(57)【要約】      （修正有）【課題】スパッタターゲットタイルを溶接して、大型スパッタターゲット及びターゲットアセンブリを提供する。【解決手段】支持部の表面上に少なくとも２個のターゲットタイル５０１Ａ、５０１Ｂを並べて配置し、少なくとも２個のターゲットタイルの端部は隣接し、ターゲット材料の小片５５２又は粉体５５３上に少なくとも１の境界ライン５２１Ａを形成し、電子ビーム溶接チャンバ内のガスを排出し、少なくとも２個のターゲットタイル５０１Ａ、５０１Ｂ及びターゲット材料の小片５５２又は粉体５５３を、ターゲットタイルの溶融が開始する温度、物理的状態が変化する温度又は実質的に分解する温度以下の予備加熱温度まで予備加熱し、並べて配置された少なくとも２個のターゲットタイル５０１Ａ、５０１Ｂを大型ターゲットに溶接する。【選択図】図５Ｇ
2006348380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルを支持部の表面上に並べて配置し、少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルの端部は隣接し、少なくとも１本の境界ラインを形成し、
並べて配置された少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルをスパッタリングターゲットに溶接するスパッタリングターゲットタイルの溶接方法。
【請求項２】
少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルの端部の間の少なくとも１本の境界ラインの間隙空間は０．５ｍｍより小さい請求項１記載の方法。
【請求項３】
少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルの端部の間の少なくとも１本の境界ラインの間隙空間は０．０５ｍｍより小さい請求項１記載の方法。
【請求項４】
溶接は、電子ビーム溶接、レーザー溶接及び摩擦攪拌接合からなる群から選択される請求項１記載の方法。
【請求項５】
少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルを溶接する前に、少なくとも２個のターゲットタイル間の境界ラインの少なくとも１つの下部にスパッタリングターゲット材料の小片又は粉体を配置する請求項１記載の方法。
【請求項６】
少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイル及び少なくとも２個のターゲットタイル間の境界ラインの少なくとも１つの下部に配置されたスパッタリングターゲット材料の小片又は粉体を溶接前に予備加熱し、この予備加熱温度はターゲットタイルの溶融が開始する温度、物理的状態が変化する温度又は実質的に分解する温度より低い請求項５記載の方法。
【請求項７】
少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイル及び少なくとも２個のターゲットタイル間の境界ラインの少なくとも１つの下部に配置されたスパッタリングターゲット材料の小片又は粉体を、スパッタリングターゲット材料の融点の少なくとも半分まで予備加熱する請求項６記載の方法。
【請求項８】
少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイル及び少なくとも２個のターゲットタイル間の境界ラインの少なくとも１つの下部に配置されたスパッタリングターゲット材料の小片又は粉体を、スパッタリングターゲット材料の融点の少なくとも３／５まで予備加熱する請求項７記載の方法。
【請求項９】
溶接技術は１０−４Ｔｏｒｒより小さな圧力で行われる電子ビーム溶接である請求項４記載の方法。
【請求項１０】
スパッタリングターゲット材料は、アルミニウム、銅、金、ニッケル、スズ、モリブデン、クロム、亜鉛、パラジウム、ステンレス、パラジウム合金、スズ合金、アルミニウム合金、銅合金及びインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）からなる群から選択される請求項１記載の方法。
【請求項１１】
スパッタリングターゲットのスパッタリング表面積は１００００ｃｍ２より大きい請求項１記載の方法。
【請求項１２】
支持部の表面上の少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイル間の少なくとも１の予め定められた境界ライン上にスパッタリングターゲット材料の小片又は粉体を提供し、
少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルを並べて配置し、少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルの端部は隣接し、スパッタリングターゲット材料の小片又  は粉体上の少なくとも１の境界ラインを形成し
電子ビーム溶接チャンバ内のガスを排出し、
少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイル及びスパッタリングターゲット材料の小片又は粉体を、ターゲットタイルの溶融が開始する温度、物理的状態が変化する温度又は実質的に分解する温度以下の予備加熱温度まで予備加熱し、
並べて配置された少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルを大型スパッタリングターゲットに溶接する電子ビーム溶接チャンバ内でスパッタリングターゲットタイルを溶接する方法。
【請求項１３】
