(57)【要約】【課題】  ターゲット材料の多数のタイルを含むターゲットを提供する。【解決手段】  特に、ターゲット材料を大きな長方形パネルにスパッタ堆積するためのスパッタリングターゲット(80)において、複数のターゲットタイル(32)が二次元の非長方形アレイにおいてバッキングプレート(34)に接合され、タイルは３つ以下のタイルの間隙(84)で合流し、従って、接合中及び繰り返しの熱サイクル中に過剰な不整列に対してタイルをロックする。長方形タイルは、食い違った行、或いはヘリングボーン又はジグザグパターンで配列されてもよい。六角形及び三角形タイルも、本発明の多数の効果を発揮する。扇形状のタイル(154)は、中心に食い違ったオフセット(156)をもつ円形ターゲット(150)において配列されてもよい。【選択図】      図６  
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通のスパッタリング組成を含むと共に、各々非長方形の二次元アレイに配列されるべき形状にされた複数のターゲットタイルを備えた、スパッタリングターゲット。
【請求項２】
前記タイルは各々長方形の形状を有し、前記二次元アレイは非長方形である、請求項１に記載のターゲット。
【請求項３】
前記アレイにおける前記タイルの外側の角は、６．５から１２．５ｃｍの曲率で丸み付けされる、請求項２に記載のターゲット。
【請求項４】
前記タイルは食い違った行に配列される、請求項２及び３のいずれかに記載のターゲット。
【請求項５】
前記食い違った行は、前記行に沿って前記タイルの長さの０．５から１０％のオフセットで配列される、請求項４に記載のターゲット。
【請求項６】
前記タイルはヘリングボーンパターンで配列される、請求項２に記載のターゲット。
【請求項７】
前記アレイは、最小寸法が少なくとも１．８ｍの長方形の形状を有する、請求項１及び２のいずれかに記載のターゲット。
【請求項８】
前記タイルは、一般的に長方形の輪郭の内側に配列できる、請求項１及び２のいずれかに記載のターゲット。
【請求項９】
前記長方形輪郭は、６．５から１２．５ｃｍの曲率で丸み付けされた角を有する、請求項８に記載のターゲット。
【請求項１０】
各々食い違ったタイル行の二次元アレイに配列されるべき形状にされた複数の一般的に長方形のターゲットタイルを備えた、スパッタリングターゲット。
【請求項１１】
前記タイルは一般的に長方形の輪郭の内側に配列できる、請求項１０に記載のターゲット。
【請求項１２】
前記一般的に長方形の輪郭は半径が６．５から１２．５ｃｍの角を有する、請求項１１に記載のターゲット。
【請求項１３】
前記食い違った行は、前記行に沿った前記タイルの長さの０．５から１０％のオフセットで配列される、請求項１０から１２のいずれかに記載のターゲット。
【請求項１４】
前記複数は６である、請求項１０から１２のいずれかに記載のターゲット。
【請求項１５】
前記食い違った行は、前記行に沿った前記タイルの長さの０．５から１０％のオフセットで配列される、請求項１４に記載のターゲット。
【請求項１６】
ターゲットバッキングプレートと、
共通のスパッタリング組成を含み、前記プレートに固定され、且つ非長方形の二次元アレイに配列された複数のタイルと、
を備えたタイル型スパッタリングターゲット。
【請求項１７】
前記タイルは各々長方形の形状を有し、前記二次元アレイは非長方形である、請求項１６に記載のターゲット。
【請求項１８】
前記アレイにおける前記タイルの外側の角は、６．５から１２．５ｃｍの曲率で丸み付けされる、請求項１７に記載のターゲット。
【請求項１９】
前記タイルは食い違った行に配列される、請求項１７及び１８のいずれかに記載のターゲット。
【請求項２０】
前記食い違った行は、前記行に沿って前記タイルの長さの０．５から１０％のオフセットで配列される、請求項１９に記載のターゲット。
【請求項２１】
前記タイルはヘリングボーンパターンで配列される、請求項１７に記載のターゲット。
【請求項２２】
前記アレイは、最小寸法が少なくとも１．８ｍの長方形の形状を有する、請求項１６及び１７のいずれかに記載のターゲット。
【請求項２３】
ターゲットバッキングプレートと、
複数のタイルであって、共通のスパッタリング組成を含み、前記プレートに固定され、且つ前記タイルの縁が長方形格子に適合しないよう二次元アレイに配列されたタイルと、
を備えたスパッタリングターゲット。
【請求項２４】
前記タイルは、一般的に長方形の輪郭の内側に配列される、請求項２３に記載のターゲット。
【請求項２５】
前記一般的に長方形の輪郭は、６．５から１２．５ｃｍの半径の角を有する、請求項２３及び２４のいずれかに記載のターゲット。
【請求項２６】
前記タイルは長方形であり、前記二次元アレイは非長方形である、請求項２３から２５のいずれかに記載のターゲット。
【請求項２７】
一般的に長方形のターゲットバッキングプレートと、
前記プレートに固定されて、二次元の非長方形アレイに配列された複数の長方形タイルと、
