(57)【要約】【課題】本発明の実施例は、一般に、半導体製造に用いられるスパッタリングターゲットに関する。特に、本発明は、堆積チャンバ内でスパッタリングターゲットを支持するバッキングプレートへのスパッタリングターゲットの接着に関する。【解決手段】一実施例において、少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルをバッキングプレートに接着する方法は、少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルとバッキングプレートの間にエラストマー接着層を提供し、エラストマー接着層内に少なくとも１つの金属メッシュを提供することを含み、少なくとも１つの金属メッシュの少なくとも一部は少なくとも１つのターゲットタイルとバッキングプレートの両方に接触し、少なくとも１つの金属メッシュの少なくとも一部は直径が０．５ｍｍより大きな金属ワイヤで形成される。【選択図】図８Ｂ
2006336103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルとバッキングプレートの間にエラストマー接着層を提供し、
少なくとも１つの金属メッシュをエラストマー接着層内に提供し、少なくとも１つの金属メッシュの少なくとも一部は少なくとも１つのターゲットタイルとバッキングプレートの両方に接触し、少なくとも１つの金属メッシュの少なくとも一部は０．５ｍｍより大きな直径を有する金属ワイヤで形成されている少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルをバッキングプレートに接着する方法。
【請求項２】
少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルとバッキングプレートの間に充填されたエラストマー接着層を硬化させる請求項１記載の方法。
【請求項３】
エラストマー接着層の硬化は１００℃より低い温度で行われる請求項２記載の方法。
【請求項４】
エラストマー接着層の硬化は、バッキングプレート内の加熱チャンネルに４５℃から約７０℃の間の温度の温水を通過させることにより行われる請求項２記載の方法。
【請求項５】
少なくとも３つのスパッタリングターゲットタイルを備え、少なくとも３つのスパッタリングターゲットタイルは並んで配置され、少なくとも３つのターゲットタイル間の最大間隙はプラズマダークスペースより小さい請求項１記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１つのターゲットタイルは、接着前に溶接された複数のスパッタリングターゲットタイルにより形成される請求項１記載の方法。
【請求項７】
エラストマー接着層は、熱伝導性を増大するため、約０％から約８０％の重量範囲で金属粉を含有する請求項１記載の方法。
【請求項８】
金属メッシュの開口の総表面積は、少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルの総接着表面積の約４０％から約７０％の間である請求項１記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルの総表面積は７５０ｃｍ２より大きい請求項１記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルは非円形である請求項１記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１つのスパッタリングターゲットは、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、スズ、インジウム、チタン、タングステン、ネオジウム及びこれらの組合せからなる群から選択される元素を含む物質により形成される請求項１記載の方法。
【請求項１２】
バッキングプレートは、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、銅合金及びこれらの組合せからなる群から選択される伝導物質により形成される請求項１記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルとバッキングプレートの間に少なくともエラストマー接着層を提供し、
少なくとも１つの金属メッシュをエラストマー接着層内に提供し、少なくとも１つの金属メッシュの少なくとも一部は少なくとも１つのターゲットタイルとバッキングプレートの両方に接触し、少なくとも１つの金属メッシュの開口の総表面積は少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルの総接着表面積の約４０％から約７０％の間である少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルをバッキングプレートに接着する方法。
【請求項１４】
約４５℃から約７０℃の温水をバッキングプレート内の加熱チャンネルに通過させることにより、少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルとバッキングプレートの間に充填された少なくとも１つのエラストマー接着層を硬化させる請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも３つのスパッタリングターゲットタイルを備え、少なくとも３つのスパッタリングターゲットタイルは並んで配置され、少なくとも３つのターゲットタイル間の最大間隙はプラズマダークスペースより小さい請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