少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルの隣接端部の間の少なくとも１本の境界ラインの間隙空間は０．０５ｍｍより小さい請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイル及び少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイル間の少なくとも１の予め定められた境界ライン上に配置されたスパッタリングターゲット材料の小片又は粉体は、スパッタリングターゲット材料の融点の少なくとも半分まで予備加熱される請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
溶接は１０−４Ｔｏｒｒより小さな圧力で行われる請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
スパッタリングターゲット材料は、アルミニウム、銅、金、ニッケル、スズ、モリブデン、クロム、亜鉛、パラジウム、ステンレス、パラジウム合金、スズ合金、アルミニウム合金、銅合金及びインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）からなる群から選択される請求項１２記載の方法。
【請求項１７】
スパッタリングターゲットのスパッタリング表面積は７５０ｃｍ２より大きい請求項１２記載の方法。
【請求項１８】
１００００ｃｍ２より大きなスパッタリング表面積を有するスパッタリングターゲットを備え、スパッタリングターゲットは並べて配置された少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルを一体に溶接して形成されるスパッタリングターゲット。
【請求項１９】
少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルは電子ビーム溶接で溶接される請求項１８記載のスパッタリングターゲット。
【請求項２０】
少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルは、
支持部の表面上に配置されるであろう少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイル間の少なくとも１の予め定められた境界ライン上にスパッタリングターゲット材料の小片又は粉体を提供し、
少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルを並べて配置し、少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルの端部は隣接し、スパッタリングターゲット材料の小片又は粉体上の少なくとも１の境界ラインを形成し
電子ビーム溶接チャンバ内のガスを排出し、
少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイル及びスパッタリングターゲット材料の小片又は粉体を、溶接前に、ターゲットタイルの溶融が開始する温度、物理的状態が変化する温度又は実質的に分解する温度以下の予備加熱温度まで予備加熱し、
並べて配置された少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルを大型ターゲットに溶接する方法で溶接される請求項１８記載のスパッタリングターゲット。
【請求項２１】
スパッタリングターゲット材料は、アルミニウム、銅、金、ニッケル、スズ、モリブデン、クロム、亜鉛、パラジウム、ステンレス、パラジウム合金、スズ合金、アルミニウム合金、銅合金及びインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）からなる群から選択される請求項１８記載のスパッタリングターゲット。
【請求項２２】
少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルの端部の間の少なくとも１本の境界ラインの間隙空間は０．５ｍｍより小さい請求項１８記載のスパッタリングターゲット。
【請求項２３】
少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルの端部の間の少なくとも１本の境界ラインの間隙空間は０．０５ｍｍより小さい請求項１８記載のスパッタリングターゲット。
【請求項２４】
溶接は、電子ビーム溶接、レーザー溶接及び摩擦攪拌接合からなる群から選択される請求項１８記載のスパッタリングターゲット。
【請求項２５】
少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイル及びスパッタリングターゲット材料の小片又は粉体はスパッタリングターゲット材料の融点の少なくとも半分まで予備加熱される請求項１８記載のスパッタリングターゲット。
【請求項２６】
少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイル及びスパッタリングターゲット材料の小片又は粉体はスパッタリングターゲット材料の融点の少なくとも３／５まで予備加熱される請求項２５記載のスパッタリングターゲット。
【請求項２７】
電子ビーム溶接は１０−４Ｔｏｒｒより小さな圧力で行われる請求項１９記載のスパッタリングターゲット。
【請求項２８】
１００００ｃｍ２より大きなスパッタリング表面積を有するスパッタリングターゲットを備え、スパッタリングターゲットは並べて配置された少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルを一体に溶接して形成され、
スパッタリングターゲットに接着される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アセンブリ。
【請求項２９】
少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルは電子ビーム溶接により溶接される請求項２８記載のスパッタリングターゲットアセンブリ。
【請求項３０】
少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルは、
