分割することによって、スパッタリングシステムの生産性を高めることができる。上述したように、膜酸化を最適化するためには、タイプ２の吸光振動子密度は可能な限り低く維持されるべきである。単一のスパッタリングターゲットシステムでは、スパッタリングターゲットへの印加電力（すなわち平均コーティング速度）は、許容不可能な吸光性が発現し始めるレベルＰ１に設定される。平均コーティング速度を高めるための一つの方法は、単一のスパッタリングターゲットではなく、間に反応ゾーンを有する２つのスパッタリングターゲットを同時に用いることである。この設計では、本質的に、堆積ゾーンを中断させ、基材が第２のスパッタリングターゲットの堆積ゾーンに入る前に、第１のスパッタリングターゲットを通過して形成された膜のさらなる酸化処理を行うことができる。タイプ２の吸光振動子の形成速度は瞬間的金属堆積速度の非線形関数であるので、一つのスパッタリングターゲットをＰ１で作動させた時に形成されるレベルに吸光性を抑えながら、各スパッタリングターゲットを、Ｐ１／２より高いがＰ１より低い電力で作動させることができる。したがって、２つのスパッタリングターゲットの各々は、単一のスパッタリングターゲットの電力より低い電力において作動するが、これら２つのスパッタリングターゲットを合計した電力は単一のスパッタリングターゲットのみ用いた場合の電力より大きく、その結果、平均コーティング速度が向上する。Further embodiments of the present invention can increase the productivity of the sputtering system by dividing the sputtering target into two sputtering targets separated by an oxidation zone. As mentioned above, in order to optimize film oxidation, the
また、本発明のさらなる実施形態は、本願と同時係属中の関連米国特許出願第１２／１５５，５４４号に記載されているような円板コーティング装置において典型的な設備を使用することができる。本発明の一実施形態の一態様は、従来のラックより大幅に薄い新規のツール、および収容すべき歯車または軸受を有さないツールを提供し、これにより、シャドーイングを大幅に減らしてコーティングの均一性を改善することができる。例えば、図８を参照すると、典型的なスパッタリングシステムは、複数のパレット５０が設置された実質的に円筒形の回転ドラムまたはキャリアー２を含む。各パレット５０は、回転可能な中心シャフト５２と、この中心シャフト５２に沿って軸方向に配列された一つ以上の円板１１とを備えることができ、これにより、円板１１は、この円板１１の周辺の周りに配置された複数のスピンドル保持穴を備えることができ、各スピンドルは、個々それぞれの軸を中心に回転することが可能な一つ以上の基材を保持できる。基材、ドラムおよびパレットはそれぞれ、独自の回転速度を有する。その結果、金属がより大きな領域に亘って堆積するにも関わらず、所与のスパッタリングターゲット電力において、タイプ２の吸光振動子の形成速度を抑えることができるという効果がある。また、これにより、許容不可能なレベルの吸光性が生じる前に、平均コーティング速度を高めることができる。このような設備を、ドラムタイプのスパッタリングシステムを用いて言及してきたが、この例は、添付の各請求項の範囲を限定するものではなく、本発明の実施形態は、インラインコーティング機構またはスパッタリングシステムならびに他のスパッタリングシステムにも等しく適用可能である。このように、本発明の実施形態の一態様は、より多数の基材を積載するためにスパッタリングシステムにおける基材キャリアーの構成を変更することによって、また、基材へのスパッタリングターゲットのプラズマスパッタリングの速度を高めるために、所定の電力レベルにおいてシステム内のスパッタリングターゲットを作動させることによって、非吸光性薄膜を有する基材をより効率的に生産するための新規な方法を提供する。 Further embodiments of the present invention can also use typical equipment in a disc coating apparatus as described in related US patent application Ser. No. 12 / 155,544, co-pending with the present application. One aspect of one embodiment of the present invention provides a new tool that is significantly thinner than conventional racks, and a tool that does not have gears or bearings to be accommodated, thereby significantly reducing shadowing and reducing coating. Uniformity can be improved. For example, referring to FIG. 8, a typical sputtering system includes a substantially cylindrical rotating drum or