少なくとも１つの金属メッシュの少なくとも一部は直径が０．５ｍｍより大きな金属ワイヤで形成される請求項１３記載の方法。
【請求項１７】
少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルは非円形である請求項１３記載の方法。
【請求項１８】
少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルの総表面積は７５０ｃｍ２より大きい請求項１３記載の方法。
【請求項１９】
少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルと、
少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルのためのバッキングプレートと、
少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルとバッキングプレートの間のエラストマー接着層を含み、このエラストマー接着層は少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルとバッキングプレートを接着し、
エラストマー接着層内の少なくとも１つの金属メッシュを含み、少なくとも１つの金属メッシュの少なくとも一部は少なくとも１つのスパッタリングターゲットとバッキングプレートの両方に接触し、少なくとも１つの金属メッシュの少なくとも一部は０．５ｍｍより大きな直径の金属ワイヤで形成されているスパッタリングターゲットアセンブリ。
【請求項２０】
少なくとも１つの金属メッシュ層の開口の総表面積は、総スパッタリング表面積の約４０％から約７０％の間である請求項１９記載のスパッタリングターゲットアセンブリ。
【請求項２１】
少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルは非円形である請求項１９記載のスパッタリングターゲットアセンブリ。
【請求項２２】
少なくとも３つのスパッタリングターゲットタイルを備え、少なくとも３つのスパッタリングターゲットタイルは並んで配置され、少なくとも３つのターゲットタイル間の最大間隙はプラズマダークスペースより小さい請求項１９記載のスパッタリングターゲットアセンブリ。
【請求項２３】
少なくとも１つのターゲットタイルの少なくとも１つは、バッキングプレートへの接着前に溶接された複数のスパッタリングターゲットタイルにより形成される請求項１９記載のスパッタリングターゲットアセンブリ。
【請求項２４】
エラストマー接着層は、熱伝導性を増大するため、約０％から約８０％の重量範囲で金属粉を含有する請求項１９記載のスパッタリングターゲットアセンブリ。
【請求項２５】
単一のスパッタリングターゲットタイルのみを備えている請求項１９記載のスパッタリングターゲットアセンブリ。
【請求項２６】
バッキングプレートには加熱チャンネルが設けられ、脱気を防止するためにエラストマー接着層が硬化され、この硬化はバッキングプレート内の加熱チャンネルに４５℃から約７０℃の間の温度の温水を通過させることにより行われる請求項１９記載のスパッタリングターゲットアセンブリ。
【請求項２７】
少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルの総表面積は７５０ｃｍ２より大きい請求項１９記載のスパッタリングターゲットアセンブリ。
【請求項２８】
スパッタリングターゲットアセンブリは、フラットパネルディスプレイ及びソラーパネルの製造のためのＰＶＤスパッタリングターゲットアセンブリである請求項１９記載の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１つのスパッタリングターゲットタイルと、
少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルのためのバッキングプレートと、
少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルとバッキングプレートの間の少なくとも１つのエラストマー接着層を含み、この少なくとも１つのエラストマー接着層は少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルとバッキングプレートを接着し、
少なくとも１つのエラストマー接着層内の少なくとも１つの金属メッシュを含み、少なくとも１つの金属メッシュの少なくとも一部は少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルとバッキングプレートの両方に接触し、少なくとも１つの金属メッシュの開口の総表面積は少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルの総接着表面積の約４０％から約７０％の間である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１つの金属メッシュの少なくとも一部は直径が０．５ｍｍより大きな金属ワイヤで形成される請求項２９記載のスパッタリングターゲットアセンブリ。