支持部の表面上に配置されるであろう少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイル間の少なくとも１の予め定められた境界ライン上にスパッタリングターゲット材料の小片又は粉体を提供し、
少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルを並べて配置し、少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルの端部は隣接し、スパッタリングターゲット材料の小片又は粉体上の少なくとも１の境界ラインを形成し
電子ビーム溶接チャンバ内のガスを排出し、
少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイル及びスパッタリングターゲット材料の小片又は粉体を、溶接前に、ターゲットタイルの溶融が開始する温度、物理的状態が変化する温度又は実質的に分解する温度以下の予備加熱温度まで予備加熱し、
並べて配置された少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルを大型ターゲットに溶接する方法で溶接される請求項２８記載のスパッタリングターゲットアセンブリ。
【請求項３１】
バッキングプレートはインジウムによりスパッタリングターゲットに接着される請求項２８記載のスパッタリングターゲットアセンブリ。
【請求項３２】
バッキングプレートはエラストマー接着剤によりスパッタリングターゲットに接着される請求項２８記載のスパッタリングターゲットアセンブリ。
【請求項３３】
少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイル及び少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイル間の予め定められた少なくとも１の境界ラインの下部に配置されるスパッタリングターゲット材料の小片又は粉体は、スパッタリングターゲット材料の融点の少なくとも３／５まで予備加熱される請求項１２記載の方法。
【請求項３４】
スパッタリングターゲットのスパッタリング表面積は１００００ｃｍ２より大きい請求項１２記載の方法。
【請求項３５】
少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルの端部の間の少なくとも１本の境界ラインの間隙空間は０．５ｍｍより小さい請求項１２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明の実施例は、フラットパネルディスプレイ（即ち、ＬＣＤ、ＯＬＥＤ及び他の種類のフラットパネル）のプロセス、半導体ウエハプロセス、太陽パネルプロセスのための装置及び方法のような基板処理装置及び方法に関する。特に、本発明の実施例は大面積基板処理システムのスパッタリングターゲットに関する。
【従来技術の説明】
【０００２】
物理気相蒸着（ＰＶＤ）は、フラットパネルディスプレイのような電子デバイスの製造において最も一般的に用いられるプロセスの１つである。ＰＶＤは真空チャンバ内で行われるプラズマプロセスであり、負にバイアスされたターゲットは比較的大きな原子量を有する不活性ガス（例えば、アルゴン）又はこのような不活性ガスを含有する混合ガスのプラズマに露出される。不活性ガスのイオンがターゲットに衝突（即ち、スパッタリング）することにより、ターゲット材料の原子が放出される。放出された原子は、チャンバ内のターゲットの下方に配置された基板支持台上に載置された基板上に堆積薄膜として蓄積される。フラットパネルディスプレイのスパッタリングは、基板の大きなサイズ及び四角形という形状により、長年に渡って開発されてきた技術であるウェハスパッタリングと原理的に区別される。
【０００３】
図１（従来技術）は典型的なＤＣマグネトロンＰＶＤリアクタ１０を示し、これはターゲット１４が電気絶縁体１６を介して真空シールされている電気的に接地された真空チャンバ１２を含んでいる。ＤＣ電源１８は、チャンバ１２に対しターゲット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に励起させる。しかしながら、ＲＦスパッタリングもまた公知であることに留意すべきである。正に荷電したアルゴンイオンはバイアスされているターゲット１４に引き寄せられ、ターゲット１４に対向している支持台上に支持されている基板２０上にターゲット１４から物質をスパッタする。ターゲットの背後に配置されたマグネトロン２４はターゲット１４の正面に平行な磁界を形成して電子を捕獲し、これによってプラズマ密度を増大し、スパッタリング速度を増大させる。最近のスパッタリアクタにおいて、マグネトロンはより小型化され、ターゲット１４の背面を走査することができる。より大型のマグネトロンでさえ摩耗及び堆積の均一性を向上するために走査することができる。典型的には、アルミニウム、チタン及び銅ターゲットが、より安価で容易に機械加工可能な物質のターゲットバッキングプレートにスパッタコーティング又は接着される物質のスパッタリング層に形成される。
【０００４】
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を行うために開発されてきた。長年に渡って、シリコンウェハのサイズは直径５０ミリメートルから３００ミリメートルに増大してきている。スパッタリングターゲットは、ウェハにより均一に堆積を行なうため、ウェハのサイズよりも幾分大きい必要がある。典型的には、ウェハスパッタターゲットは、アルミニウム及び銅のような物質についてはウェハスパッタターゲットは単一の円形の部材として形成され、より困難な物質についてはバッキングプレート上に形成された単一の連続したスパッタ層として形成されている。
【０００５】