インラインコーティング機構またはスパッタリングシステムにおいて適用される本発明の実施形態は、任意の数または任意のタイプの基材をコーティングするために用いることができる。インラインスパッタリングシステムは、ドラムタイプのスパッタリングシステムとは異なり、一般に複数回のコーティング通過を必要としない。インラインスパッタリングシステムは通常、完全酸化を確実にするためにコーティング速度を低くした、単回の長い連続したコーティング処理を、典型的な基材に対して行う。本発明の実施形態は、コーティング材料に曝露される基材の領域を、タイプ２の吸光振動子が形成される前に設備の一方側に移動させ、それによって、基材が設備の他方側に回転しさらなるコーティング材料を受ける前にコーティングが十分に酸化されることを可能にするような回転速度で、基材を回転させることができる。このような実施形態では、設備の一方側にマイクロ波駆動プラズマまたはイオン銃を設けることによって、酸化反応処理を改善させることもできる。典型的な回転速度では、１回通過ごとに堆積する材料が少なくなるが、インラインコーター上のスパッタリングターゲットをより高い電力レベルで作動させ、それによって他の方法で得られるコーティング速度より速い平均コーティング速度を達成することができる。 Embodiments of the invention applied in an in-line coating mechanism or sputtering system can be used to coat any number or type of substrate. Inline sputtering systems, unlike drum type sputtering systems, generally do not require multiple coating passes. In-line sputtering systems typically perform a single long continuous coating process on a typical substrate at a low coating rate to ensure complete oxidation. Embodiments of the present invention move the region of the substrate that is exposed to the coating material to one side of the facility before the
また、本発明の一実施形態は、基材および／または遊星歯車の回転方向をドラムの回転方向と同じであるように選択することによって、スパッタリングシステムの生産性を高めることができる。図７ａおよび７ｂを参照しながら上述したように、一方向に回転する基材は、単一通過の不均一性に起因して、他方向に回転する基材によって示される吸光性とは異なる吸光性を示す。この不均一性の本質は、最大平均堆積速度で同じ時間分の処理を行っても、回転方向が違うそれぞれの基材のセットにおいて同じ吸光性（または吸光性が無いこと）を有することは可能でないということである。基材ランプのすべてが同じ方向に回転することを可能にする典型的な設備では、すべての基材の吸光性を最小に抑えることができる。 Also, an embodiment of the present invention can increase the productivity of the sputtering system by selecting the rotation direction of the substrate and / or planetary gear to be the same as the rotation direction of the drum. As described above with reference to FIGS. 7a and 7b, a substrate rotating in one direction will absorb differently from the absorbance exhibited by the substrate rotating in the other direction due to single pass non-uniformity. Showing gender. The essence of this non-uniformity is that the same light absorbency (or no light absorbency) can be obtained in each set of substrates with different rotation directions, even with the same average processing time at the maximum average deposition rate. It is not. In a typical installation that allows all of the substrate lamps to rotate in the same direction, the absorbance of all substrates can be minimized.
上記の実施形態の幾つかは、回転する基材またはランプに関するものであることに留意されたい。これは、添付の各請求項の範囲を限定するものと解釈されるべきではなく、本発明の実施形態は、回転する平板、例えば平面板、三角形の平板、および他の適切に成形された平板などの他の回転する基材にも適用が可能である。 Note that some of the above embodiments relate to rotating substrates or lamps. This should not be construed as limiting the scope of the claims appended hereto, and embodiments of the present invention include rotating plates, such as flat plates, triangular plates, and other suitably shaped plates. It can be applied to other rotating base materials.