【請求項３１】
少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルは非円形である請求項２９記載のスパッタリングターゲットアセンブリ。
【請求項３２】
少なくとも３つのスパッタリングターゲットタイルを備え、少なくとも３つのスパッタリングターゲットタイルは並んで配置され、少なくとも３つのターゲットタイル間の最大間隙はプラズマダークスペースより小さい請求項２９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１つのターゲットタイルの少なくとも１つは、バッキングプレートへの接着前に溶接された複数のスパッタリングターゲットタイルにより形成される請求項２９記載のスパッタリングターゲットアセンブリ。
【請求項３４】
少なくとも１つのエラストマー接着層は、熱伝導性を増大するため、約０％から約８０％の重量範囲で金属粉を含有する請求項２９記載のスパッタリングターゲットアセンブリ。
【請求項３５】
単一のスパッタリングターゲットのみを備えている請求項２９記載のスパッタリングターゲットアセンブリ。
【請求項３６】
バッキングプレートには加熱チャンネルが設けられ、脱気を防止するためにエラストマー接着層が硬化され、この硬化はバッキングプレート内の加熱チャンネルに４５℃から約７０℃の間の温度の温水を通過させることにより行われる請求項２９記載のスパッタリングターゲットアセンブリ。
【請求項３７】
少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルの総表面積は７５０ｃｍ２より大きい請求項２９記載のスパッタリングターゲットアセンブリ。
【請求項３８】
スパッタリングターゲットアセンブリは、フラットパネルディスプレイ及びソラーパネルの製造のためのＰＶＤスパッタリングターゲットアセンブリである請求項２９記載のスパッタリングターゲットアセンブリ。
【請求項３９】
少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルと、
少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルのためのバッキングプレートと、
少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルとバッキングプレートの間のエラストマー接着層を含み、エラストマー接着層は少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルとバッキングプレートを接着し、エラストマー接着層は、熱伝導性を増大するため、約０％から約８０％の重量範囲で金属粉を含有し、
少なくとも１つのエラストマー接着層内の少なくとも１つの金属メッシュを含み、少なくとも１つの金属メッシュの少なくとも一部は少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルとバッキングプレートの両方に接触し、少なくとも１つの金属メッシュの少なくとも一部は直径が０．５ｍｍより大きな金属ワイヤで形成されるスパッタリングターゲットアセンブリ。
【請求項４０】
少なくとも１つの金属メッシュの開口の総表面積は、総スパッタリング表面積の約４０％から約７０％の間である請求項３９記載のスパッタリングターゲットアセンブリ。
【請求項４１】
少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルは非円形である請求項３９記載のスパッタリングターゲットアセンブリ。
【請求項４２】
少なくとも３つのスパッタリングターゲットタイルを備え、少なくとも３つのスパッタリングターゲットタイルは並んで配置され、少なくとも３つのターゲットタイル間の最大間隙はプラズマダークスペースより小さい請求項３９記載のスパッタリングターゲットアセンブリ。
【請求項４３】
少なくとも１つのターゲットタイルの少なくとも１つは、バッキングプレートへの接着前に溶接された複数のスパッタリングターゲットタイルにより形成される請求項３９記載のスパッタリングターゲットアセンブリ。
【請求項４４】
単一のスパッタリングターゲットタイルのみを備えている請求項３９記載のスパッタリングターゲットアセンブリ。
【請求項４５】
バッキングプレートには加熱チャンネルが設けられ、脱気を防止するためにエラストマー接着層が硬化され、この硬化はバッキングプレート内の加熱チャンネルに４５℃から約７０℃の間の温度の温水を通過させることにより行われる請求項３９記載のスパッタリングターゲットアセンブリ。
【請求項４６】
少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルの総表面積は７５０ｃｍ２より大きい請求項３９記載のスパッタリングターゲットアセンブリ。
【請求項４７】
スパッタリングターゲットアセンブリは、フラットパネルディスプレイ及びソラーパネルの製造のためのＰＶＤスパッタリングターゲットアセンブリである請求項３９記載のスパッタリングターゲットアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明の実施例は、一般に、電子デバイスの製造に用いられるスパッタリングターゲットに関する。特に、本発明は堆積チャンバ内でスパッタリングターゲットを支持するバッキングプレートにスパッタリングターゲットを接着することに関する。