を備えたタイル型スパッタリングターゲット。
【請求項２８】
前記タイルは、隣接する３つのタイルが、前記３つのタイルのうちの２つのタイルの直角の角と、前記３つのタイルのうちの第３のタイルのまっすぐな縁との間の間隙で合流するように配列される、請求項２７に記載のターゲット。
【請求項２９】
前記タイルは食い違った行に配列され、前記行の各々は第１長さの巾を有し、全ての前記タイルは、前記行に垂直に延びる第１側部が前記第１長さに実質的に等しい長さである、請求項２７に記載のターゲット。
【請求項３０】
前記アレイの周辺にあるものを除いて全ての前記タイルは、前記行に垂直に延びる第２側部が第２長さに実質的に等しい長さである、請求項２８及び２９のいずれかに記載のターゲット。
【請求項３１】
バッキングプレートと、
前記バッキングプレートに接合され、前記バッキングプレートの中心付近の食い違った接合部で頂点が合流する複数の扇形状のタイルと、
を備えた丸いターゲット。
【請求項３２】
前記複数は４であり、前記食い違った接合部におけるタイル間のオフセットは、前記扇形状タイルの半径方向長さの０．５から１０％である、請求項３１に記載のターゲット。
【請求項３３】
真空チャンバーと、
スパッタ被覆されるべき長方形基板を支持するための支持体と、
前記支持体に対向して前記チャンバーに真空シールされるターゲットバッキングプレートと、
前記基板にスパッタされるべき材料を含み、非長方形の二次元アレイで前記バッキングプレートに固定される複数の長方形のスパッタリングタイルと、
を備えたプラズマスパッタリングリアクタ。
【請求項３４】
前記長方形タイルは食い違った行に配列される、請求項３３に記載のリアクタ。
【請求項３５】
前記長方形タイルはヘリングボーンパターンで配列される、請求項３３に記載のリアクタ。
【請求項３６】
共通のスパッタリング材料を含むと共に、二次元の非長方形アレイに配列された複数のタイルが付着されたターゲットバッキングプレートをスパッタリングチャンバーに付着するステップと、
前記チャンバー内のスパッタ作用ガスをプラズマへと励起して前記タイルをスパッタすると共に、前記材料を、前記ターゲットバッキングプレートに対向して配置された基板に堆積するステップと、
を備えたスパッタリング方法。
【請求項３７】
前記基板は長方形であり、前記タイルは長方形輪郭の内側に配置される、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記基板は１つ以上のディスプレイパネルに使用される、請求項３６及び３７のいずれかに記載の方法。
【請求項３９】
前記タイルは長方形である、請求項３６から３８のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、参考としてここに援用する２００４年７月９日出願の特許出願第１０／８８８，３８３号の一部継続出願である。
【発明の分野】
【０００２】
本発明は、一般に、材料のスパッタリングに係る。より詳細には、本発明は、ターゲット材料の多数のタイルを含むターゲットに係る。
【背景技術】
【０００３】
物理気相堆積（ＰＶＤ）とも称されるスパッタリングは、金属及び関連材料の層を堆積するために半導体集積回路の商業的断片に広く利用されている。図１に断面が示された典型的なＤＣマグネトロンプラズマリアクタ１０は、電気的に接地された真空チャンバー１２を備え、該チャンバーにはターゲット１４が電気絶縁体１６を経て真空シールされる。ＤＣ電源１８は、チャンバー１２又はチャンバー１２内の接地されたスパッタシールドに対してターゲット１４を負にバイアスし、アルゴンスパッタ作用ガスをプラズマへと励起する。しかしながら、ＲＦスパッタリングも知られていることに注意されたい。正に荷電されたアルゴンイオンが、バイアスされたターゲット１４に引き付けられ、ターゲット１４から、ターゲット１４に対向してペデスタルに支持された基板２０へ材料をスパッタリングする。ターゲットの背面に位置するマグネトロン２４は、ターゲット１４の前面に平行な磁界を投射して電子を捕獲し、これにより、プラズマの密度を高めると共にスパッタ率も高める。近代的なスパッタリアクタでは、マグネトロンが小型であり、ターゲット１４の背面の周りをスキャンさせることができる。大型のマグネトロンでも、侵食及び堆積の均一性を改善するためにスキャンさせることができる。
【０００４】
アルミニウム、チタン及び銅のターゲットは、単一の一体部材として形成できるが、他の材料、例えば、モリブデン、クロム、及びインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）をスパッタリングするためのターゲットは、より一般的には、低廉で且つ加工し易い材料のターゲットバッキングプレートに被覆又は接合されたスパッタリングされるべき材料のスパッタリング層で形成される。
【０００５】
