(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタリングチャンバのためのスパッタリングターゲットにおいて、
（ａ）前面及び裏面を有する円形プレートで構成された、第１の材料のバッキングプレートであって、上記前面が環状溝を含むようなバッキングプレートであって、
前記環状溝は、
（ｉ）前記環状溝は、前記スパッタリングプレートの隣接領域に対して高いターゲット浸食の観察領域に対応する形状及びサイズであること、
（ｉｉ）前記環状溝は、上記バッキングプレートの円形プレートの中心を対称軸とすること、
（ｉｉｉ）上記環状溝は、円形プレートの中心の周りで対称的且つ円形プレートの周囲から離間された円であること、
（ｉｖ）前記環状溝の深さが５ｃｍ未満であること、及び
（ｖ）前記環状溝の幅が１ｃｍから７．５ｃｍであること、
の少なくとも１つの特性を備えるバッキングプレートと、
（ｂ）上記バッキングプレートに装着された、前記第１の材料とは異なる第２の材料のスパッタリングプレートであって、スパッタリング面と、上記環状溝に適合する形状及びサイズにされた円形峰を有する裏面とを含むディスクで構成されたスパッタリングプレートと、
（ｃ）上記環状溝に位置される、前記第１の材料及び前記第２の材料とは異なる第３の材料のリングと、
を備えたスパッタリングターゲット。
【請求項２】
上記バッキングプレートの前面は、複数の環状溝を備え、上記スパッタリングプレートの裏面は、上記バッキングプレートの上記環状溝の１つに各々が適合する形状及びサイズとされた複数の円形峰を備えた、請求項１に記載のターゲット。
【請求項３】
次の特性、即ち
（ｉ）上記リングは、バンド又はコイルの形状にされること、
（ｉｉ）上記リングは、接着剤、拡散接合又は電着により上記バッキングプレートに取り付けられること、及び
（ｉｉｉ）複数のリング、
の少なくとも１つを含む、請求項１に記載のターゲット。
【請求項４】
（ｉ）請求項１に記載のスパッタリングターゲットと、
（ｉｉ）上記スパッタリングターゲットを向いた基板支持体と、
（ｉｉｉ）バッキングプレートの裏面の周りに位置された複数の回転可能な磁石で構成された磁界発生器と、
（ｉｖ）スパッタリングチャンバへガスを導入するガス分配器と、
（ｖ）スパッタリングチャンバからガスを排気するためのガス排気ポートと、
を備えたスパッタリングチャンバ。
【請求項５】
マグネトロンスパッタリングチャンバのためのスパッタリングターゲットにおいて、
（ａ）常磁性の第１材料で構成された円形プレートであって前面及び裏面を有する円形プレートで構成されたバッキングプレートであって、前記前面は、環状溝を有するバッキングプレートであって、
前記環状溝は、
（ｉ）前記環状溝は、前記スパッタリングプレートの隣接領域に対して高いターゲット浸食の観察領域に対応する形状及びサイズであること、
（ｉｉ）前記環状溝は、上記バッキングプレートの円形プレートの中心を対称軸とすること、
（ｉｉｉ）上記環状溝は、円形プレートの中心の周りで対称的且つ円形プレートの周囲から離間された円であること、
（ｉｖ）前記環状溝の深さが５ｃｍ未満であること、及び
（ｖ）前記環状溝の幅が１ｃｍから７．５ｃｍであること、
の少なくとも１つの特性を備えるバッキングプレートと、
（ｂ）上記バッキングプレートの前面に装着され、第２材料のスパッタリング面を含むディスクで構成されたスパッタリングプレートであって、上記ディスクが、上記環状溝に適合する形状及びサイズにされた円形峰を有する裏面を有するようなスパッタリングプレートと、
（ｃ）前記環状溝に位置され、前記プレートにおいて渦電流を増加させて、前記スパッタリングプレートに対して正味のより低い磁場を発生させる強磁性の第３材料で構成されたリングと、
を備え、
前記第１、第２及び第３の材料は、異なる材料である、スパッタリングターゲット。
【請求項６】
上記第１材料は、銅、クロム、ステンレス鋼又はアルミニウムの少なくとも１つを含み、上記第２材料は、アルミニウム、銅、タングステン、チタン、コバルト、ニッケル又はタンタルの少なくとも１つを含み、上記第３材料は、ニッケル、ステンレス鋼又はアルミニウムの少なくとも１つを含む、請求項５に記載のターゲット。
【請求項７】
次のもの、即ち
（ｉ）上記リングは、バンド又はコイルであること、
（ｉｉ）上記リングは、内径が１０から１５ｃｍであること、及び
（ｉｉｉ）複数のリング、
の少なくとも１つを含む請求項５に記載のターゲット。
【請求項８】
前記バッキングプレートの第１の材料は、常磁性であり、
前記リングの前記第３の材料は、強磁性であり、前記バッキングプレートの渦電流を増加させる、請求項１に記載のターゲット。
【発明の詳細な説明】
【背景】
【０００１】
本発明の実施形態は、スパッタリングプロセスチャンバのためのスパッタリングターゲットに関する。
【０００２】
スパッタリングチャンバは、集積回路及びディスプレイの製造において基板上に堆積材料をスパッタするのに使用される。典型的に、スパッタリングチャンバは、基板支持体を向いたスパッタリングターゲットを囲むエンクロージャーと、プロセスガスが導入されるプロセスゾーンと、プロセスガスにエネルギを与えるためのガスエナジャイザーと、チャンバ内のプロセスガスを排気し且つその圧力を制御するための排気ポートとを備えている。エネルギが与えられたガス中に形成されたエネルギの高いイオンがスパッタリングターゲットに当たって、材料がターゲットから打ち出され、基板上に膜として堆積される。また、スパッタリングチャンバは、ターゲット材料のスパッタリングを改善するようにターゲットの周りの磁界を整形し閉じ込めるための磁界発生器を有することもできる。スパッタされるターゲット材料は、例えば、アルミニウム、銅、タングステン、チタン、コバルト、ニッケル又はタンタルのような金属でよい。元素材料は、アルゴン又はクリプトンのような不活性ガスでスパッタすることができ、また、窒素又は酸素のようなガスを使用して、元素材料をスパッタして、窒化タンタル、窒化タングステン、窒化チタン又は酸化アルミニウムのような化合物を生成することもできる。