【従来技術の説明】
【０００２】
物理気相蒸着（ＰＶＤ）は、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させ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は、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ソーラーパネル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。
【０００６】
パネルの大型化により、インジウム接着によるスパッタリングターゲットのバッキングプレートへの従来の接着方法は、スパッタリングターゲットが大きくなるにつれ、かなり高価となっている。従って、大面積基板処理システムにおいて、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の経済的かつ強固な方法に対する需要が存在する。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の実施例はスパッタリングターゲットタイルをバッキングプレートに接着する方法を提供する。更に、本発明の実施例はスパッタリングターゲットタイルとバッキングプレートの間のエラストマー接着層を含むスパッタリングターゲットアセンブリを提供する。一実施例において、少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルをバッキングプレートに接着する方法は、少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルとバッキングプレートの間にエラストマー接着層を提供し、少なくとも１つの金属メッシュをエラストマー接着層内に提供し、少なくとも１つの金属メッシュの少なくとも一部は少なくとも１つのターゲットタイルとバッキングプレートの両方に接触し、少なくとも１つの金属メッシュの少なくとも一部は０．５ｍｍより大きな直径を有する金属ワイヤで形成されている。
【０００８】
他の実施例において、少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルをバッキングプレートに接着する方法は、少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルとバッキングプレートの間に少なくともエラストマー接着層を提供し、少なくとも１つの金属メッシュをエラストマー接着層内に提供し、少なくとも１つの金属メッシュの少なくとも一部は少なくとも１つのターゲットタイルとバッキングプレートの両方に接触し、少なくとも１つの金属メッシュの開口の総表面積は少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルの総接着表面積の約４０％から約７０％の間である。
【０００９】
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、少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルと、少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルのためのバッキングプレートと、少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルとバッキングプレートの間のエラストマー接着層を含み、このエラストマー接着層は少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルとバッキングプレートを接着し、エラストマー接着層内の少なくとも１つの金属メッシュを含み、少なくとも１つの金属メッシュの少なくとも一部は少なくとも１つのスパッタリングターゲットとバッキングプレートの両方に接触し、少なくとも１つの金属メッシュの少なくとも一部は０．５ｍｍより大きな直径の金属ワイヤで形成されている。
【００１０】
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、少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルと、少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルのためのバッキングプレートと、少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルとバッキングプレートの間の少なくとも１つのエラストマー接着層を含み、この少なくとも１つのエラストマー接着層は少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルとバッキングプレートを接着し、少なくとも１つのエラストマー接着層内の少なくとも１つの金属メッシュを含み、少なくとも１つの金属メッシュの少なくとも一部は少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルとバッキングプレートの両方に接触し、少なくとも１つの金属メッシュの開口の総表面積は少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルの総接着表面積の約４０％から約７０％の間である。