スパッタリアクタは、実質的に円形のシリコンウェハにスパッタリングするものが主として開発されてきた。何年にもわたり、シリコンウェハのサイズは、直径５０ｍｍから３００ｍｍに増加した。ウェハにわたってより均一な堆積を与えるためには、スパッタリングターゲット又はそれらのスパッタリング材料層も若干大きくする必要がある。通常、ウェハのスパッタターゲットは、アルミニウムや銅のような幾つかの材料については単一の円形部材、又はより困難な材料についてはバッキングプレートに形成された単一の連続スパッタ層で形成される。
【０００６】
１９９０年代の初めに、コンピュータモニタ又はテレビジョンスクリーンとして使用するための液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のような大型ディスプレイに使用すべきガラスパネルに形成される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）回路のためのスパッタリアクタが開発された。デマレイ氏等は、参考としてここに援用する米国特許第５，５６５，０７１号でこのようなリアクタを説明している。この技術は、その後、プラズマディスプレイのような他の形式のディスプレイや、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を含む有機半導体や、プラスチック及びポリマーのような他のパネル組成にも適用されるようになった。初期の幾つかのリアクタは、約４００ｍｍｘ６００ｍｍのサイズのパネルに対して設計された。このような大きなターゲットを単一の連続するスッパタ層で形成することは不可能であるとしばしば考えられた。むしろ、スパッタリング材料の複数のタイルが単一のターゲットバッキングプレートに個別に接合された。フラットパネルターゲットのオリジナルサイズでは、タイルでバッキングプレート上の一次元アレイを形成するように、タイルをターゲットの短い距離にわたって延ばすに充分ほど大きく作ることができた。
【０００７】
製造されるフラットパネルディスプレイのサイズが増加されると共に、複数のディスプレイが単一のガラスパネルに製造されてその後にダイシングされるときに実現される規模の経済性のために、パネルのサイズが増加され続けてきた。フラットパネル製造装置は、最小サイズ１．８ｍのパネルにスパッタリングするものが商業的に入手でき、又、装置は、サイズが２ｍｘ２ｍ及びそれ以上のパネルに対して意図されている。このような大きなターゲットの場合に、図２に平面図で示された二次元タイル配列が必要になることがある。長方形ターゲットタイル３２は、長方形アレイに配列されて、ターゲットバッキングプレート３２に接合される。テプマン氏は、参考としてここに援用する２００４年６月７日に出願された米国特許出願第１０／８６３，１５２号において、このような大きなターゲットの二次元マグネトロンスキャンについて述べている。
【０００８】
図２の平面図に示すように、実質的に長方形のターゲット３０は、長方形アレイに配列されてターゲットバッキングプレート３４に接合された長方形ターゲットタイル３２を備えている。タイルのサイズは、タイルの製造し易さを含む多数のファクタに依存し、それらの枚数は４ｘ５でよいが、タイル３２は、例えば、７５ｍｍｘ９０ｍｍの実質的なサイズでよく、大きなパネルについては３ｘ３アレイが要求される。タイルアレイにおけるタイルの枚数は、ターゲット材料がクロムやモリブデンのように加工し難いものである場合には、より多くてもよい。図示されたターゲットバッキングプレート３４は、スパッタ被覆されるパネルの形状及びサイズに適合するように一般に長方形状にされるが、その角３６は、それをサポートするチャンバー本体に適合するように丸み付けされるか又は傾斜されてもよく、又、ターゲットに電力供給するための電気端子及びターゲット３０を冷却するのに使用される冷却流体のためのパイプカプリングを収容するチャンバー本体からの延長部３８を備えている。図３に断面で示すように、フラットパネルスパッタリングのためのターゲットバッキングプレート３４は、通常、例えばチタンの２枚の金属プレート４２、４４を溶接又は他のやり方で一緒に接合したもので形成される。このバッキングプレート３４は、ウェハ処理のための通常のバッキングプレートより複雑である。というのは、非常に大きなパネルサイズの場合に、非常に大きなターゲット３０を横切る差動圧力を最小にするために、通常の冷却バスではなく、背面真空チャンバーを設けることが要望されるからである。プレート４２、４４の一方には、直線的な冷却チャンネル４６が形成され、これを通して冷却流体が循環する。他の形式のバッキングプレート３４及び冷却チャンネル４６も考えられる。
【０００９】