１９９０年代初頭、スパッタリアクタは、コンピュータモニタ又はテレビスクリーンとして用いられる液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のような大型ディスプレイに用いられるガラスパネル上に形成される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）回路のために開発された。後に、この技術はプラズマディスプレイ及び有機半導体のような他の種類のディスプレイ、及びプラスチック及びポリマーのような他のパネル材料について応用された。初期のリアクタのいくつかは、約４００ｍｍ×６００ｍｍのサイズを有するパネルのために設計されていた。製造されるフラットパネルディスプレイの大型化及び複数のディスプレイが単一のガラスパネル上に形成され、後にダイシングされる場合の経済性スケールを理由として、パネルのサイズは連続的に増大している。フラットパネル製造装置は、１．８ｍの最小サイズを有するパネルへのスパッタリングを商業的に可能にしており、このような装置は２ｍ×２ｍ又はこれより大きなサイズを有するパネルを視野に入れている。ターゲットのサイズが増大すると、単一体ターゲットの問題はターゲットの価格である。スパッタリング物質の複数のターゲットタイルを単一のターゲットバッキングプレートに接着することは経済的な選択肢である。
【０００６】
スパッタリングターゲットタイルを組合せて間隙のない大型のスパッタリングターゲットを形成する場合、多くの問題が生じる。従って、本技術分野において、大面積基板処理システムのための大型スパッタリングターゲットを形成するため、スパッタリングターゲットタイルを組合せる方法に対する需要が存在する。
【発明の概要】
【０００７】
スパッタリングターゲットタイルがバッキングプレートに接着される前に、これらを一体に溶接する方法の実施例が提供される。溶接されたスパッタリングターゲットタイルを備えたスパッタリングターゲットアセンブリの実施例が提供される。一実施例において、スパッタリングターゲットタイルを溶接する方法は、少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルを支持部の表面上に並べて配置し、少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルの端部は隣接し、少なくとも１本の境界ラインを形成し、並べて配置された少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルをスパッタリングターゲットに溶接する。
【０００８】
他の実施例において、電子ビーム溶接チャンバ内でスパッタリングターゲットタイルを溶接する方法は、支持部の表面上に配置されるであろう少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイル間の少なくとも１の予め定められた境界ライン上にスパッタリングターゲット材料の小片又は粉体を提供し、少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルを並べて配置し、少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルの端部は隣接し、スパッタリングターゲット材料の小片又は粉体上に少なくとも１の境界ラインを形成し、電子ビーム溶接チャンバ内のガスを排出し、少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイル及びスパッタリングターゲット材料の小片又は粉体を、ターゲットタイルの溶融が開始する温度、物理的状態が変化する温度又は実質的に分解する温度以下の予備加熱温度まで予備加熱し、並べて配置された少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルを大型スパッタリングターゲットに溶接する。
【０００９】
更に、他の実施例において、スパッタリングターゲットは、１００００ｃｍ２より大きなスパッタリング表面積を有するスパッタリングターゲットを備え、スパッタリングターゲットは並べて配置された少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルを一体に溶接して形成される。
【００１０】
更に、他の実施例において、スパッタリングターゲットアセンブリは、１００００ｃｍ２より大きなスパッタリング表面積を有するスパッタリングターゲットを備え、スパッタリングターゲットは並べて配置された少なくとも２個のスパッタリングターゲットタイルを一体に溶接して形成され、スパッタリングターゲットに接着されるバッキングプレートを備えている。
【詳細な説明】
【００１１】
大型スパッタリングターゲットには、二次元のタイルの配列がしばしば必要である。四角形タイルは四角形配列内に配置され、ターゲットバッキングプレートに接着される。タイルのサイズはタイルの製造の容易性といった多くの要因に依存し、ターゲットの数は３×１、３×３、４×５又は他の組み合わせであってもよい。タイル３２は、例えば７５０ｍｍ×９００ｍｍのような実質的なサイズでよく、大型パネルには３×３配列が必要となる。タイル配列におけるタイルの数は、ターゲット材料がクロム又はモリブデンのような取扱いが困難な物質の場合、増加してもよい。一般に、図示されているターゲットバッキングプレートは、スパッタコートされるパネルの形状及び大きさに対応させるため四角形であり、角部は、典型的には、これを保持するチャンバ本体と一致させるため丸められており、ターゲット本体からの延伸部を含み、これはターゲットに電圧を供給する電気端子及びターゲットを冷却するために用いられる冷却流体のためのパイプ連結部を含んでいる。
【００１２】
図２の断面図の例に示されるように、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、典型的には、２枚の金属プレート４２、４４から形成されており、これらは、例えば、チタン溶接又は接着されている。パネル４２、４４の一方には冷却流体が循環する線形冷却チャンネル４６が形成されている。このバッキングプレート３４はウェハ処理用の一般的なバッキングプレートよりも複雑であり、その理由は、超大型パネルの場合、一般的な冷却槽ではなく背面真空チャンバを設け、超大型ターゲット３０を介した圧力差を最小化する必要があるからである。