【０００３】
しかしながら、このようなスパッタリングプロセスでは、ターゲットのある部分が他の部分より高いスパッタリング率でスパッタされ、その結果、基板のバッチを処理した後に、ターゲットが不均一な断面厚み又は表面プロフィールを示すことがある。このような不均一なターゲットスパッタリングは、チャンバの幾何学形状、ターゲットの周りの磁界の形状、ターゲットに誘起される渦電流、及び他のファクタにより生じる局所的プラズマ密度の変化から発生する。また、不均一なスパッタリングは、ターゲットの表面材料の粒子サイズ又は構造の相違によっても生じる。例えば、不均一なターゲットスパッタリングの結果、同心的な円形くぼみが形成され、ここでは、材料が周囲エリアよりも高い率でターゲットからスパッタされる。くぼみがより深くなるにつれて、ターゲットの後方のチャンバ壁及びバッキングプレートが露出状態となって、スパッタ除去され、これらの材料で基板が汚染されることになる。また、可変の不均一表面プロフィールを有するターゲットでは、スパッタされた材料が不均一な厚みで基板表面にわたって堆積される結果となる。従って、スパッタされるターゲットは、典型的に、ターゲットに形成されるくぼみが深く、広く又は多くなり過ぎないうちに、チャンバから除去される。その結果、ターゲットをチャンバから早目に除去しなければならないので、スパッタリングターゲットの厚みの大部分は、未使用のままとなる。
【０００４】
頻繁な交換を必要とせずに長いスパッタリング時間にわたり均一なスパッタリングを与えることのできるスパッタリングターゲットを有することが望まれる。また、その厚みを貫通して浸食する過剰な危険を伴わずにスパッタすることのできるターゲットを有することも望まれる。更に、その寿命全体にわたり均一なスパッタリング特性を与えるスパッタリングターゲットを有することも望まれる。
【概要】
【０００５】
スパッタリングチャンバのためのスパッタリングターゲットは、バッキングプレートと、このバッキングプレートに装着されたスパッタリングプレートとを有する。バッキングプレートは、前面及び裏面を有する円形プレートで構成され、前面は、環状溝を備える。スパッタリングプレートは、スパッタリング面と、環状溝に適合する形状及びサイズにされた円形峰を有する裏面とをもつディスクで構成される。
【０００６】
バッキングプレートに装着されたスパッタリングプレートを備えたスパッタリングターゲットの寿命を延ばす方法は、第１材料で構成されたバッキングプレートを準備するステップと、バッキングプレートの表面に環状溝を形成するステップと、その環状溝にスパッタリング材料を埋めるステップと、を有する。
【０００７】
スパッタリングチャンバのためのスパッタリングターゲットは、バッキングプレートと、スパッタリングプレートと、リングとを有する。バッキングプレートは、第１材料の円形プレートで構成され、この円形プレートは、前面及び裏面を有する。スパッタリングプレートは、バッキングプレートの前面に装着され、第２材料のスパッタリング面をもつディスクで構成され、このディスクは、裏面を有する。リングは、ディスクの裏面に装着され、第３材料で構成される。第１、第２及び第３の材料は、異なる材料である。
【０００８】
バッキングプレートに装着されたスパッタリングプレートを備えたスパッタリングターゲットの電磁特性を制御する方法は、（ａ）第１材料で構成されたバッキングプレートを準備するステップと、（ｂ）バッキングプレートの表面に環状溝を形成するステップと、（ｃ）第１材料とは異なる電磁特性を有する第２材料を環状溝に埋めるステップと、を有する。
【０００９】
スパッタリングプレート及び第１材料で構成されたバッキングプレートを備えたスパッタリングターゲットの電磁特性を制御する別の方法は、バッキングプレートの裏面にリングを装着するステップを備え、このリングは、バッキングプレートの第１材料とは異なる電磁特性を有する第２材料で構成される。
【００１０】
スパッタリングチャンバのためのスパッタリングターゲットは、第１材料より成る円形プレートで構成されたバッキングプレートと、このバッキングプレート上に装着され、第２材料で構成されたディスクで構成されるスパッタリングプレートと、円形プレート内の第３材料で構成されたリングとを有し、第１、第２及び第３の材料は、異なる材料である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本発明のこれらの特徴、態様及び効果は、以下の説明、特許請求の範囲、及び本発明の実施例を示す添付図面に関して良く理解されよう。しかしながら、これら特徴は、各々、単に特定の図面に関してではなく、本発明に一般的に使用できるものであり、また、本発明は、これらの特徴の組合せも包含する。
【図１Ａ】環状溝をもつバッキングプレート、及びこのバッキングプレートの環状溝に適合する円形峰をもつスパッタリングプレートを有するスパッタリングターゲットの実施形態を示す側面断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａのターゲットの上面図で、環状の周囲張出部により囲まれたスパッタリングプレートのスパッタリング面及びバッキングプレートのＯリング溝を示す図である。
【図２Ａ】複数の環状溝をもつバッキングプレート、及び環状溝の１つに各々が適合する複数の円形峰をもつスパッタリングプレートを有するターゲットの実施形態を示す側面断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａのターゲットのバッキングプレートの前面の上面図で、複数の環状溝を示す図である。