タイル３２は、そのチャンバー側でバッキングプレート３４に接合され、タイル３２間にはおそらくギャップ４８が形成される。通常、タイル３２は、タイルアレイの周辺における傾斜した縁をおそらく除いて、垂直な角をもつ長方形状を有する。ギャップ４８は、製造変動を満足するよう意図され、０から０．５ｍｍでよい。隣接するタイル３２は、直接当接してもよいが、互いに強制的に当接されてはならない。一方、ギャップ４８の巾は、プラズマダークスペース以下でなければならず、これは、プラズマのシース厚みに一般的に対応するもので、アルゴン作用ガスの通常圧力に対して約０．５ｍｍより一般的に若干大きいものである。最小距離がプラズマダークスペース未満であるようなスペースではプラズマを形成することができない。その結果、タイル３２はスパッタされるが、その下に横たわるチタンのバッキングプレート３４はスパッタされない。
【００１０】
図２に戻ると、タイル３２は、スパッタすることが望まれるターゲット３０のエリアにほぼ適合するか又はそれより若干大きな長方形輪郭４０内に配列される。図１のマグネトロン２４は、この輪郭４０でスキャンされる。バッキングプレート３４のタイルなし面が高密度プラズマに露出されてスパッタされるのを防止するために、シールド又は他の手段が使用される。明らかに、モリブデン又は他のタイルをサポートするアルミニウムバッキングプレート３４をスパッタリングすることは望ましくない。バッキングプレート３４がターゲットタイル３２と同じ材料で構成される場合でも、バッキングプレート３４をスパッタリングすることは、望ましくない。バッキングプレート３４は複雑な構造であり、１組のタイル３２を使い切った後にそれを一新して、新たな１組のタイル３２に対して使用することが望まれる。バッキングプレート３４のスパッタリングは、回避されねばならない。
【００１１】
図２の長方形タイル配列は、パネルサイズの増加に伴い問題を提起する。ターゲットタイルをバッキングプレートに接合するために多数のプロセスが使用できる。図４に示す１つの一般的なプロセスは、２つの加熱テーブル６０、６２を備えた装置を含む。タイル３２は、それらのスパッタ面を下方に向けて１つのテーブル６０に載せる。各タイル３２は、その背面に、インジウムの被覆６４がペイントされる。加熱テーブル６０は、被覆されたタイル３２を、インジウムの融点である１５６℃より遥かに高い約２００℃に加熱し、インジウムがタイル３２を濡らして均一な溶融層を形成する。同様に、バッキングプレート３４を他方の加熱テーブル６２に載せ、インジウムの被覆６６をペイントし、約２００℃に加熱する。全てのインジウム被覆６４、６６が溶融状態にあるようにして、タイル３２を第１テーブル６０から取り出し、反転し、次いで、溶融したインジウム被覆６４、６６が互いに対向し且つスパッタリング面が上を向くようにしてバッキングプレート３４の頂部に載せる。冷却すると、インジウムが凝固し、タイル３２をバッキングプレート３４に接合する。
【００１２】
移送操作は、タイル３２のインジウム被覆６４が移送中に凝固しないように充分迅速に実行されねばならない。小さなターゲットの場合には、移送を手動で行うことができる。しかしながら、ターゲット及びタイルが大きくなるにつれて、移送器具でタイルの縁を把持し、クレーンで器具を持ち上げて第２テーブルへ移動させる。
【００１３】
このように大きな機械的構造体は、希望の整列度を与えるように、特に、接合されたタイルの分離が０．５ｍｍ以下となるように、操作するのが容易でない。実際に、図５の平面図において４つのタイル３２間の角エリア４０について示されたように、長方形アレイに配列された４つのタイル３２は、互いにスライドして、タイル間ギャップ４８のサイズが異なる状態で不整列となる傾向がある。より重要なことに、４つのタイルの角と角との間隙７２が、意図されたものより著しく大きくなることがある。間隙とは、３つ以上のタイル間の界面におけるポイント又はスペースを意味し、従って、この語は、２つのタイル間の線を含むものではない。良好に定義された間隙７２でも、タイル３２間に最大ギャップを与える。その結果、不整列タイル３２に対する間隙７２の最も広いポイントは、プラズマダークスペース、例えば、１ｍｍより大きくなることがあり、従って、プラズマがバッキングプレート３４に向かって伝播し得ることになる。ギャップがプラズマダークスペースより若干大きいだけである場合には、ギャップのプラズマ状態が不安定となり、間欠的なアーキングを生じさせる。アーキングがタイル材料に閉じ込められる場合でも、アークは、おそらく原子ではなくターゲット材料の粒子を切り出して、汚染粒子を生成することになる。プラズマがバッキングプレートに到達する場合には、バッキングプレートがスパッタリングされる。プレートのスパッタリングは、タイル及びバッキングプレートが異なる材料である場合には材料汚染を招く。更に、プレートのスパッタリングは、一新されたターゲットに対してバッキングプレートを再使用するのを困難にする。プラズマがバッキングプレートに直ちに到達しない場合でも、過剰サイズの間隙７２は、この間隙７２に向いたタイル３２の側部をプラズマがスパッタリングするのを許容する。この側部スパッタリングは、間隙７２を更に拡大すると共に、プレートスパッタリングの状態を悪化させる。
【００１４】