【００１１】
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、少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルと、少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルのためのバッキングプレートと、少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルとバッキングプレートの間のエラストマー接着層を含み、エラストマー接着層は少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルとバッキングプレートを接着し、エラストマー接着層は、熱伝導性を増大するため、約０％から約８０％の重量範囲で金属粉を含有し、少なくとも１つのエラストマー接着層内の少なくとも１つの金属メッシュを含み、少なくとも１つの金属メッシュの少なくとも一部は少なくとも１つのスパッタリングターゲットタイルとバッキングプレートの両方に接触し、少なくとも１つの金属メッシュの少なくとも一部は直径が０．５ｍｍより大きな金属ワイヤで形成される。
【詳細な説明】
【００１２】
大型スパッタリングターゲットには、図２に示されるような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３２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３４に接着される。図２の平面図に示されるように、実質的に四角形のターゲット３０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３４に接着された四角形ターゲットタイル３０を含んでいる。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、３×１、３×３、４×５（図２に示されている）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、ターゲット物質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３４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３６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３８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３０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。図３Ａ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における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は製造の変化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できない。更に、図３Ｂの平面図において４個のタイル３２の間のコーナー領域７０に示されるように、四角形配列に配列された４個のタイル３２は互いにスライドし、タイル間間隙４８の大きさが異なるように誤って配置される傾向がある。インタースティクスは３又はそれ以上のタイルの間の境界部における点又は空間を意味し、２個のタイル間の線を含まない。インタースティクス７２に形成されたウェルはタイル３２の間の最大間隙を表す。インタースティクス７２の最大幅をプラズマダークスペース以下に保持することが重要であり、これによってインタースティクス７２におけるプラズマの形成を防止することができる。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】
図２において、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は、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４に示される有名な一方法（従来技術）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】
ターゲットタイルをインジウム接着によりバッキングタイルに接着することにより、モリブデンターゲットをＡｌバッキングプレートに接着する場合のように、ターゲットタイルとバッキングプレートの熱膨張率の差から問題が生じる。接着されたアセンブリがインジウムの接着温度である約２００℃から室温まで冷却されると、熱膨張率の違いによりアセンブリが湾曲する傾向がある。固体インジウムの柔軟性により、この湾曲は接着されたアセンブリの外側を押圧する。しかしながら、押圧は一般的に制御されていないプロセスであり、タイルは押圧の間、互いにスライドし、例えば、１ｍｍのプラズマダークスペースより大きな間隙のような好ましくないタイルの誤配置を生じさせる。
【００１７】