【図３】バッキングプレートとスパッタリングプレートとの間に位置された複数のリングを有するターゲットの実施形態を示す側面断面図である。
【図４】複数のリングが埋設されたバッキングプレートを有するターゲットの実施形態を示す側面断面図である。
【図５】バンドが埋設されたバッキングプレートを有するターゲットの実施形態を示す側面断面図である。
【図６Ａ】螺旋プレートを備えたターゲットの実施形態の側面断面図である。
【図６Ｂ】螺旋プレートを備えたターゲットの実施形態の上面断面図である。
【図７Ａ】複数のネスト状リングを備えたターゲットの実施形態の側面断面図である。
【図７Ｂ】複数のネスト状リングを備えたターゲットの実施形態の上面断面図である。
【図８】ここに説明するスパッタリングターゲットのいずれか１つを使用して基板上に材料をスパッタリングするためのスパッタリングチャンバの一実施形態を示す側面断面図である。
【説明】
【００１２】
長いプロセス寿命、良好なスパッタリング均一性、及び浸食溝により生じる汚染減少を与えることのできるスパッタリングターゲット２０の実施形態が図１Ａ及び図１Ｂに例示されている。このスパッタリングターゲット２０は、バッキングプレート２４を備え、これは、スパッタリングチャンバ内でスパッタされるべきスパッタリング材料で構成されたスパッタリングプレート２６を支持するためのベースとして働く。スパッタリングプレート２６は、スパッタリング面２８を備え、これは、直接的に基板を向くように位置されて視線（line-of-sight）スパッタ種を基板に与える。スパッタリングプレート２６は、バッキングプレート２４に機械的に接合することもできるし、又は拡散接合のような他の手段によって接合することもできる。スパッタリングターゲット２０は、処理される基板の形状に基づき、円形でも長方形でもよい。半導体ウェハのような円形基板には円形の形状が使用され、ディスプレイパネルのような長方形基板には長方形の形状が使用される。
【００１３】
１つの変形において、バッキングプレート２４は、前面３２及び裏面３４を有する円形プレート３０を備えている。円形プレート３０の前面３２は、スパッタリングプレート２６を受け入れる形状及びサイズとされる。裏面３４は、チャンバの外壁を形成する形状にされるか、又はチャンバの蓋又はアダプタに装着することもできる。また、バッキングプレート２４は、スパッタリングプレート２６の半径を越えて延びる周囲張出部３６も有する。この周囲張出部３６は、スパッタリングチャンバ内でアイソレータ４０に載せられてターゲット２０をチャンバ側壁から電気的に絶縁する外側足場３８を含む。アイソレータ４０は、酸化アルミニウムのようなセラミック材料から作られる。周囲張出部３６は、周囲Ｏリング溝４２を含み、ここにＯリング４４が入れられて、外部チャンバ蓋／アダプタとで真空シールを形成する。また、バッキングプレート２４は、各々が保護被覆４６ａ、４６ｂ（例えば、２本線アーク溶射アルミニウム被覆）を周囲張出部３６の裏面及び前面に各々有することができる。１つの変形において、バッキングプレート２４は、例えば、アルミニウム、銅、ステンレス鋼、或いは他の合金、例えば、銅／クロム又はアルミニウム／銅のような金属で作られる。一実施形態において、バッキングプレートは、ＣｕＣｒ合金としても知られている銅クロム合金で構成される。
【００１４】
１つの変形において、スパッタリングプレート２６は、ディスク５０のような形状にされて、バッキングプレート２４上に装着され、ディスク５０は、基板上にスパッタされるべき材料で作られる。典型的に、ディスク５０は、バッキングプレート２４の材料とは異なる材料で構成される。例えば、ディスク５０は、アルミニウム、銅、コバルト、モリブデン、ニッケル、パラジウム、白金、タンタル、チタン、又はタングステンのような金属で構成することができる。ディスク５０は、中央の円柱状メサ５２を備え、そのスパッタリング面５４は、基板１０４の平面に平行な平面を形成する（図８）。この変形では、傾斜リム５６が円柱状メサ５２を囲み、使用中に、傾斜リム５６は、スパッタリングチャンバの側壁又はシールドに隣接して、それらの間に、入り組んだ形状のギャップを形成するエリアを画成し、このギャップは、スパッタされたプラズマ種の通過を妨げ、チャンバの周囲面におけるスパッタ堆積物の蓄積を減少する。ディスク５０は、その直径が基板の直径に対応する。１つの変形において、ディスク５０は、その直径が約２００ｍｍから約３２０ｍｍであるが、ディスクは、基板のサイズに依存してより大きな直径を有することもできる。
【００１５】
図１Ａに示す態様において、バッキングプレート２４の円形プレート３０の前面３２は、バックプレート２４の厚みに切り込まれた少なくとも１つの環状溝６０を備えている。この環状溝６０は、バッキングプレート２４の裏面３４まで完全には延びない深さに切られている。また、環状溝６０は、円形プレート３０の中心に対称軸６２を有し、この周りでチャンバ内の磁界及び電界が本質的に対称的となる。しかしながら、環状溝６０は、チャンバ内の磁界又は電界が非対称的である場合、或いは不均一又は非対称的なガス密度又は組成物のために、非対称的な形状としてもよい。
【００１６】