ターゲットタイルの材料とバッキングプレートの材料との間の熱膨張の差からも同様の問題が生じる。接合されたアッセンブリが室温まで冷却されると、熱膨張の差によりおそらくアッセンブリを屈曲させる。固体インジウムは柔軟であるために、この屈曲は、接合されたアッセンブリから押し付けることができる。しかしながら、この押し付けは、一般的に非制御プロセスであり、タイルは、押し付け中に互いにスライドして、図５の望ましからぬタイル配列を生じることがある。
【００１５】
非常に低い温度で適用できる導電性エラストマーでタイルをバッキングプレートに接合するための技術が開発された。このような接合サービスは、カリフォルニア州サンノセのサーマル・コンダクティブ・ボンディング・インクから入手できる。しかし、このエラストマー接合は、ターゲットタイルの大きなアレイで不整列の問題を完全に解消するものではない。
【発明の概要】
【００１６】
長方形ターゲットとして特に有用なターゲットは、非長方形の二次元アレイでターゲットバッキングプレートに接合された長方形ターゲットタイルを備えている。
【００１７】
長方形タイルは、３つのタイルだけが間隙に合流し、これらタイルのうちの２つだけが間隙に隣接する鋭角の角をもつように食い違った行に配列することができる。行配列の一実施形態では、１つの行は、複数の全タイルだけを含み、一方、その隣接行は、１つの全未満タイル及び２つの半タイルを端に有する。行配列の別の実施形態では、全ての行が同じ数の全タイル及び１つの部分タイルを含み、部分タイルは、隣接行の反対端に配置される。行配列の別の実施形態では、食い違いを形成するオフセットが、行に沿ったタイルの長さの１０％未満であるが０．５％より大きい。
【００１８】
或いは又、長方形タイルは、１：２又は１：Ｎのサイズ比を有する全長方形タイルと、長方形輪郭の周辺に配置される方形タイルとのヘリングボーン又はジグザグパターンで配列されてもよい。
【００１９】
或いは又、タイルは、六角形の形状で、密接にパックされた構造に配列されてもよい。
【００２０】
或いは又、タイルは、三角形の形状で、長方形輪郭の内部に二等辺の形状を有するのが好ましい。
【００２１】
本発明は、複数のタイルを有する円形ターゲット、特に、扇形状のタイルを有するものに適用されてもよい。扇は、中心付近の食い違った接合部に合流できるのが好都合である。
【００２２】
本発明の別の態様では、ターゲットタイルの外側の角が、それら角の付近のマグネトロンにより形成されるプラズマ軌道の曲率に対応して６．５から１２．５ｃｍの半径でカーブされる。これらのカーブした角は、単一タイルターゲットにも、一次元及び二次元タイルアレイにも適用できる。
【好ましい実施形態の詳細な説明】
【００２３】
本発明により形成されるターゲットは、長方形アレイに配列されたタイルで構成される従来のターゲットの多くの問題を回避する。図６の平面図に示すように、本発明の一実施形態のターゲット８０は、少なくともそのスパッタリング面に各々実質的に同じ組成の長方形タイル３２を備え、これらタイルは、食い違った行に配列されてターゲットバッキングプレート３４に接合される。この実施形態では、１つの行のタイル３２は、その隣接行のタイル３２から行方向にオフセットされている。ある行において、端タイル８２は、行方向におけるその長さが全タイル３２の対応長さの一部分に過ぎない。この実施形態では、端タイル８２の長さは、全長の半分からタイル間ギャップの希望サイズを引いたものであるのが好ましく、従って、２つのサイズのタイル３２、８２しか必要とされない。タイル３２、８２は、バッキングプレート３４への移送中及びそれとの接合中に行方向に依然スライドし得るが、垂直方向の移動は極めて制限される。その結果、タイル３２、８２間の角における間隙８４が異常に大きなサイズへ増大するおそれが極めて少ない。更に、各間隙８４は、３つのタイル３２、８２間に形成され、間隙８４に鋭角の角度を与えるのは、これらタイル３２、８２の２つだけである。従って、プラズマのアーク発生は、図１の従来ターゲット３０のように、４つのタイルが４つの鋭角な角度を与える場合より過酷でない。
【００２４】
ターゲット８０は、多数Ｎ個の全タイル３２を含む幾つかの行が、Ｎ−１個の全タイル３２及び２個の半タイル８２を含む行と交互にされたものを含む。行の数と列の数の比であるファクタ内で、全タイル３２のアスペクト比は、タイル３２、８２によりカバーされる有効ターゲットエリアのアスペクト比を決定する。
【００２５】
図７の平面図に示された密接関係ターゲットは、行に配列された長方形タイル９２を有し、全ての行がＮ個の全タイル９２及び１個の部分長方形タイル９４を含む。部分タイル９４は、隣接行の反対端に配列され、行方向に同じ長さを有してもよく、従って、２つのサイズのタイルしか必要とされない。行方向における部分タイル９４の長さは、全タイル９２の対応長さの半分に限定されない。全タイル９２が方形であっても、ターゲットの有効エリアのアスペクト比は、部分タイル９４の行寸法を変更することで、ほぼ自由に選択することができる。
【００２６】
両ターゲット８０、９０において、全タイル３２は、同様に配向されるタイル３２の平行四辺形配列で配列される。