また、本発明の実施形態の一態様は、回転する基材の円滑で連続した動きのために装置のパラメータを選択することによって、ツールの動作条件を選択する。正しい条件下において、基材の回転を位相調整することができ、これは均一な膜分布および酸化のために重要である。また、本発明の実施形態の一態様は、厚さ４μｍを超える複合多層コーティングで基材を均一にコーティングする。これらのコーティングは、ターゲットを多数回通過することで得られる堆積層から構成することができ、１〜２パーセントの厚さのばらつきを有することがある。図９は、本発明の一実施形態のブロック図である。図９を参照すると、ある元素の多数の原子が１コーティング周期で基材表面のある領域に堆積して他の元素と反応するコーティングシステムを使用し、基材上に第１の形成速度で薄膜を形成するための方法が記されている。この方法は、工程９１０において、基材の表面積と、１コーティング周期で基材表面に堆積する元素の原子数とを増加させることを含む。工程９２０において、（ｉ）１コーティング周期で原子が堆積する基材表面の面積および増加した面積の対比率と、（ｉｉ）薄膜の第１の形成速度との積より大きな基材表面の単位面積当たりの薄膜の形成速度を得るために、一つ以上のプロセスパラメータを調整する。典型的なパラメータは、基材回転速度、基材回転方向、スパッタリングターゲット幅、スパッタリングターゲットの数、ドラム直径、スパッタリングターゲットを通過する堆積パターンの形状、スパッタリングターゲットを通過する堆積パターンの振幅、マスキング、基材回転の位相調整、酸化ゾーンにおける基材の露出、ツール、およびこれらの組合せを含むが、これらに限定されない。 One aspect of embodiments of the present invention also selects tool operating conditions by selecting device parameters for smooth and continuous movement of the rotating substrate. Under the correct conditions, the rotation of the substrate can be phased, which is important for uniform film distribution and oxidation. Also, one aspect of embodiments of the present invention uniformly coats the substrate with a composite multilayer coating having a thickness of greater than 4 μm. These coatings can be composed of a deposited layer obtained by multiple passes through the target and can have a thickness variation of 1-2 percent. FIG. 9 is a block diagram of one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 9, a coating system is used in which a number of atoms of an element are deposited in a region of the substrate surface in one coating cycle and react with other elements, and a thin film is formed on the substrate at a first rate of formation. A method for forming the is described. The method includes, in
図１０は、本発明の別の実施形態のブロック図である。図１０を参照すると、基材の表面に非吸光性の薄膜を形成する新しい方法が記されている。この方法では、工程１０１０において、スパッタリングターゲットをコーティング材料の第１のスパッタリング速度で作動させ、また工程１０２０において、基材の表面へ単位表面積当たりの第１の堆積速度でスパッタされたコーティング材料の堆積を行うために、第１の曝露量で基材表面をターゲットに曝露させる。次に工程１０３０において、ターゲットへの基材表面の曝露量を増加させる。工程１０４０において、スパッタリングターゲットを、基材表面の単位面積当たりのスパッタされたコーティング材料の堆積速度が（ｉ）基材表面の第１の曝露量および基材表面の増加した曝露量の対比率と、（ｉｉ）基材表面の単位面積当たりの第１の堆積速度との積より大きくなるように、コーティング材料の第２のスパッタリング速度で作動させる。別の実施形態では、ターゲットへの基材表面の曝露量を増加させる工程は、コーティング材料の第２のスパッタリング速度で第２のスパッタリングターゲットを作動させることと、基材表面の単位面積当たりの第１の堆積速度より大きな堆積速度でコーティング材料の堆積処理を行うために、第１の曝露量で基材表面を第２のターゲットに曝露することと、を含む。 FIG. 10 is a block diagram of another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 10, a new method for forming a non-light-absorbing thin film on the surface of a substrate is described. In this method, in
図１１は、本発明の別の実施形態のブロック図である。図１１を参照すると、一つ以上の基材上において実質的に非吸光性の薄膜の形成速度を増加させる方法は、工程１１１０において、典型的なスパッタリングシステムにおいて一つ以上の基材を保持するための設備の容量を増加させ、これにより、設備に据え置かれた基材の総表面積を増加させることを含む。工程１１２０において、単位時間にスパッタ原料の供給源と反応性雰囲気とに曝露される基材の表面積を増加させる。次に工程１１３０において、供給源からのスパッタ原料の放出速度を、基材の単位表面積当たりにおけるスパッタ原料の堆積速度が（ｉ）単位時間にスパッタ原料の供給源と反応性雰囲気とに曝露される第１の面積および増加した面積の対比率と、（ｉｉ）基材の単位面積当たりの第１の材料堆積速度との積より大きくなるように高める。別の実施形態において、工程１１１０はさらに、基材キャリアーによって保持された複数のパレットを備えることを含む。この基材キャリアーは、回転可能な中心シャフトと、各円板がこの周囲に複数の機材を据え置けるよう適合された中心シャフトに沿って軸方向に配列された一つ以上の円板と、を各パレットに備える。さらなる実施形態では、工程１１２０はさらに、キャリアー回転速度、遊星歯車回転速度、基材回転速度、遊星歯車回転方向、基材回転方向、ターゲット曝露位相調整、反応性雰囲気曝露位相調整、およびこれらの組合せなどの一つ以上のパラメータを調整することを含む。 FIG. 11 is a block diagram of another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 11, a method for increasing the rate of formation of a substantially non-light-absorbing thin film on one or more substrates holds one or more substrates in a typical sputtering system at step 1110. Including increasing the capacity of the equipment for the equipment, thereby increasing the total surface area of the substrate deferred to the equipment.