環状溝６０は、実験的に又はモデリングにより決定される隣接ターゲットエリアに対するより高いターゲット浸食の観察領域に対応する形状及びサイズとされる。例えば、ターゲットの高浸食領域の位置及び形状は、予め選択されたプロセス条件でチャンバ内の複数のスパッタリングプロセスに通される（電流特徴をもたない）複数のターゲットに対してターゲット浸食領域をマップすることにより予め決定することができる。環状溝６０の形状及びサイズは、観察された浸食溝に基づいて選択される。従って、環状溝６０の形状及びサイズは、チャンバに使用されるプロセス条件及び他の処理パラメータ、並びにターゲット２０を装着すべきスパッタリングチャンバの幾何学形状に依存しても変化する。また、環状溝６０の構成は、ターゲット材料それ自体、ターゲット２０から材料をスパッタするために印加されるエネルギフィールドの形状及び対称性、並びにスパッタリングプロセス中にターゲット２０にわたり印加される磁界の形状にさえも依存する。従って、本発明の範囲は、例示のためにここに示すターゲット２０の環状溝６０の形状に限定されない。
【００１７】
１つの変形において、環状溝６０は、図１Ａに示すように、円形プレート３０の中心に対して対称的で且つ円形プレート３０の周囲６４から離間された円である。一実施例では、この環状溝６０は、深さが約５ｃｍ未満で、例えば、約０．３ｃｍから約２ｃｍで、例えば、約０．５ｃｍである。環状溝６０の幅は、約１ｃｍから約７．５ｃｍである。また、環状溝６０は、内半径及び外半径も有し、１つの変形では、内半径と外半径との間の半径方向距離は、約１ｃｍから約５ｃｍである。このような環状溝６０は、典型的に、在来のＰＶＤチャンバ、例えば、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手できるＥｎｄｕｒａチャンバにおいてスパッタされるターゲット２０に形成された外側浸食円の形状に対応し且つそれに一致するものである。プロセス条件は、典型的に、チャンバ内部のプロセス圧力がＡｒ又はＡｒ／Ｎ２混合プロセスガスで約０．５から３．５ｍＴの圧力範囲であり且つ堆積電力が約１ｋＷから約４０ｋＷであることを含む。
【００１８】
任意であるが、この態様では、スパッタリングプレート２６のディスク５０の裏面は、バッキングプレート２４の円形プレート３０の環状溝６０内部に適合する形状及びサイズとされた円形峰７６を有することもできる。この円形峰７６は、その内半径及び外半径が、円形プレート３０の環状溝６０の内半径及び外半径に一致する。使用に際して、円形峰７６は、スパッタリングプラズマによってスパッタリングするための余分なスパッタリング材料を与える。スパッタリングターゲット２０が、円形峰７６の上に横たわる領域７８において過剰に浸食されたときに、円形峰７６のスパッタリング材料が、スパッタリングチャンバにおいてスパッタリングするための付加的なスパッタリング材料となる。このように、付加的なスパッタリング材料の円形峰７６は、スパッタリングプレート２６の背面の厚みまで延びる深さをもつ深い溝が形成されたときでも、ターゲット２０の連続使用を許容することにより、ターゲット２０の寿命を延ばす。円形峰７６は、溝付き領域の後方のスパッタリングプレート２６の厚みを効果的に増加させて、浸食溝がこれら領域においてスパッタリングプレート２６を貫通するのを防止する余分な材料を与える。
【００１９】
また、スパッタリングプレート２６の円形峰７６は、バッキングプレート２４を形成するのに使用される第１材料とは異なる第２材料から円形峰７６が形成されたときには、この領域においてスパッタリングターゲット２０の電磁特性を変更するのにも使用できる。この第２の材料は、これらの領域の電気的特性又は磁気的特性を変更して、これらの領域の渦電流も変化させるように選択される。
【００２０】
別の態様では、バッキングプレート２４は、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、互いに同
心的で且つターゲット２０の軸６２を中心とする複数の環状溝６０を前面３２が有するよ
うな円形プレート３０を備えている。例えば、円形プレート３０は、約１本から約６本の
数の環状溝６０を有することができる。図示された実施例において、円形プレート３０は
、半径方向内側の溝６０ａと、それを囲む外側の円形溝６０ｂとを有する。これら環状溝
６０ａ、ｂは、各環状溝６０ａ、ｂの周りに延びるか又はそれらの間にある円形メサ６８
ａ−ｃにより分離される。更に、図示された変形において、外側環状溝６０ａは、その幅
が、内側環状溝６０ｂより大きい。というのは、このスパッタリングターゲット２０は、
その中央領域７０に対してその周囲領域７２で、より幅の広い浸食溝に耐えるように設計
されているからである。
【００２１】
この変形では、ディスク５０の裏面も、バッキングプレート２４の円形プレート３０の環状溝６０に各々が対応する複数の円形峰７６ａ、ｂを備えている。これら円形峰７６は、増加厚みを必要とする領域７８ａ、ｂにおいてスパッタリングプレート２６の厚みを効果的に増加することによりターゲット２０の寿命を延ばす付加的なスパッタリング材料を与える。更に、円形峰７６ａ、ｂは、バッキングプレート２４を形成するのに使用された第１材料とは異なる第２材料を提供し、これら領域における電気的又は磁気的特性を変更して、これら領域の渦電流を変化させる。
【００２２】
別の変形では、スパッタリングターゲット２０は、任意であるが、第３材料で構成されたリング８０を備え、これは、図２Ａに示すように、バッキングプレート２４の裏面３４に装着される。バッキングプレート２４は、第１材料で形成され、スパッタリングプレート２６は、第２材料で形成され、リング８０は、第１及び第２材料とは異なる材料である第３材料で形成される。この変形において、リング８０は、接着剤や拡散接合によりバッキングプレート２４に取り付けられるか、又は電着によりプレートに直接形成される。１つの変形において、リング８０は、半田接合によってバッキングプレート２４の裏面３４に装着されると共に、リング８０を浸食に対して保護するために不活性なポリマー被覆により更にシールされる。
【００２３】