【００１３】
タイル３２は、タイル３２間に形成される間隙４８を形成して、チャンバ側においてバッキングプレート３４に接着される。典型的には、タイル３２は、タイルアレイの周辺部における傾斜端部を除き、垂直な角部を有する平行六面体形状を有している。間隙４８は製造上の変形及びタイルの熱膨張を考慮したものであり、０から０．５ｍｍの間であってよい。隣接するタイルは直接的に接触していてもよいが、互いに力を与えるべきではない。他方、間隙の幅はプラズマダークスペースより大きいべきではなく、これは一般的にはプラズマシースの厚さと対応しており、一般的には、アルゴン作用ガスの常圧の場合、約０．５ｍｍより僅かに大きい。プラズマはプラズマダークスペースより小さな最小距離を有する空間では形成されることがない。その結果、下方に位置するチタンバッキングプレート３４は、タイル３２がスパッタされている間、スパッタされない。
【００１４】
タイル３２は、スパッタしようとしているターゲットの面積とほぼ一致するか、これよりやや大きな面積の四角形の輪郭４０内に配置されている。図１のマグネトロン２４はこの輪郭４０内を走査する。シールド又は他の手段がバッキングプレート３４のタイルが設けられていない表面が高密度プラズマに露出され、これによってスパッタされることを防止するために用いられる。チタン、支持モリブデン又は他のタイルで形成されているバッキングプレート３４のスパッタリングは明らかに必要とされていない。バッキングプレート３４がターゲットタイル３２と同一物質で形成されている場合でも、バッキングプレート３４のスパッタリングは好ましくない。バッキングプレート３４は複雑な構造を有しており、１セットのタイルが摩耗された後新しく交換され、タイル３２の新しいセットのために用いられることが望ましい。バッキングプレート３４のスパッタリングは回避されるべきである。
【００１５】
ターゲットタイルをバッキングプレートに接着するためには、いくつかの方法及び接着物質が可能である。図３に示される一方法は、２つの加熱テーブル６０、６２を備えた装置を含む。タイル３２はスパッタリング面が下方を向くようにテーブル６０に載置される。各々のタイル３２はインジウムのような接着コーティング６４でその背面がペイントされる。加熱テーブル６０はインジウムの融点である１５６℃よりも高い約２００℃までコーティングされたタイル３２を加熱し、これによってインジウムはタイル３２を濡らし、均一な溶融層を形成する。同様に、バッキングプレート３４は他の加熱テーブル６２に載置され、インジウムコーティング６６でペイントされ、約２００℃まで加熱される。溶融状態のインジウムコーティング６４、６６と共に、タイル３２は第１テーブル６０から除去され、反転され、溶融したインジウムコーティング６４、６６が互いに対向し、スパッタリング面が上部を向いている状態でバッキングプレート３４の上部に配置される。冷却により、インジウムが固化し、タイル３２をバッキングプレート３４に接着する。
【００１６】
この搬送操作は、タイル３２のインジウムコーティング６４が搬送中に固化しないように、迅速に行われなければならない。小型ターゲットの場合、搬送は手で行うことができる。しかし、ターゲット及びタイルが大型化すると、搬送装置がタイルの端部をつかみ、クレーンが装置を上昇させ、第２テーブルに移動させる。また、スパッタリングターゲットをバッキングプレートに接着するため、インジウムに加え、エラストマー接着剤のような他の接着剤を用いることもできる。
【００１７】
このように大きな機械的構造は操作するのが容易でなく、所望の配列程度、特に、接着されたタイルが０．５ｍｍ以上離れていないという配置を提供するのは容易ではない。図４の平面図において４個のタイル間の角領域７０で示されているように、四角形配列内に配列された４個のタイル３２は互いにスライドし、異なるタイル間の間隙４８で誤配列される傾向がある。より重要なことは、４個のタイル間の中間領域７２（interstix）は意図したものより大きくなる。中間領域は３個又はそれ以上のタイルの間の境界における点又は空間を意味し、この用語は２個のタイル間のラインを含まない。より良く定義された中間領域はタイル３２間の最大間隙を表す。その結果、誤配置されたタイル３２の中間領域７２の最も広いポイントは、例えば、１ｍｍのプラズマダークスペースより大きくなることがあり、これによって、プラズマはバッキングプレート３４に向って伝達されるかもしれない。間隙がプラズマダークスペースよりも僅かに大きい場合、間隙内におけるプラズマの状態は不安定であり、断続的なアーク放電やバッキングプレートのスパッタリングが生じるかもしれない。アーク放電がタイル材料の中に閉じ込められていたとしても、アーク放電は原子ではなくターゲット材料の微粒子を削り、汚染粒子を形成する傾向がある。
【００１８】
プラズマがバッキングプレートに到達すると、バッキングプレートがスパッタされる。タイルとバッキングプレートが異なる材料の場合、プレートのスパッタリングは物質汚染を生じさせる。更に、プレートのスパッタリングはターゲットを新しくしたときにバッキングプレートの再利用を困難にする。プラズマが直ちにバッキングプレートに到達しなくても、中間領域７２が大きいと、プラズマが中間領域７２に対向するタイル３２の側面をスパッタすることが可能になる。側面のスパッタリングは中間領域７２を更に増大し、プレートスパッタリングの状況を悪化させる。従って、間隙４８及び中間領域７２を減少させる方法の必要性が存在する。
【００１９】