【００２７】
別の関連実施形態のターゲット１００が図８の底面図に示されている。バッキングプレート１０２は、チャンバーの輪郭を越えて突出して片側から他側へ冷却流体を直接流すのを許容する外部配管接続を受け入れる２つの延長部１０４、１０６を両側に含むと共に、傾斜した角１０８を含む。６個の一般的に長方形のタイル１１０が、インジウム又はポリマー接着剤により、タイル１１０間に約０．５ｍｍのギャップを伴う所定の食い違った二次元配列で、バッキングプレート１０２に接合される。しかしながら、この配列は、４つのタイル１１０のオフセット接合部１１４における隣接列間のオフセット１１２の量を、オフセット１１２の方向に沿ったタイルの長さの１０％未満に減少する。オフセットは、ギャップより、例えば、少なくとも２倍から４倍、好ましくは、タイル１１０の関連する辺の長さの０．５％より大きくなければならないが、０．２％までのオフセットを使用してもよい。減少されたオフセット１１２は、タイル１１０を形成する典型的な方法に鑑みて効果的である。希望のタイルより大きなタイルブランクが、シンタリングの型であるモールド型において高等温プレス（ＨＩＰ）により形成される。次いで、ほとんどの不純物を含むタイルブランクの縁を加工して、希望のタイル形状を形成する。４点接合を排除するために最小の有効オフセット１１２で形成されたタイル１１０は、１つのサイズのモールド型及びタイルブランクから、ターゲット材料の浪費を最小にして形成することができる。
【００２８】
又、図示されたタイル１１０は、丸み付けされた外側の角１１６、即ちタイル１１０のアレイの角も有する。マグネトロンの角の曲率を許容するために、６．５から１２．５ｃｍでよい曲率半径が選択される。前記特許文書においてテプマン氏により説明されたマグネトロンは、１つの磁極性の内側の極と、それを取り巻く逆の磁極性の外側の極との間に形成されたコンボリューションプラズマ軌道を含み、それらの極間には実質的に一定のギャップがあって、プラズマ軌道を画成している。極片は、カーブした９０°及び１８０°区分により接合された直線区分を含む。タイル１１０の外側の角１１６は、これらの角１１６付近のプラズマ軌道の曲率に適合するのが好ましい。
【００２９】
タイルを充分大きく形成できる場合には好ましい配列であるターゲットタイルの一次元長方形アレイ又は単一の長方形ターゲットタイルにも、同様にカーブした外側の角が効果的に適用される。
【００３０】
本発明の第３の実施形態のターゲット１２０が図９に示されており、これは、ジグザグ配列とも称されるヘリングボーン配列で配列された長方形タイルを有する。図９の向きで見ると、ヘリングボーンパターンは、タイル１２２を備え、これらタイル１２２間の希望のギャップを考慮して１：２のアスペクト比になっている。ヘリングボーンパターンでは、タイル１２２は、垂直及び水平の両方向に配列され、その経路は、第１端において第１タイルの短い寸法を通り、第２タイルの長い寸法を通り、次いで、第２タイルの第１端とは反対の第２端において第３タイルの短い寸法を通る。その後、このパターンが繰り返される。左下から右上へ通過する対角方向に沿ってみると、直交配列されたタイル１２２の対の対角方向に沿って平行な山形袖章のパターンとなる。長方形パターンの周囲の縁は、多数の半タイル１２４を必要とする。右上角の全タイル１２６は、正確なヘリングボーンパターンの２つの半タイルを置き換えられることに注意されたい。
【００３１】
ヘリングボーンパターンは、多数のインターロック角を与え、従って、スリップの蓄積をほとんど許容しない。この堅牢性は、２つのサイズのタイルのみで達成される。しかしながら、図示された簡単なヘリングボーンパターンには、タイルのアスペクト比に非常に僅かな融通性があって、ターゲットの有効エリアの全体的なアスペクト比が小さな整数の比に制約される。ほぼ任意のアスペクト比の長方形ターゲットタイルがヘリングボーンパターンの１つの縁に並べられた場合にはターゲットのアスペクト比をもっと自由に選択することができる。（異なるサイズのタイルの同様の縁行を他の長方形配列で使用して、任意のアスペクト比を容易に得ることもできる。）ヘリングボーンパターンは、平行四辺形パターンで配列された垂直配向の１：２タイルの対として特徴付けることができる。しかしながら、１より大きな整数をＮとすれば、タイルが１：Ｎのアスペクト比を有するようなもっと複雑なヘリングボーンパターンもある。
【００３２】
図６から９を参照して説明した長方形の実施形態では、周辺から離れた二次元アレイの内部のタイルは、図２の長方形配列で４個のタイルが当接されたのに対して、それが全タイルであるか部分タイルであるかに関わらず、６個の他のタイルと線に沿って当接する。
【００３３】