１つの変形において、リング８０は、バッキングプレート２４の材料とは異なる電磁特性を有する材料をリング８０に対して選択することによりバッキングプレート２４を通過する渦電流を変更するために設けられている。リングの材料は、材料の相対的な透磁率（μ）及び導電率（σ）に基づいて材料を選択することにより渦電流の大きさを制御するように選択される。用途にもよるが、リングの材料は、（ｉ）相対的透磁率が１よりも若干低い（ここで、１は、自由空間の相対的透磁率を表す）反磁性材、例えば、銀、（ii）相対的透磁率が１よりも若干高い常磁性材、例えば、アルミニウム、又は（iv）相対的透磁率が１よりも相当に大きい強磁性材、例えば、相対的透磁率μが約１００のニッケル、μが約２００の鉄、スチール、鉄−ニッケル−クロム合金、及びμが２００００の「ミューメタル(Mu-metal)」である。
【００２４】
１つの変形において、バッキングプレート２４は、ＣｕＣｒ合金、ＣｕＺｎ合金、又はアルミニウムである第１材料で構成され、スパッタリングプレート２６は、タンタル、チタン、ニッケル又はアルミニウムのような第２材料で作られ、リング８０は、ニッケル、ステンレス鋼又はアルミニウムを含む第３材料で作られる。リング８０がニッケル又はステンレス鋼のような強磁性材料で構成され、且つバッキングプレートがアルミニウムのような常磁性材料で構成されるとき、リング８０はバッキングプレート２４の渦電流を変更して、プレート２４の渦電流を増加し、これにより、スパッタリングプレート２６の周りに正味低磁界を生成して、リング８０の真上のスパッタリングプレート２６の領域７８ａにおける浸食を少なくする。リング８０がアルミニウムのような常磁性材料で構成されるときには、リング８０がバッキングプレート２４における渦電流を変更して、それらの値を減少し、これにより、リング８０の真上のスパッタリングプレート２６の領域７８ａに高い浸食率を得る。また、リング８０における渦電流の大きさは、リング材料の導電率を選択することにより制御することもできる。というのは、渦電流が導電率に比例するからである。
【００２５】
スパッタリングプレート２６のようなスパッタリングターゲットの部分の周りの磁界を変更する別の仕方は、バッキングプレート２４の材料の導電率とは異なる導電率を有する材料でリング８０を形成することである。例えば、（導電率が５．９５μΩ−ｃｍの）銅で構成されたリング８０は、（導電率が３．７μΩ−ｃｍの）アルミニウムのバッキングプレート２４よりも高い導電率を有し、従って、高い渦電流を有する。これは、（低い導電率の材料で形成されたリング８０と比べて、又はリングが全くない場合と比べて）リング８０に高い渦電流を発生し、ターゲット２０の一部の周りに強い磁界を引き起こして、これらの部分に制御可能な高い浸食率を生じさせる。
【００２６】
図３に示す別の態様では、第３材料で構成される複数のリング８０ａ、ｂがバッキング
プレート２４の円形プレート３０の溝６０ａ、ｂに取り付けられて、バッキングプレート
２４に流れる渦電流を変更させる。これらリング８０ａ、ｂは、環状溝６０ａ、ｂに取り
付けられずに環状溝に置くこともできるし、又は環状溝に接合することもできる。１つの
態様では、リング８０ａ、ｂは、バッキングプレート２４の環状溝６０ａ、ｂ内に接着剤
、拡散接合又は電着により取り付けられる。リング８０ａ、ｂの除去は、接着剤を溶媒で
溶かすだけでよい。複数のリング８０ａ、ｂが示されているが、このターゲット２０には
リング８０ａ又は８０ｂの１つだけ使用してもよいことを理解されたい。また、ここに示
す態様では、リング８０ａ、ｂが、バッキングプレート２４の環状溝６０ａ、ｂ内部に入
れられて、環状溝６０ａ、ｂの表面とスパッタリングプレート２６の円形峰７６ａ、ｂと
の間に示されている。しかしながら、リング８０ａ、ｂは、溝をもたないフラットな前面
３２に置くこともできるし、又は環状溝６０ａ、ｂ間のメサ上に置くことさえもできる。
リング８０ａ、ｂは、在来の固体バッキングプレート２４の領域である溝６０ａ、ｂに発
生する渦電流を減少し、これにより、これら領域においてスパッタリングプレート２６の
過剰な浸食も減少する。渦電流を変更するために、リング８０ａ、ｂは、スパッタリング
材料又はバッキングプレート材料とは異なる金属で作られる。一実施例において、スパッ
タリングプレート２６がアルミニウムで形成され、且つバッキングプレート２４がアルミ
ニウムで構成されるときには、適切なリング８０は、ステンレス鋼で作られる。リング８
０は、約１００ｃｍ未満の内径を持つ、例えば、約１０ｃｍから約２０ｃｍの円形リングで
よい。
【００２７】
別の変形において、バッキングプレート２４とは異なる材料で構成された複数のリング８０ａ−ｄが、図４に示すように、バッキングプレート２４の円形プレート３０内に埋設される。リング８０ａ−ｄは、同じ材料又は異なる材料の複数の環状層で構成することもできる。この変形において、リング８０ａ−ｄは、バッキングプレート２４それ自体の中に入れられる。この態様では、複数のリング８０ａ−ｄは、２つの平面内に装着され、リングのセット８０ａ、ｂ及び８０ｃ、ｄの各々は、異なる内径を有するので、これらリングのセットは、互いに同心的である。別の変形において、複数のリング８０ａ−ｄが単一平面（図示せず）内に装着され、各環状リングは、異なる内径を有するので、それらのリングは、全て、互いに同心的である。
【００２８】