本発明の実施例は、タイル間の間隙及び中間領域がない大型スパッタリングターゲットを形成するためのスパッタリングターゲットタイルの溶接方法を提供する。本発明の概念は、あらゆる種類の基板の処理に用いられる全てのサイズのスパッタリングターゲット又はターゲットタイルに適用することができる。本発明の概念は、７５０ｃｍ２より大きなスパッタリング表面積を有するターゲットに適用することができる。典型的に、本発明の概念は、単一体のスパッタリングターゲットが高価な場合、１００００ｃｍ２より大きなスパッタリング表面積を有するターゲットに適用される。ターゲットは、アルミニウム、銅、金、ニッケル、スズ、モリブデン、クロム、亜鉛、パラジウム、ステンレス、パラジウム合金、スズ合金、アルミニウム合金、銅合金及びインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）のような全ての種類のスパッタリング材料で形成することができる。フラットパネルディスプレイ製造に用いられるターゲット材料の一例はモリブデンである。スパッタリングターゲットタイルは、バッキングプレートに接着される前に、一体に溶接される。
【００２０】
電子ビーム溶接（ＥＢＷ）、レーザー溶接（ＲＷ）又は摩擦攪拌接合（ＦＳＶ）のように金属部品を金属部品に溶接するためのいくつかの溶接技術が存在する。電子ビーム溶接及びレーザー溶接は、両方とも、熱源として高度に焦点が絞られた電子ビーム又はレーザーを用いて金属を接合する非接触溶接プロセスである。電子又はレーザービームの高パワー密度は、被処理部材に瞬間的に局所的溶融を生じさせる。電子及びレーザービームは、両方とも、溶接領域に「キーホール」を形成し、液体金属は移動するビームの背後で固化し、かなり狭い溶接部と熱影響部（ＨＡＺ）を残す。
【００２１】
溶接のための電子ビームは、一般に、比較的高い真空（５×１０−５ｍｂｒ以下）で形成されるが、被処理部材は低真空レベル、例えば５×１０−３ｍｂｒに維持されるチャンバ内に収容することができる。また、大気中に高パワー電子ビームを照射し、ワンパス溶接を行なうことが可能であるが、溶接幅は典型的には真空内で形成される溶接部より大きくなる。通常、電子は熱陰極で抽出され、典型的には３００００−２０００００Ｖの高電圧で加速され、３００００Ｗ／ｍｍ２のオーダーのパワー密度で磁気的にスポットまで焦点が絞られる。これによって、被処理部材の物質は瞬間的に局地的に溶融し、蒸発する。例えば、スパッタリングターゲット材料がモリブデンの場合、モリブデンの融点は２６１７℃であるので、電子ビーム又はレーザービームが当る溶接部位は２６１７℃付近又はそれ以上に到達する。高真空電子ビーム溶接の電子ビームの直径は、約０．５ｍｍ―約０．７５ｍｍの間である。従って、電子ビームは、溶接される物質の深くまで熱を伝達する「キーホール」を形成することができる。これによって、特徴的に狭く、平行に近い溶融領域が形成され、ワンパスで溶融される平面隣接端部が形成される。また、複数パスの電子ビームも被処理部材を溶接するため隣接端面に用いることができる。
【００２２】
レーザー溶接は、典型的には、非真空雰囲気下で行なわれる。典型的には、レーザー溶接（ＬＷ）は溶接される部品の表面に１０３〜１０５Ｗ／ｍｍ２を超えるレーザーパワーを照射する。
【００２３】
摩擦攪拌接合（ＦＳＷ）は被処理部材に接触する機械的溶接装置により金属を接合する。溶接は、摩擦熱と回転治具による機械的変形の作用の組合わせにより生じる。接合領域における最大温度は被処理部材の材料の融点の０．８のオーダーに達する。ＦＳＷは被処理部材に接触する機械的接合装置を必要とするので、機械的接合装置の部品は装置から分離され、溶接されるタイル内に埋設される。
【００２４】
図５Ａは、並んで配置された６個のターゲットタイル５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃ、５０１Ｄ、５０１Ｅ、５０１Ｆを備えた本発明の実施例を示す。タイル５０１Ａ、５０１Ｂの断面は図５Ｂに示される。タイル５０１Ａの側壁は５１１Ａで示され、タイル５０１Ｂの側壁は５１１Ｂで示される。隣接するスパッタリングターゲットタイル５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃ、５０１Ｄ、５０１Ｅ、５０１Ｆは境界ライン５２１Ａ、５２１Ｂ、５２１Ｃ、５２１Ｄ、５２１Ｅ、５２１Ｆ、５２１Ｇを形成する。境界ライン５２１Ａ、５２１Ｂ、５２１Ｃ、５２１Ｄ、５２１Ｅ、５２１Ｆ、５２１Ｇは、タイルの端部の平滑性及び正確性に基づいて、ラインに沿った間隙のサイズを変化させる。境界ライン５２１Ａの間隙空間５０５は０．５ｍｍより小さく、好ましくは０．０５ｍｍより小さい。タイル５０１Ａ、５０１Ｂの間の間隙空間５０５は境界ライン５２１Ａに沿って変化することがある。隣接するタイル間の間隙空間が大きすぎると、電子ビーム溶接は溶融が生じないか、大きな孔部を有する悪い溶接部という結果を生じる。本発明の一実施例において、スパッタリングターゲットタイル５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃ、５０１Ｄ、５０１Ｅ、５０１Ｆは電子ビーム溶接により一体に溶接される。図５Ｃは溶接プロセスのフローを示す。プロセスは、ステップ５７１において、スパッタリングターゲットタイルを電子ビーム溶接チャンバに供給することにより開始する。スパッタリングターゲットタイルは互いに近接して配置されるべきであり、隣接するタイル間の空間５０５（又は間隙）は０．５ｍｍより小さく、好ましくは０．０５ｍｍより小さいべきである。その後、処理チャンバは、選択される電子ビーム溶接技術に基づき、ステップ５７３で追加的に排気される。ステップ５７５において、電子ビームが隣接するスパッタリングタイル間の境界に照射され、スパッタリングターゲットタイルを一体に溶接する。
【００２５】
図５Ｄは図５Ｂの電子ビーム溶接されたタイルの概略断面図であり、開始時に０．０５ｍｍ離れていた２個のモリブデンスパッタリングタイルが電子ビーム電流１００Ａ、電子ビーム電圧５０ＫＶ、電子ビーム供給速度３０ｉｍｐ（インチ／分）、下部チャンバ圧力約１０−５Ｔｏｒｒ（又は１０−４Ｔｏｒｒより小さな圧力）で溶接されたときに、２個のモリブデンスパッタリングタイル間の窪み５５１は１ｍｍ−２ｍｍである。電子ビーム治具はイリノイ州シカゴのスクイアキー（Ｓｑｕｅａｋｙ）製であり、電子ビーム溶接システムはカリフォルニア州ロサンゼルスのスタッコ（Ｓｔｕｃｃｏ）製である。境界５１１Ａ、５１１Ｂの底部が一体に溶接（又は溶融）されているが、境界５１１Ａ、５１１Ｂの上部は依然として分離されている。１ｍｍ−２ｍｍの窪み５５１はスパッタリングターゲットタイルの背面へ流れる電子ビームで溶融されたモリブデンにより形成される。