本発明の一実施形態では、反応性コーティングシステムは、実質的に非吸光性の薄膜を形成するために基材表面上に堆積したコーティング材料を含む。図１２は、本発明の主題の一実施形態のブロック図である。図１２を参照すると、単位時間に形成される非吸光性薄膜の体積を増加させる方法は、工程１２１０において、表面積をｘ倍増加させることと、工程１２２０において、コーティング材料の堆積速度を倍数ｘの逆数より大きい倍数だけ増加させ、それによって単位時間当たりの非吸光性薄膜の体積の形成速度を増加させることとを含む。 In one embodiment of the invention, the reactive coating system includes a coating material deposited on the substrate surface to form a substantially non-light-absorbing thin film. FIG. 12 is a block diagram of one embodiment of the present subject matter. Referring to FIG. 12, the method of increasing the volume of the non-light-absorbing thin film formed per unit time is to increase the surface area by a factor of x in step 1210 and to increase the deposition rate of the coating material by a factor of x in
本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態は例示にすぎず、本発明の範囲は、あらゆる均等物ならびに本明細書を通読した当業者にとって自然に想起される多数の変形および変更を含む添付の特許請求の範囲によってのみ定められることを理解されたい。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described, the above-described embodiments are merely illustrative, and the scope of the present invention is any equivalent and numerous variations and modifications that will naturally occur to those skilled in the art who have read this specification. It should be understood that this is only defined by the appended claims, including:
１ 真空チャンバー、２ ドラム、３ スパッタリングターゲット（スパッタ原料）、４ プラズマまたはマイクロ波発生器、５ パネルまたは基材ホルダー、６ 基材、８ 基材ホルダー、９ 歯車または軸受、１１ 円板、５０ パレット、５２ 中心シャフト1 vacuum chamber, 2 drums, 3 sputtering target (sputtering raw material), 4 plasma or microwave generator, 5 panel or substrate holder, 6 substrate, 8 substrate holder, 9 gear or bearing, 11 disc, 50 pallet , 52 Center shaft
Claims (24)
前記基材表面の面積をｘ倍増加させる工程と、
前記コーティング材料の堆積速度を前記倍数ｘの逆数より大きな倍数だけ増加させ、それによって前記単位時間当たりの非吸光性薄膜の体積の形成速度を増加させる工程と、を含む方法。A reaction in which a coating material (hereinafter also referred to as a sputtering target or a sputtering raw material) is deposited and reacts on the surface of one or more substrates to form a substantially non-light-absorbing thin film. A method for increasing the volume of a non-light-absorbing thin film formed in a unit time in a reactive coating (hereinafter, also referred to as reactive sputtering in this specification) system,
Increasing the area of the substrate surface x times;
Increasing the deposition rate of the coating material by a factor greater than the reciprocal of the multiple x, thereby increasing the rate of formation of the volume of the non-light-absorbing thin film per unit time.
コーティング材料の第１のスパッタリング速度でスパッタリングターゲットを作動させる工程と、
基材表面の単位面積当たりの第１の堆積速度で前記基材の表面へのスパッタされたコーティング材料の堆積処理を行うために、第１の曝露量で前記基材表面を前記ターゲットに曝露する工程と、
前記ターゲットへの前記基材表面の曝露を増加させる工程と、
基材表面の単位面積当たりのスパッタされたコーティング材料の堆積速度が、（ｉ）前記基材表面の前記第１の曝露量と前記基材表面の増加した曝露量の対比率と（ｉｉ）基材表面の単位面積当たりの前記第１の堆積速度との積より大きくなるように、前記コーティング材料の第２のスパッタリング速度で前記スパッタリングターゲットを作動させる工程と、を含む方法。A method of forming a non-light-absorbing thin film on the surface of a substrate,
Operating a sputtering target at a first sputtering rate of the coating material;
Exposing the substrate surface to the target at a first exposure amount for performing a deposition process of sputtered coating material onto the surface of the substrate at a first deposition rate per unit area of the substrate surface. Process,
Increasing the exposure of the substrate surface to the target;
The deposition rate of the sputtered coating material per unit area of the substrate surface is: (i) the ratio of the first exposure on the substrate surface to the increased exposure on the substrate surface; Operating the sputtering target at a second sputtering rate of the coating material to be greater than a product of the first deposition rate per unit area of the material surface.