更に、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。その結果、誤って配置されているタイル３２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除去し、汚染粒子を形成する傾向がある。プラズマがバッキングプレートに到達すると、スパッタが行われる。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するためのバッキングプレートの再利用を困難にする。
【００１８】
本発明の実施例は、エラストマー接着剤を用いることにより、スパッタリングターゲット又はターゲットタイルをバッキングプレートに接着する方法を提供する。接着されたターゲットタイルを備えたバッキングプレートは、１００−１５０℃以下のような比較的低温度で硬化され、バッキングプレート及び接着されたターゲットタイルが湾曲するリスクが低減される。本発明の概念は、あらゆる種類の基板プロセス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可能である。本発明の概念は、７５０ｃｍ２以上のターゲット、好ましくは２０００ｃｍ２以上のターゲット、より好ましくは１５０００ｃｍ２以上のターゲット、及び最も好ましくは４００００ｃｍ２以上のターゲットに適用可能である。図５は、少なくとも１つの金属メッシュ１２５を用いてエラストマー接着剤１２０によりバッキングプレート１１０に接着されるターゲット（ターゲットタイル）１３０の断面図を示す。ターゲット１３０は、単一体のターゲット、一体に溶着された複数のターゲットタイル、互いに近接して配置された複数のターゲットタイル、又は互いに近接して配置され溶接された複数のターゲットタイルであってもよい。ターゲットはいかなる種類のスパッタリング材料で形成されていてもよく、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、スズ、インジウム、チタン、タングステン、ネオジウム及びこれらの組合わせのような元素が含まれる。スパッタリングターゲットにより堆積される薄膜の例には、アルミニウム、アルミニウム−ネオジウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、金、ニッケル、スズ、スズ合金、モリブデン、窒化モリブデン、チタン、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、タングステン、クロム、亜鉛、酸化亜鉛、パラジウム、パラジウム合金、ステンレス及びインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）が含まれる。
【００１９】
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。バッキングプレートはスパッタリングターゲットの支持部材を提供し、また電源との電気的接続を提供する。バッキングプレート１１０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、アルミニウム合金及び銅合金のような導電体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の製造用のＰＶＤチャンバのバッキングプレートの材料の一例はアルミニウムである。
【００２０】
エラストマー接着剤１２０は、エラストマーで形成されたいかなる接着剤であってよい。ターゲット（ターゲットタイル）及びバッキングプレートの接着に適したエラストマーは硬化プロセス前後における歪みが低いべきであり、これはターゲット及びバッキングプレートがその間のエラストマー接着剤１２０と共に押圧された後に生じる。ターゲット１３０とバッキングプレート１１０の接着に用いられるエラストマー接着剤１２０はターゲット１３０及びバッキングプレート１１０に近い熱係数を有するべきである。ミネソタ州セントポールの３Ｍ、ミシガン州ミッドランドのダウケミカル及びオクラホマ州オクラホマシティーのＧＥコンシューマーエレクトロニクスは金属を接着するための商業用エラストマーの多くの種類を提供している。金属と金属を接着するために用いることができるエラストマー接着剤の一例は、３Ｍから入手可能なＡＦ３０／ＥＣ１６６０である。
【００２１】
金属メッシュ１２５は、銅、アルミニウム、銅合金、アルミニウム合金のような電気及び／又は熱伝導性の良好ないかなる金属で形成することができる。ターゲット１３０とバッキングプレート１１０の間には、１又はそれ以上の金属メッシュ１２５が存在してもよい。金属メッシュ１２５はターゲット１３０と電源に接続されているバッキングプレート１１０との間で電気及び／又は熱の伝導路を提供する。図６は金属メッシュ１２５の一実施例の斜視図であり、これは金属ワイヤーが重ね合わせられて形成されている。金属メッシュ１２５の金属ワイヤーは様々な形態で配列されることができる。金属メッシュ１２５の開口部１２６は、エラストマー接着剤が通過することができる程度に大きいべきであり、これによって金属メッシュがターゲット１３０及びバッキングプレート１１５と良好に接触することが可能になり、エラストマー接着剤１２５がターゲットの中央近傍のような位置でターゲット１３０とバッキングプレート１１０の間に特定の経路を形成することを防止することが可能になる。総接着表面積に対する開口部１２６の総表面積の割合は、約３５％と約９０％の間であり、好ましくは約４０％と約７０％の間であり、最も好ましくは約５５％と約６５％の間である。開口部１２６の総表面積の割合が小さすぎると、エラストマー接着剤は金属メッシュを通過することができず、金属メッシュがターゲット及び／又はバッキングプレートと接触することを防止することができない。更に、大面積基板を処理するＰＶＤチャンバのスパッタリングターゲットにおいて、金属メッシュ１２５がターゲット１３０とバッキングプレート１１０の間の良好な接触を提供できるようにするため、金属メッシュの形成に用いられる金属ワイヤーの直径は少なくとも０．５ｍｍであり、好ましくは０．８ｍｍ以上であり、これによって充分な電気的及び／又は熱的接触を提供することが可能になる。