別の態様において、リング８０は、図５に示すように、バンド９０のような形状にすることができ、バンド９０の高さがバンド９０の厚みより大きい高さと厚みを有する。バンド９０は、内側側壁及び外側側壁を有し、これらの側壁が実質的に垂直である円形構造体で構成される。バンド９０は、モノリシック構造体でもよいし、又は１つ以上の編組線（strand of wire）を巻いてバンド状コイルにしたものでもよい。一実施形態において、バッキングプレートに溝が加工され、そこにバンド９０が埋設される。しかしながら、他の構成も考えられ、例えば、バンド９０は、バッキングプレート２４に一部分が埋設すると共にスパッタリングプレート２６に一部分が埋設することもできるし、或いはバンド９０は、バッキングプレート２４の裏面に固定して、バッキングプレート２４の裏面から垂直に上方に延ばすこともできる。バンド９０内の渦電流は、バンドの幾何学形状により跳ね返る。バンド９０は、より水平のリング形状に比して、所定の半径においてより多くの材料を与えるので、バンド９０は、所定の半径において電流に対する抵抗が低くなる。その結果、バンド９０に流れる渦電流は、バンド９０の半径の周りにより集中した磁界効果を生じさせる。これは、ターゲット２０の表面にわたり磁気強度的に大きな勾配を有する磁界を変更するためにバンド９０が使用されるときに有用である。１つの変形において、リング８０は、厚みが約０．１ｃｍから約０．６ｃｍで、高さが約０．５ｃｍから約２．５ｃｍのバンド９０を備えている。
【００２９】
また、リング８０は、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、バッキングプレート２４に埋設される螺旋状プレート９２で構成することもできる。この螺旋状プレート９２は、湾曲した平坦な金属ストリップで構成される。この湾曲した金属ストリップは、中心点８４から出発し、この点８４の周りを回るにつれて次第に遠く離れるように進む。１つの変形において、極座標を使用して述べると、中心点８４と金属ストリップの半径方向内縁との間の半径ｒは、角度θの連続的な単調な関数として記述することができる。ここに示す変形において、中心点８４は、バッキングプレート２４の中心に置かれている。螺旋状プレート９２は、垂直方向の厚みが約０．２から約０．６ｃｍであり、バッキングプレート２４に埋設することができ、又はバッキングプレート２４に一部分が埋設し且つスパッタリングプレート２６に一部分が埋設することができ、或いは螺旋状プレート９２は、スパッタリングプレート２６とバッキングプレート２４との間にあるか、又はバッキングプレート２４の裏面に装着することさえもできる。螺旋状プレートは、磁界を発生する回転磁石の半径方向に変化する線型速度を補償するために半径に対して全長が変化する形状とすることのできる導電性経路をなす。各々の回転磁石の磁気部分の線型速度は、回転磁石が回転するときに回転磁石が進む円の長さと共に変化することに注意されたい。１つの態様において、プレート９２は、垂直方向の厚みが約０．１ｃｍから約０．６ｃｍである。
【００３０】
別の変形において、リング８０は、互いに適合する形状及びサイズにされた複数のネストリング８６で構成される複合リング８８である。例えば、複数のネストリング８６は、例えば、図７Ａ及び７Ｂに示すように、互いに適合されて複合リング８８を形成する形状にされた外部プロフィールを有する３つのリング８６ａ−ｃで構成される。外側リング８６ａは、半径方向内方の張出部９６を有する環状リングで構成される。中間リング８６ｂは、周囲フランジ９８ａ及び半径方向内方のフランジ９８ｂを有する環状リングで構成される。内側リング８６ｃは、周囲張出部９４を有する環状リングである。内側リング８６ｃの周囲張出部９４は、中間リング８６ｂの半径方向内方のフランジ９８ｂに接触し、中間リング８６ｂの周囲フランジ９８ａは、外側リング８６ａの半径方向内方の張出部９６に接触する。これらリング８６ａ−ｃは、互いに機械的に接合することもできるし、又は拡散接合のような他の手段によって接合することもできる。
【００３１】
一実施形態において、リングは、更に、整列キー８９も備えている。この整列キー８９は、例えば、図７Ｂに示すように、１つ以上の歯９１と、この歯９１を設置させる（seating）ための１つ以上の溝９３とを含むことができる。中間リング８６ｂは、外側リング８６ａの溝９３ａに設置させるための外方に延びる歯９１ａを含む。また、中間リング８６ｂは、内側リング８６ｃの外側溝９３ｂに設置させるための内方に延びる歯９１ｂも含む。整列キー８９は、リング８６ａ−ｃを特定の向きで組み立てられるようにすると共に、組み立てた後にリング８６が水平方向に回転するのを防止する。
【００３２】
１つの変形において、ネストリング８６ａ−ｃが組み立てられ互いに接合されて、複合リング８８を形成する。予め接合された複合リング８８を、次いで、バッキングプレート２４の溝に挿入し、接合、クランプ又はボルト止めによってプレート２４に固定することができる。予め製造され、又は予め接合された複合リング８８は、固定プロセスを簡単化する。というのは、リング８６ごとに独立した固定を必要とせずに、複合リングアセンブリを１つの方法により又は１組の穿孔されたスクリュー穴を経てバッキングプレート２４に固定できるからである。異なる構成も考えられ、例えば、ネストリング８６ａ−ｃをバッキングプレート２４に一部分を埋設し且つスパッタリングプレート２６に一部分を埋設することもできるし、或いはネストリング８６ａ−ｃをバッキングプレート２４の裏面に固定して、バッキングプレート２４の裏面から垂直方向上方に延びるようにすることもできる。１つの変形において、複合リング８８は、直径が約２０ｃｍから約３０ｃｍで、厚みが約０．５ｃｍから約１ｃｍである。
【００３３】