コーティング材料の第２のスパッタリング速度で第２のスパッタリングターゲットを動作させる工程と、
基材表面の単位面積当たりの前記第１の堆積速度より大きな堆積速度で前記基材の表面への前記スパッタされるコーティング材料の堆積処理を行うために、前記第１の曝露量で前記基材表面を前記第２のターゲットに曝露する工程と、を含む、請求項１０に記載の方法。Increasing the exposure of the substrate surface to the target;
Operating a second sputtering target at a second sputtering rate of the coating material;
In order to deposit the sputtered coating material on the surface of the substrate at a deposition rate greater than the first deposition rate per unit area of the substrate surface, the substrate at the first exposure amount. Exposing a surface to the second target.
前記材料を反応させるために前記堆積した材料を酸化反応促進材料に曝露するための反応性雰囲気と、
一つ以上の基材を保持するためのツールであって、保持された前記基材の第１の表面積を決定する容量を有するツールと、
前記ツールによって保持された前記基材を第１の単位時間当たり面積で前記堆積材料の供給源と前記反応性雰囲気とに曝露し、それによって基材の単位面積当たりの第１の材料堆積速度を達成する前記ツールをサポートするキャリアーと、を備えるコーティングシステムにおいて、
前記一つ以上の基材上での実質的に非吸光性の薄膜の形成速度を増加させる方法であって、
（ａ）前記ツールの容量を増加させ、それによって前記ツールによって保持された基材の総表面積を増加させる工程と、
（ｂ）単位時間に前記コーティング材料の供給源と前記反応性雰囲気とに曝露される前記基材の面積を増加させる工程と、
（ｃ）基材の単位面積当たりの前記材料の堆積速度が、（ｉ）前記材料の供給源と前記反応性雰囲気とに曝露された単位時間当たりの前記第１の面積および前記増加した面積の対比率と（ｉｉ）基材の単位面積当たりの前記第１の材料堆積速度との積より大きくなるように、前記供給源からの前記材料の放出速度を増加させる工程と、を含む方法。A source of sputter raw material having a selective release rate of the material;
A reactive atmosphere for exposing the deposited material to an oxidation-promoting material to react the material;
A tool for holding one or more substrates, the tool having a capacity to determine a first surface area of the held substrate;
Exposing the substrate held by the tool to the source of deposition material and the reactive atmosphere in a first area per unit time, thereby providing a first material deposition rate per unit area of the substrate. A carrier system for supporting said tool to achieve a coating system comprising:
A method of increasing the rate of formation of a substantially non-light-absorbing thin film on the one or more substrates, comprising:
(A) increasing the volume of the tool, thereby increasing the total surface area of the substrate held by the tool;
(B) increasing the area of the substrate exposed to the source of coating material and the reactive atmosphere per unit time;
(C) the deposition rate of the material per unit area of the substrate is such that (i) the first area and the increased area per unit time exposed to the source of the material and the reactive atmosphere Increasing the rate of release of the material from the source to be greater than the product of the contrast ratio and (ii) the first material deposition rate per unit area of the substrate.
前記ツールの容量を増加させる前記工程は、
前記キャリアーによって保持された複数のパレットを設けることを含み、各パレットは回転可能な中心シャフトと前記中心シャフトに沿って軸方向に配列された一つ以上の円板を備えており、各円板は前記円板の周囲に複数の基材を保持するように適合されている、請求項１７に記載の方法。The coating system includes a carrier having a substantially circular cross section and rotatable about a central axis thereof.
The step of increasing the capacity of the tool comprises:
Providing a plurality of pallets held by the carrier, each pallet comprising a rotatable central shaft and one or more disks arranged axially along the central shaft, each disk The method of claim 17, wherein the method is adapted to hold a plurality of substrates around the disk.
キャリアー回転速度、遊星回転速度、基材回転速度、遊星回転方向、基材回転方向、ターゲット曝露位相調整、反応性雰囲気曝露位相調整、およびこれらの組合せからなるグループから選択された一つ以上のパラメータを調整することを含む、請求項１９に記載の方法。Increasing the area of the substrate exposed to the source of coating material and the reactive atmosphere in the unit time;
One or more parameters selected from the group consisting of carrier rotation speed, planet rotation speed, substrate rotation speed, planet rotation direction, substrate rotation direction, target exposure phase adjustment, reactive atmosphere exposure phase adjustment, and combinations thereof 20. The method of claim 19, comprising adjusting.