以上に述べた全てのパターンは、一般に長方形タイルを含むものであった。これに対して、図１０に平面図で示されたターゲット１３０は、一対の辺が長方形輪郭と整列された斜方六面体パターンとしても特徴付けられる六角形密接パック構造体に配列された正六角形タイル１３２を備えている。タイルを非長方形の形状に製造することは従来行われていない。しかしながら、上述したように、型において粉体をシンタリングすることにより、多数の高温金属のターゲットが形成される。型は、必要な非長方形の形状、この実施形態では六角形の形状とし、縁を除去してまっすぐにするのを許容するために若干大きなサイズとすることができる。六角形タイル１３２を長方形に適合させるには、余計な縁部片が必要となる。しかしながら、図１０の設計では、縁部片は、２つの形状のタイル、即ち１組の対向する縁に沿った半六角形の台形タイル１３４と、他の１組の対向する縁に沿った五角形タイル１３６に制限することができる。図示された六角形は、正六角形であるが、全ての内角が６０°に維持された状態で対向する一対の辺に沿って伸ばしたり縮めたりしてもよい。固定アスペクト比をもつ正六角形の場合でも、五角形タイル１３６の平行辺の長さを変えて、全体的なターゲットアスペクト比にもっと自由度を与えることができる。奇数の当接する六角形タイル１３２の図示された配向において奇数の行があり、六角形タイルの１つを縁のために２つの台形タイル１３４に分割できるときには、３つのサイズのタイル１３２、１３４、１３６への制限が得られる。六角形の配列は、３つのタイル１３２（縁タイル１３４、１３６を適宜含む）に当接する間隙１３８を形成する。当接するタイルの各々は、外角が１２０°の鈍角である角において当接する。本発明の長方形パターンと同様に、この配列の内部における各六角形タイル１３２は、全タイルであるか部分タイルであるかに関わらず、６個の他のタイルと線に沿って当接する。
【００３４】
上述した長方形及び六角形タイルは、内角が各々９０°及び６０°である。これらの形状をもっと斜角の形状に変更することができる。タイルの対向する辺が平行である限り、それらを密接にパックすることができる。しかしながら、このような斜角の形状は、付加的な縁部片を必要とする。
【００３５】
図１１に平面図で示された別のターゲット１４０は、三角形タイルを備えている。図示された実施形態では、各行は、同じ形状であるが水平に示された行方向の垂線に対して向きが逆の二等辺三角形の交互の三角形タイル１４２、１４４を備えている。２つの直角三角形タイル１４６が行の端に配置されて、全体的に希望の長方形の形状を形成する。各行にタイル１４２、１４４の一致対、即ち各々Ｎ個の対がある場合には、直角三角形の端タイル１４８は、それらの頂部と底部を区別する必要がある場合でも、同じ形状を有する。その結果、２つのサイズのタイル１４２、１４４及び１４６が必要とされるだけである。１つの二等辺タイル１４４、１４６の垂直に配向された頂点は、同様に配向された別の二等辺タイル１４４、１４６の底に当接し、従って、内部の間隙１４８は、４つの各タイル１４４、１４６の３つの鋭角の頂点及び１つの平らな辺により境界定めされる。タイル１４４、１４６の二等辺三角形が正三角形である場合には、最小頂角が大きくなると共に、周囲と面積の比が小さくなる。しかしながら、正三角形設計はターゲットの全体的なアスペクト比にほとんど融通性を与えず、一方、より一般的な二等辺三角形設計は、三角形において異なる底対辺比を許容する。ここに示す三角形配列では、パターンの内部における各タイル１４２又は１４４が、全タイルか部分タイルかに関わりなく、４つの他の三角形タイルと線に沿って当接する。三角形アレイの１つの縁を、二等辺三角形か正三角形かに関わらず、任意のアスペクト比の長方形タイルと一線にして、任意のターゲットアスペクト比を許容するのが望ましい。
【００３６】
ここに示す三角形配列は、非長方形素子の長方形配列として特徴付けられるが、非長方形配列も考えられる。いずれにせよ、上述した全ての実施形態は、図２の配列のタイルのように、タイルの縁が長方形の二次元格子に適合しないようにバッキングプレートに配列され接合されたタイルの二次元アレイを備えている。
【００３７】
他の三角形の形状及び食い違いパターンも考えられるが、図１１の二等辺三角形設計は、最小頂角を大きくすると共に、余計な縁部片の数を少なくする。
【００３８】
本発明は、最小寸法が１．８ｍより大きな大型長方形ターゲットに対して最も有用である。しかしながら、本発明は、タイル張りが依然望まれるところの小型ターゲットにも適用できる。特に、小型ターゲットについては、ターゲットのバッキングプレートが、図示されたものより小さくて、冷却チャンネルを含まないものでもよい。又、本発明は、ウェハスパッタ用の円形ターゲットにも適用でき、例えば、図１２に示すように、ウェハスパッタターゲット１５０は、実質的に円形のバッキングプレート１５２を備え、その上に、４つの扇状タイル１５４がそれらの間に所定のギャップを伴って接合される。食い違った接合部１５８におけるオフセット１５６は、図８の長方形アレイと同様に、比較的小さく、即ち扇状タイル１５４の半径方向長さの０．５から１０％である。扇状タイル１５４は、丸み付けされた外縁を有し、２つのまっすぐの半径辺は、食い違った接合点１５８における頂点で合流し、この頂点は、バッキングプレート１５２の中心に近いが、一致はしていない。扇状タイル１５４の各々は、厳密に９０°の扇ではないがそれに近い形状をもつことができる。