ここに説明されるスパッタリングターゲット２０の種々の構成は、ターゲット２０の渦電流又は透磁率を変化させることにより、スパッタリングターゲット２０の電磁特性を制御する。このようにすると、ターゲット２０は、その表面における浸食の減少を示し、在来のターゲットに生じる浸食溝の厚みを減少させる。加えて、スパッタリングターゲット２０は、浸食溝の場所においてスパッタリング材料の厚みを増加しているので、浸食溝が形成されても、ターゲット２０は、バッキングプレート２４までスパッタリングすることなく、長期間にわたり使用し続けることができる。このように、ここに示すスパッタリングターゲットの実施形態は、スパッタリングチャンバ内での寿命及び使用期間を向上させる。
【００３４】
ここに説明されるスパッタリングターゲット２０は、エンクロージャー壁１０３をもつスパッタリングチャンバ１０２を備えたスパッタリング装置１００に装着される。スパッタリングターゲット２０は、図８に示すように、プロセスゾーン１０８において基板支持体１０６に載せられた基板１０４を向くように装着される。チャンバ１００は、相互接続チャンバのクラスターが、それらチャンバ１００間に基板１０４を移送するロボットアームのような基板移送メカニズムによって接続されたマルチチャンバプラットホーム（図示せず）の一部分でよい。図示された変形において、プロセスチャンバ１００は、物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバとしても知られたスパッタ堆積チャンバを備え、これは、例えば、アルミニウム、銅、タンタル、チタン及びタングステンの１つ以上又は他の材料のような材料を基板１０４にスパッタ堆積することができる。
【００３５】
基板支持体１０６は、オーバヘッドスパッタリングターゲット２０のスパッタリング面５４と実質的に平行で且つその面５４を向いた平面をもつ基板受け入れ面１１２を有するペデスタル１１０を備えている。このペデスタル１１０は、静電チャック又はヒータ、例えば、電気抵抗ヒータ又は熱交換器を含むことができる。動作中に、基板１０４がチャンバ１００の側壁１１４の基板ロード入口（図示せず）を通してチャンバ１００へ導入され、基板支持体１３０に載せられる。支持体１１０は、支持リフトベローズにより上げ下げすることができ、また、基板１０４の配置中にリフトフィンガーアセンブリを使用して基板１０４を持ち上げ、支持体１１０へ下げることができる。ペデスタル１１０は、プラズマ動作中に浮動電位に維持するか又は接地することができる。
【００３６】
更に、チャンバ１００は、例えば、コンポーネントの表面からスパッタリング堆積物をクリーニングしたり、浸食されたコンポーネントを交換又は修理したり、更に／又はチャンバ１００を他のプロセスに適用したりするために、チャンバ１００から容易に取り外すことのできる種々のコンポーネントを含むプロセスキット１２０も備えている。１つの変形において、プロセスキット１２０は、シールド１２２及びリングアセンブリ１２４を備えている。シールド１２２は、スパッタリングターゲット２０のスパッタリング面５４及び基板支持体１０６を包囲するサイズの直径を有する円筒状バンド１２８を備えている。この円筒状バンド１２８は、基板支持体１０６を囲むＵ字型チャネル１３０で終端する。また、シールド１２２は、円筒状バンド２１４から半径方向外方に延びてチャンバ１０２内にシールドを支持するための支持張出部１３２も備えている。全シールド１２２は、導電性材料、例えば、３００シリーズのステンレス鋼から形成することができ、又は１つの変形では、アルミニウムから形成することができる。また、シールドは、図示されたように、電気的に接地することもできる。リングアセンブリ１２４は、基板支持体１０６の周りに置かれ、この支持体を囲む環状バンドである堆積リング１３４と、この堆積リング１３４を少なくとも部分的にカバーするカバーリング１３６とを備えている。堆積リング１３４は、酸化アルミニウムで形成することができ、また、カバーリング１３４は、ステンレス鋼、チタン又はアルミニウムのような材料、或いは酸化アルミニウムのようなセラミック材料でさえも形成することができる。
【００３７】
チャンバ１０２は、更に、磁界発生器１４０を備え、これは、ターゲット２０のスパッタリング面５４の付近に磁界１４５を発生して、ターゲット２０に隣接する高密度プラズマ領域のイオン密度を高め、ターゲット材料のスパッタリングを改善することができる。磁界発生器１４０は、複数の回転可能な磁石（図示せず）を備え、これら磁石は、ターゲット２０のバッキングプレート２４の裏面の周りに位置される。また、磁界発生器１４０では、磁石を回転させるモータ１４４が軸１４６に装着されている。磁界はプラズマに作用し、イオン化されたガスの高エネルギイオンを磁力線に沿って螺旋移動させる。磁界の強度及び形状を制御することにより、磁界アセンブリ１４０を使用して、ターゲットの表面への粒子の束、及びターゲットが浸食される均一性を制御することができる。磁界発生器１４０は、例えば、フュー氏の“Rotating Sputter Magnetron Assembly”と題する米国特許第６，１８３，６１４号、及びゴパルラヤ氏等の“IntegratedProcess for Copper Via Filling”と題する米国特許第６，２７４，００８号に説明されており、これらの両米国特許は、参考としてここにそのまま援用する。
【００３８】
動作中、ガス供給部１５０を通してチャンバ１０２へプロセスガスが導入され、ガス供
給部は、プロセスガス源１５２ａ、ｂを備え、これらは、質量流量コントローラのような
ガス流量制御バルブ１５６ａ、ｂを有するコンジット１５４ａ、ｂにより接続される。チ
ャンバ１０２の圧力は、ガス流量制御バルブ１５６ａ、ｂを使用してチャンバへのガスの
流量を制御することによって制御される。コンジット１５４ａ、ｂは、ガス分配器１５８
に供給を行い、これは、少なくとも１つのガス出口１５７をチャンバに有する。１つの態
様において、ガス出口１５７は、基板１０４の周囲に配置される。典型的に、チャンバ１
０２内のスパッタリングガスの圧力は、大気圧レベルより数桁低い。