前記基材の表面積と、１コーティング周期で前記基材表面に堆積する前記元素の原子数とを増加させる工程と、
（ｉ）１コーティング周期で原子が堆積した前記基材表面の面積および前記増加した面積の対比率と（ｉｉ）前記薄膜の前記第１の形成速度と、の積より大きな基材表面の単位面積当たりの前記薄膜の形成速度を得るために、一つ以上のプロセスパラメータを調整する工程と、を含む方法。To form a thin film at a first rate of formation, a coating system is used in which a number of atoms of one element are deposited in one area of the substrate surface in one coating cycle and react with another element. In a method for forming a thin film thereon,
Increasing the surface area of the substrate and the number of atoms of the element deposited on the substrate surface in one coating cycle;
(I) The unit area of the substrate surface that is larger than the product of the area of the substrate surface on which atoms are deposited in one coating cycle and the ratio of the increased area to (ii) the first formation rate of the thin film Adjusting one or more process parameters to obtain a thin film formation rate.
複数の基材を、前記コーティングステーションを通過させるように適合され、第１の数の基材を保持するように構成された基材キャリアーと、
所定の速度で反応性雰囲気を前記真空チャンバー内に導入する手段と、
前記コーティングステーション内で反応性雰囲気を生成して、前記基材キャリアーによって前記コーティングステーションを通過したときに選択された材料を基材上にプラズマスパッタするために十分な、第１の所定の電力レベルで作動するターゲットと、
前記コーティングステーション内の前記反応性雰囲気の面積と密度と反応性とを増加させるために、所定の電力レベルで作動するプラズマ発生器と、を備えるスパッタリングシステムにおいて、
前記システム内で非吸光性薄膜を有する基材の処理量を増加させるための方法であって、
前記第１の数より多い数の基材を保持するように前記基材キャリアーの構成を変更する工程と、
前記第１の電力レベルより大きい第２の所定の電力レベルで前記ターゲットを作動させ、それによって前記基材への前記材料のプラズマスパッタ速度を増加させる工程と、を含む方法。A vacuum chamber having a coating station;
A substrate carrier adapted to pass a plurality of substrates through the coating station and configured to hold a first number of substrates;
Means for introducing a reactive atmosphere into the vacuum chamber at a predetermined rate;
A first predetermined power level sufficient to create a reactive atmosphere within the coating station and to plasma sputter a selected material onto the substrate as it passes through the coating station by the substrate carrier. A target that operates at
In a sputtering system comprising: a plasma generator operating at a predetermined power level to increase the area, density and reactivity of the reactive atmosphere in the coating station;
A method for increasing the throughput of a substrate having a non-light-absorbing thin film in the system, comprising:
Changing the configuration of the substrate carrier to retain a number of substrates greater than the first number;
Operating the target at a second predetermined power level greater than the first power level, thereby increasing a plasma sputter rate of the material onto the substrate.
前記真空チャンバー内で、取り付けられた複数の基材を保持するためのそれ自体の軸を中心に回転可能なドラムと、
所定の反応性雰囲気導入速度で反応性雰囲気を前記真空チャンバー内に導入する手段と、
前記チャンバーの一部において反応性雰囲気を生成して、前記回転ドラムによって前記ターゲットを通過するように保持されたときに選択された材料を基材上にプラズマスパッタするために十分な、ターゲット電力レベルで作動するターゲットと、
前記チャンバーの一部において反応性雰囲気を生成するために十分なプラズマ発生器電力レベルで動作するプラズマ発生器と、を備えるスパッタリングシステムにおいて、
前記基材上に非吸光性薄膜を形成するために前記システムを作動させる方法であって、
選択された回転数で前記ドラムを回転させ、それによって前記システムが前記所定の反応性雰囲気導入速度、ターゲット電力レベルおよびプラズマ発生器電力レベルで作動するときに、前記ドラム回転数の増加により前記薄膜の吸光性が高まる工程を含む方法。A vacuum chamber;
A drum rotatable within its vacuum chamber about its own axis for holding a plurality of attached substrates;
Means for introducing a reactive atmosphere into the vacuum chamber at a predetermined reactive atmosphere introduction rate;
A target power level sufficient to create a reactive atmosphere in a portion of the chamber and plasma sputter a selected material onto a substrate when held by the rotating drum to pass the target A target that operates at
A plasma generator operating at a plasma generator power level sufficient to create a reactive atmosphere in a portion of the chamber;
A method of operating the system to form a non-light-absorbing thin film on the substrate, comprising:
The drum is rotated at a selected number of revolutions, thereby increasing the number of revolutions of the drum when the system is operated at the predetermined reactive atmosphere introduction speed, target power level and plasma generator power level. A method comprising a step of increasing the light absorbency of.
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