【００２６】
５０１Ａ、５０１Ｂの間の窪みをなくすため、スパッタリングターゲット材料の小片又は粉体（又はスパッタリングターゲット材料の背面充填部）を、隣接するスパッタリングターゲットタイルの間の境界ラインの下に配置することができ、これによって十分なスパッタリングターゲット材料を隣接するスパッタリングターゲットタイル間の間隙に充填し続けることができる。間隙から背面へ流れるターゲット材料の減少は、スパッタリングターゲットタイルの間隙又は中間領域の下方及び間に、「ストッパー」としてスパッタリングターゲット材料の小片又は粉体を有することにより達成される。スパッタリングターゲット材料の小片又は粉体（スパッタリングターゲット材料の背面充填部）は、境界ラインの最も広い間隙空間よりも広いべきである。
【００２７】
更に、実験により、予備加熱によって電子ビーム溶接の質が向上し、溶接部のクラッキングが生じる可能性が低減されることが示された。スパッタリングターゲットタイル及びスパッタリングターゲット材料の背面充填部の予備加熱は、溶接部にクラッキングを生じさせる可能性のある溶接プロセスの間又は後に生じる溶接部と熱影響部の間の熱膨張率の不一致の量を低減すると考えられる。一般に、予備加熱温度はターゲットタイルを構成する物質に依存する。例えば、ターゲットタイルは、ターゲットタイルが溶融し、物理的状態が変化し、実質的に分解し始める温度より低い温度に加熱することができる。
【００２８】
図５Ｅは、図５Ａにおける５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃ、５０１Ｄ、５０１Ｅ、５０１Ｆのような隣接するスパッタリングターゲットタイル間の境界の下部のスパッタリングターゲット材料の小片又は粉体を用い、溶接プロセス前にスパッタリングターゲットタイル及びスパッタリングターゲット材料の背面充填部の予備加熱を行なう場合のプロセスフローの一実施例を示す。プロセスは、ステップ５３１において、５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃ、５０１Ｄ、５０１Ｅ及び５０１Ｆのようなスパッタリングターゲットタイル間で予め定められている境界ライン５２１Ａ’、５２１Ｂ’、５２１Ｃ’、５２１Ｄ’、５２１Ｅ’、５２１Ｆ’、５２１Ｇ’（図５Ｆにおける破線）上にスパッタリングターゲット材料の小片５５２又は粉体５５３を提供することにより開始し、ターゲットタイルはスパッタリングターゲットタイルの支持部表面に配置されていない（図５Ｆ参照）。次のステップ５３２において、５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃ、５０１Ｄ、５０１Ｅ、５０１Ｆのようなスパッタリングターゲットタイルが支持部表面上に載置され、隣接するスパッタリングターゲットタイルの間の境界は全ステップ５３１で配置されたスパッタリングターゲット材料の小片又は粉体を覆う。図５Ｇは小片５５２又は粉体５５３（図５Ｇにおいて、スパッタリングターゲットタイル５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃ、５０１Ｄ、５０１Ｅ、５０１Ｆ間の破線で示される）上に配置されるスパッタリングターゲットタイル５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃ、５０１Ｄ、５０１Ｅ、５０１Ｆの平面図である。スパッタリングターゲットタイル５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃ、５０１Ｄ、５０１Ｅ、５０１Ｆは境界ライン５２１Ａ、５２１Ｂ、５２１Ｃ、５２１Ｄ、５２１Ｅ、５２１Ｆ、５２１Ｇ（図５Ｇにおいて実線で示される）を形成する。
【００２９】
スパッタリングターゲットタイルは近接して配置され、隣接するターゲットタイル間の空間５０５は０．５ｍｍより小さく、好ましくは０．０５ｍｍより小さい。図５Ｈは、境界ライン５２１の下に背面充填小片５２２を備えたタイル５０１Ａ、５０１Ｂの間の空間５０５の断面図を示す。図５Ｉは、境界ライン５２１の下に背面充填粉体５５３を備えたタイル５０１Ａ、５０１Ｂの間の空間５０５の断面図を示す。
【００３０】
その後、ステップ５３３において、選択される電子ビーム溶接技術に基づき、処理チャンバは追加的に排気される。ステップ５３４において、スパッタリングターゲットタイル及びスパッタリングターゲット材料の小片又は粉体は予備加熱される。一実施例において、スパッタリングターゲットタイル及び背面充填スパッタリングターゲット材料の予備加熱は、スパッタリングターゲットタイルの表面に焦点が絞られていない電子ビームをラスタリングすることにより達成され、これによって平均温度はスパッタリングターゲット材料の０．４Ｔｍ（Ｔｍは融点）、好ましくは０．５Ｔｍ、最も好ましくは０．６Ｔｍより大きくなる。焦点が絞られていない電子ビームは電子ビームの強度を低減し、電子ビームの接触の表面積を増大する。予備加熱に焦点が絞られていない電子ビームを用いることにより、追加的な加熱装置を用いることなく既存の電子ビーム溶接装置を用いることが可能になる。
【００３１】
ステップ５３５において、電子ビーム（焦点が絞られているもの）がスパッタリングターゲットタイルの境界に供給され、スパッタリングターゲットタイルを一体に溶接する。例えば、２８０５ｍｍ×８３５ｍｍ×１０ｍｍ（厚さ）の寸法の２個のモリブデンタイルは、約０．０５ｍｍ離されて配置される。約８ｍｍ幅で４ｍｍ厚さのＭｏ小片が境界ラインの下に配置される。電子ビーム治具はイリノイ州シカゴのサイアキー（Ｓｃｉａｋｙ）製であり、電子溶接システムはカリフォルニア州ロサンゼルスのスタドコ（Ｓｔａｄｃｏ）製である。その結果、改良されたプロセスは窪み又は間隙を残すことなく底面から上面まで間隙を溶接することが示される。溶接「バンド」の幅は約３−３．５ｍｍである。