【００２２】
エラストマー接着剤１２０は金属メッシュ１２５と組合され、これによってターゲット１３０とバッキングプレート１１０の間の良好な熱伝導性を提供することが可能になり、スパッタリングプロセスの間にターゲット１３０をバッキングプレートを流動する冷媒（図示せず）によって適切に冷却することが可能になる。熱伝導性は金属メッシュ１２５により形成することができるが、熱伝導性を向上させるため、エラストマー接着剤は追加的に銀パウダーのような金属パウダーを約０％から約８０％の重量範囲で含有することができる。スパッタリングプロセスは１０−４Ｔｏｒｒより小さな高真空下で行われるため、ターゲット１３０とバッキングプレート１１０の間のエラストマーは、脱気を防止するため、処理チャンバ内で使用される前に硬化される必要がある。
【００２３】
図７は、エラストマー接着剤１２０及び少なくても一の金属メッシュ１２５を用いてターゲット１３０とバッキングプレート１１０を接着するためのプロセスの一実施例を示す。ステップ（１）において、ターゲット１３０及びバッキングプレートは、ターゲットの端部のサンド処理や、接着物質（又は接着剤）を受領するターゲット及びバッキングプレートの表面の洗浄のような表面処理サブステップを経て、表面準備サブステップの後支持構造（図示せず）上に配置される。ターゲット１３０の支持構造はターゲット１３０を保持又は握持し、後のステップで移動させる機械装置を含んでいてもよい。準備サブステップは、ターゲット１３０及びバッキングプレート１１０を準備し、支持構造に固定するために行われる。ターゲット１３０は１個又は数個に溶接されるタイルで形成されていてもよく、単一の溶接されていない部材であってもよい。ターゲット１３０は３００ｍｍより大きな基板の半導体ウェハ処理に用いることもできる。この場合、ターゲットは円形であってもよい。
【００２４】
ステップ（２）において、エラストマー層（又はエラストマー接着剤）１２０Ａは支持構造（又はバッキングプレートに対向する面）から離間しているターゲット１３０の表面に塗布される。エラストマー（又はエラストマー接着剤）の層１２０Ｂは、支持構造（又はターゲットに対向する面）から離間しているバッキングプレート１１０の表面に塗布されてもよい。
【００２５】
ステップ（３）において、金属メッシュ１２５（又は電気及び／又は熱伝導体）は、ステップ（２）においてバッキングプレートに塗布されたエラストマー層上に配置され、ステップ（２）において塗布されたエラストマー層１２０Ａを備えたターゲット１３０は裏返され、エラストマー層１２０Ａがバッキングプレート１１０に向って下方に配向される。その後、ターゲット１３０は、ターゲット１３０とバッキングプレート１１０を接着させるために、バッキングプレート１１０上に配置される。金属メッシュ１２５は所定の接着位置に配置されるべきであり、これによってターゲット１３０とバッキングプレート１１０が共に押圧された後に、金属メッシュをターゲット１３０とバッキングプレート１１０の間に配置することが可能になる。ターゲット１３０は、相互に又は機械装置により、裏返され、バッキングプレート１１０上に配置されることができる。表面積が２０ｃｍ２以上であるような大型基板の場合、ターゲットの相互的な裏返し及び搬送はターゲットのサイズ及び重量により困難であり、この作業を実行するため機械装置が必要となるであろう。
【００２６】
ステップ（４）において、ターゲット１３０はバッキングプレート１１０に向ってゆっくりと下降し、これによってターゲット１３０上のエラストマー層１２０Ａがバッキングプレート１１０上の金属メッシュ１２５及びエラストマー層１２０Ｂと接触することが可能になる。エラストマー層１２０は、エラストマー層１２０Ａとエラストマー層１２０Ｂを押圧し、その後に硬化させることにより形成される。ターゲット１３０上のエラストマー層１２０Ａとバッキングプレート１１０上のエラストマー層１２０Ｂは金属メッシュ内の空間に充填され、エラストマー層１２０となり、金属メッシュ１２５がターゲット１３０及びバッキングプレート１１０と接触し、電気的及び熱的接触を提供する。一実施例において、固定重りがスパッタリングターゲットの上部に配置され、スパッタリングターゲットをバッキングプレートに対して押圧する。他の実施例において、スパッタリングターゲットとバッキングプレートはクランプにより互いに押圧されることができる。その後、水のような加熱液体又はＮ２のようなガスがバッキングプレート１１０内の加熱チャンネルを通過し、エラストマーを硬化させる。エラストマーの硬化により、例えば、１０−４Ｔｏｒｒのような高真空下で行われるＰＶＤプロセスにおけるガス漏れが防止される。ターゲット及び／又はバッキングプレートの湾曲を防止するため、低温硬化が好ましい。温度範囲は約２５℃〜約１００℃の間、好ましくは約４５℃〜約７０℃の間、最も好ましくは約４５℃〜約５５℃の間が好ましい。エラストマーの硬化を室温で、例えば、１日間のような比較的長い時間をかけて行うことができる。高温による硬化により、例えば５０℃で８時間のように、硬化時間を短くすることができる。エラストマー接着は、インジウム接着の処理温度（約２００℃）と比べ、低処理温度（３０℃−１００℃）という利点を有する。この低処理温度により、接着の後にターゲット及び接着されるプレートが湾曲する危険を低減することができる。