【００３９】
プロセスガスは、チャンバ１０２のプロセスゾーン１０８においてプロセスガスにエネ
ルギを結合するガスエナジャイザー１６０により基板１０４を処理するためにエネルギが
与えられる。例えば、ガスエナジャイザー１６０は、プロセスガスにエネルギを与えるた
めに電源により通電することのできるプロセス電極を備えてもよい。プロセス電極は、チ
ャンバ１０２の側壁１０３、シールド１２０又は支持体１０６のような、壁又はその中に
ある電極を含んでもよく、この電極は、基板１０４の上のターゲット２０のような別の電
極に容量性結合することができる。ターゲット２０は、電源１６２によりプロセスガスに
エネルギを与えてターゲット２０からの材料を基板１０４へスパッタするために他のコン
ポーネントに対して電気的にバイアスされる。それによりゾーン１０８に形成されるプラ
ズマは、ターゲット２０のスパッタリング面５４に力強く当たって衝撃を与え、その面か
ら基板１０４へ材料をスパッタさせる。
【００４０】
プロセスガスは、排気システム１７０を通してチャンバ１０２から除去又は排気される。排気システム１７０は、チャンバ１０２における排気ポート１７２を備え、これは、排気ポンプ１７６へ通じる排気コンジット１７４に接続される。１つの変形において、排気ポンプは、プロセスガスの所定の質量流量に対して一定のポンピング速度を維持するように設計されたポンプ入口（図示せず）を有する低温ポンプである。
【００４１】
チャンバ１００は、チャンバ１００内で基板１０４を処理するようにチャンバ１００の
コンポーネントを動作するインストラクションセットを有するプログラムコードを備えた
コントローラ１０５によって制御される。例えば、コントローラ１０５は、基板支持体
１０６及び基板移送メカニズムを動作するための基板位置付けインストラクションセット
と、チャンバ１００へのスパッタリングガスの流量をセットするようにガス流量制御バル
ブを動作するためのガス流量制御インストラクションセットと、チャンバ１００内の圧力
を維持するためのガス圧力制御インストラクションセットと、ガスにエネルギを与える電
力レベルをセットするようにガスエナジャイザー１６０を動作するためのガスエナジャイ
ザー制御インストラクションセットと、磁界発生器１４０を動作するための磁界発生器イ
ンストラクションセットと、チャンバ１００の種々のコンポーネントの温度をセットする
ように支持体又は壁１１４における温度制御システムを制御するための温度制御インスト
ラクションセットと、プロセス監視システム１８０を経てチャンバ１００内のプロセスを
監視するためのプロセス監視インストラクションセットと、を含むプログラムコードを備
えることができる。
【００４２】
本発明の実施形態を図示して説明したが、当業者であれば、本発明を組み込み且つ本発明の範囲内に包含される他の実施形態も案出できよう。例えば、リング８０は、他の磁石システムの磁界形状に対応するように、異なる形状及び分布にされてもよい。バッキングプレート２４は、ここに例示したものとは異なる材料又は形状で構成されてもよい。例えば、スパッタリングターゲットは、ディスプレイパネルの製造のために方形又は長方形であってもよい。更に、ここに例示した実施形態に関して示された相対的又は位置的な用語は、同じ意味で用いられている。それ故、特許請求の範囲は、好ましい態様の説明や、本発明を例示するためにここに述べた材料又は空間的配置に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４３】
２０…スパッタリングターゲット、２４…バッキングプレート、２６…スパッタリングプレート、２８…スパッタリング面、３０…円形プレート、３２…前面、３４…裏面、３６…周囲張出部、３８…外側足場、４０…アイソレータ、４２…周囲Ｏリング溝、４４…Ｏリング、４６ａ、ｂ…保護被覆、５０…ディスク、５２…円柱状メサ、５４…スパッタリング面、５６…傾斜リム、６０…円形溝、６２…対称軸、７６…円形峰、８０…リング、８６…ネストリング、８６ａ…外側リング、８６ｂ…中間リング、８６ｃ…内側リング、８８…複合リング、８９…整列キー、９０…バンド、９１…歯、９２…螺旋状プレート、９３…溝、９４…周囲張出部、９６…半径方向内方張出部、９８ａ…周囲フランジ、９８ｂ…半径方向内方フランジ、１００…スパッタリング装置、１０４…基板、１０６…基板支持体、１０８…プロセスゾーン、１１０…ペデスタル、１１２…基板受け入れ面、１２０…プロセスキット、１２２…シールド、１２４…リングアセンブリ、１２８…円筒状バンド、１３０…Ｕ字型チャネル、１３２…支持張出部、１３４…堆積リング、１３６…カバーリング、１４０…磁界発生器、１４４…モータ、１４５…磁界、１５０…ガス供給部、１５２…プロセスガス源、１５４…コンジット、１５６…ガス流量制御バルブ、１６２…電源、１７０…排気システム、１７６…排気ポンプ
【図１Ａ】
0005551068.tif 000002
【図１Ｂ】
0005551068.tif 000003
【図２Ａ】
0005551068.tif 000004
【図２Ｂ】
0005551068.tif 000005
【図３】
0005551068.tif 000006
【図４】
0005551068.tif 000007
【図５】
0005551068.tif 000008
【図６Ａ】
0005551068.tif 000009
【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
0005551068.tif 000011
【図７Ｂ】
0005551068.tif 000012
【図８】
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