【００３２】
図５Ｊは６個のスパッタリングターゲットタイル５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃ、５０１Ｄ、５０１Ｅ、５０１Ｆの概略図であり、これらは一体に溶接され、単一の大型スパッタリングターゲットタイル５０１を形成する。スパッタリングターゲットタイル５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃ、５０１Ｄ、５０１Ｅ、５０１Ｆの間には、中間溶接バンド５４１Ａ、５４１Ｂ、５４１Ｃ、５４１Ｄ、５４１Ｅ、５４１Ｆ、５４１Ｇが存在する。溶接部のＳＥＭ断面は、熱の影響を受けている溶接領域の物質は再結晶化されていることを示す。大きな粒子が溶接領域及び熱影響部（ＨＡＺ）に観察される。溶接バンドにおけるスパッタリング材料は再結晶化されているので、そのスパッタリング特性はスパッタリングターゲットの他の部分とわずかに異なることがある。しかしながら、溶接バンドの幅はターゲットタイルの大きさに比べて比較的小さいので、その影響は最小である。スパッタリングターゲットの質を管理するため、スパッタリングターゲットタイルに合致する質及び純度のスパッタリングターゲット材料の小片又粉体を用いることが重要である。
【００３３】
溶接はスパッタリングターゲットタイルの他の配列に応用することができる。図６Ａは、大型スパッタリングターゲットタイルに溶接される３個のスパッタリングターゲットタイル６０１Ａ、６０１Ｂ、６０１Ｃが並んで配置されている実施例を示す。図６Ｂは大型のスパッタリングターゲットタイルに溶接される１７個のスパッタリングターゲットタイル６１１Ａ、６１１Ｂ、６１１Ｃ、６１１Ｄ、６１１Ｅ、６１１Ｆ、６１１Ｇ、６１１Ｈ、６１１Ｉ、６１１Ｊ、６１１Ｋ、６１１Ｌ、６１１Ｍ、６１１Ｎ、６１１Ｏ、６１１Ｐ、６１１Ｑが並んで配置されている他の実施例を示す。
【００３４】
本発明の概念はＰＶＤチャンバにおける半導体ウェハ処理のためのスパッタリングターゲットに適用することができる。本発明の概念は、フラットパネルディスプレイ、ソラーパネル又は電子デバイスの製造のためのスパッタリングターゲットの接着に用いることができる。
【００３５】
上記は本発明の実施例を対象としているが、本発明の他の及び更なる実施例は本発明の基本的な範囲から逸脱することなく案出することができ、その範囲は特許請求の範囲により定められる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
本発明の上述した構成の詳細な理解と上記部分で要約されている本発明の具体的な説明は、実施例を参照することにより得られるものであり、これらのいくつかは添付図面に記載されている。しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施例のみを記載したものであり、従って、本発明は同等に効果的な実施例を含むものであり、図面は本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【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（従来技術）。
【図２】冷却チャンネルを含むターゲットバッキングに接着されるターゲットタイルの構成の断面図である。
【図３】ターゲットタイルをバッキングプレートに接着する従来の方法を示す概略図である。
【図４】４個のタイル間の角領域の平面図である。
【図５Ａ】６個のスパッタリングターゲットタイルが並んで配置されている本発明の一実施例の平面図である。
【図５Ｂ】２個のターゲットタイルが並んで配置されている境界間隙を示す断面図である。
【図５Ｃ】スパッタリングターゲットタイルを溶接するプロセスフローの一実施例を示す図である。
【図５Ｄ】２個のスパッタリングターゲットタイル間の境界間隙の間の窪みを示す断面図である。
【図５Ｅ】スパッタリングターゲットタイルを溶接するプロセスフローの他の実施例を示す図である。
【図５Ｆ】予め定められた境界ライン上に配置される小片又は粉体の平面図である。
【図５Ｇ】背面充填小片又は粉体上に配置される６個のスパッタリングターゲットタイルの平面図である。
【図５Ｈ】背面充填小片上に配置されるターゲットタイル５０１Ａ、５０１Ｂの断面図である。
【図５Ｉ】背面充填粉体上に配置されるターゲットタイル５０１Ａ、５０１Ｂの断面図である。
【図５Ｊ】大型スパッタリングターゲットを形成するために溶接される６個のスパッタリングターゲットタイルの平面図である。
【図６Ａ】並んで配置される３個のスパッタリングターゲットタイルが大型スパッタリングターゲットに溶接される本発明の一実施例の平面図である。
【図６Ｂ】並んで配置される１７個のスパッタリングターゲットタイルが大型スパッタリングターゲットに溶接される本発明の一実施例の平面図である。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図５Ｇ】
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【図５Ｈ】
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【図５Ｉ】
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【図５Ｊ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【外国語明細書】
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