【００２７】
エラストマーがターゲット及びバッキングプレートの表面に塗布された後のステップ（２）からステップ（４）においてターゲットが金属メッシュ及びバッキングプレートに押圧される間の時間は長くすべきでなく、これによってエラストマーが乾燥して流動性を喪失することを防止することができる。この時間は１２時間以下、好ましくは６時間以下、最も好ましくは２時間以下であるべきである。
【００２８】
図７に示される方法の実施例は、スパッタリングターゲットがバッキングプレートの上方に位置し、バッキングプレートに押圧されることを示している。スパッタリングターゲット及びバッキングプレートの位置は、スパッタリングターゲットがバッキングプレートの下方に位置するように反対にすることができる。この場合、金属メッシュは、バッキングプレートが下降して金属メッシュ及びスパッタリングターゲットに押圧される前に、スパッタリングターゲット上のエラストマー層に配置される。
【００２９】
ターゲット１３０は単一体であってもよく、ターゲット材料の複数の部品から構成されていてもよい。一実施例において、複数のターゲットタイルがバッキングプレートに接着される。ターゲットタイルは隣接して配置され、タイル間の空間はプラズマダークスペース、例えば、１ｍｍ以下に保持されることが好ましい。図８Ａは、バッキングプレート８１０に接着される６個のタイル８３０Ａ、８３０Ｂ、８３０Ｃ、８３０Ｄ、８３０Ｅ、８３０Ｆの概略上面図を示す。６個のタイル８３０Ａ、８３０Ｂ、８３０Ｃ、８３０Ｄ、８３０Ｅ、８３０Ｆは全て同一サイズであってもよく、異なるサイズを有していてもよい。図８Ｂは、バッキングプレート８１０上のタイル８３０Ｃ、８３０Ｅの一部の概略断面図を示す。バッキングプレート８１０とタイル８３０Ｃ、８３０Ｅの間には、内部に金属メッシュを含む接着層８２０が存在し、金属メッシュはターゲットタイル８３０Ｃ、８３０Ｅ及びバッキングプレート８１０に接触している。ターゲットタイル８３０Ｃ、８３０Ｅの間の最大空間はプラズマダークスペース以下に保持されるべきである。図８Ｃは、バッキングプレートに接着された複数のタイルの他の例を示す。３個のタイル８３０Ｇ、８３０Ｈ、８３０Ｉがバッキングプレート８１０に接着されている。タイルはバッキングプレートに接着される前に１個の大きな部品に溶接されることができる。タイルは、バッキングプレートに接着される前に、レーザー溶接、ｅビーム溶接又はＦＳＷにより接着されることができる。図８Ｄはバッキングプレート８１０に接着される単一体のターゲット８３０Ｊを示す。
【００３０】
電気及び／又は熱伝導体として金属メッシュを使用する概念は、他の種類の接着に応用することができる。例えば、金属メッシュは、接着剤としてインジウムを用いる２つの導電体層の間に配置することができる。０．５ｍｍより大きな直径を有する金属ワイヤで形成される金属メッシュを用いる概念は、ＰＶＤチャンバにおける半導体ウェハ処理のためのターゲット接着に用いることができる。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気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。
【００３１】
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】
【００３２】
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。
【図２】ターゲットタイルの二次元配列によって形成される四角形ターゲットの平面図である。
【図３Ａ】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たターゲットタイルの従来の構成の断面図である。
【図３Ｂ】４個のタイルの間のコーナー領域の平面図である。
【図４】ターゲットタイルをバッキングプレートに接着する従来の方法を説明するための概略図である。
【図５】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本発明の一実施例の断面図である。
【図６】本発明で用いられる金属メッシュの一実施例の斜視図である。
【図７】図６の金属メッシュを用いて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プロセスフローである。
【図８Ａ】ターゲットタイルの３×２配列により形成される四角形ターゲットの平面図である。
【図８Ｂ】図８Ａのバッキングプレートに接着されるターゲットタイル８３０Ｃ、８３０Ｅの断面図である
【図８Ｃ】ターゲットタイルの３×１配列により形成される四角形ターゲットの平面図である。
【図８Ｄ】単一体ターゲットで形成される四角形ターゲットの平面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【外国語明細書】
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