【００３９】
本発明は、モリブデンのような耐火金属ターゲットだけでなく、大きなサイズでターゲットを製造することが困難なクロム、タングステン及びシリコンにも適している。同様に、本発明は、通常、酸素雰囲気の存在中で酸化インジウム及び酸化スズの混合物のターゲットからスパッタされるインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のようなもっと複雑な組成のターゲットにも有用である。又、高ｋの強誘電性圧電層に使用されるペロブスカイト材料は、酸素の存在中で、鉛、ジルコニウム及びチタンのような金属のシンター混合物を含むターゲットからスパッタされてもよい。このようなペロブスカイト先駆物質ターゲットは、より小さなターゲットタイルでの形成が必要になることがある。
【００４０】
それでもなお、本発明は、特に、一新することが意図されたターゲットターゲットバッキングプレートが使用されるときには、アルミニウムや銅やチタンのようなより一般的な金属にも有用である。即ち、本発明は、ターゲットの組成に限定されない。更に、本発明は、上述したペロブスカイトのような金属酸化物をスパッタするのに使用される絶縁ターゲットのような、ＲＦスパッタリングに使用されるターゲットにも適用できる。マグネトロンは、本発明の要旨ではない。更に、本発明は、丸いターゲットにも適用できるが、多数の様々な縁部片が必要となる。
【００４１】
本発明は、まっすぐな側部を有する平らな本体をベースに説明したが、全体的な形状が長方形等と説明できる限り、縁は、段々のようなより複雑な断面を有してもよいことが理解されよう。同様に、形状の角は、意図的に又は偶発的に若干丸み付けされてもよい。
【００４２】
従って、本発明は、タイル型ターゲット及びその製造の複雑さを僅かに高めるだけで、タイル不整列の少ない、改良されたスパッタリング性能を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】従来のプラズマスパッタリアクタの概略断面図である。
【図２】ターゲットタイルの二次元アレイから形成される長方形ターゲットの平面図である。
【図３】冷却チャンネルを含む従来のターゲットバッキングプレートに接合されたターゲットタイルの構成を示す断面図である。
【図４】ターゲットタイルをバッキングプレートに接合する従来の方法を示す概略図である。
【図５】ターゲットタイルの従来の長方形配列に伴う問題を示す平面図である。
【図６】食い違った行に配列された長方形ターゲットタイルを含む本発明の第１実施形態の平面図である。
【図７】同じサイズの部分端タイルが隣接行の反対端に配列される状態で食い違った行に配列された長方形タイルを含む第２実施形態の平面図である。
【図８】食い違った行間のオフセットを減少してこれらの行に配列された厳密に同じでないがほぼ同じ寸法の長方形タイルを含む第３実施形態の平面図である。
【図９】ヘリングボーン又はジグザグパターンで配列された長方形タイルを含む第３実施形態の平面図である。
【図１０】六角形タイルを含む第４実施形態の平面図である。
【図１１】三角形タイルを含む第５実施形態の平面図である。
【図１２】円形ターゲットに適用される本発明の実施形態の平面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０…マグネトロンスパッタリアクタ、１２…真空チャンバー、１４…ターゲット、１６…電気的アイソレータ、１８…ＤＣ電源、２０…基板、２２…ペデスタル、２４…マグネトロン、３０…ターゲット、３２…ターゲットタイル、３４…バッキングプレート、４０…輪郭、４２、４６…金属プレート、４８…ギャップ、６０、６２…加熱テーブル、６４、６６…インジウム被覆、７２…間隙、８０…ターゲット、８２…端タイル、８４…間隙、９０…ターゲット、９２…全長方形タイル、９４…部分長方形タイル、１００…ターゲット、１０２…バッキングプレート、１０４、１０６…延長部、１０８…傾斜した角、１１０…長方形タイル、１１２…オフセット、１１４…オフセット接合部、１１６…丸み付けされた外側角、１２０…ターゲット、１２２…タイル、１２４…半タイル、１２６…全タイル、１３０…ターゲット、１３２…六角形タイル、１３４…台形タイル、１３６…五角形タイル、１４０…ターゲット、１４２、１４４…タイル、１４６…三角形タイル、１４８…三角形の端タイル、１５０…ウェハスパッタリングターゲット、１５２…円形のバッキングプレート、１５４…扇状タイル、１５６…オフセット、１５８…食い違った接合部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【外国語明細書】
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