(57)【要約】基材上に薄いコーティングをスパッタリングするための改良されたスパッタリングチャンバである。あるスパッタリングチャンバは、チャンバ内部の方向、および、スパッタリングターゲットの方向に内向きかつ上向きに配置されている剥離片シールドを含み、該剥離片シールドは、さもなければ被コーティング基材上に落下する可能性のあるオーバーコーティングされたスパッタリング材料の保持に役立ち得る。別のスパッタリングチャンバは、鉛直線に対して内側に、かつ、互いの方向に向けられているマグネットを有するターゲットを含む。マグネットを内側に回転することにより、より多くの材料をチャンバの開放された底部中心の方向へ、より少ない材料をチャンバの側壁の方向へ蒸着することができる。さらに別のスパッタリングチャンバは、下側の２つのターゲットの間およびそこから上向きに配置されている第３ターゲットを含み、これにより、スパッタリングチャンバ内部の一部を第１および第２ターゲットからスパッタリングされた材料から保護する。いくつかのチャンバは、三角形、例えば、二等辺三角形または正三角形を形成する３つのターゲットを有している。スパッタリングターゲットのそのような三角形構成を有するあるチャンバにおいて、第１および第２ターゲットは、二等辺三角形の底辺を形成し、かつ、鉛直線に対して内向きで互いの方向に向かって設置されているマグネットを有する。提供されるスパッタリングチャンバは、チャンバの内部に堆積するオーバーコーティングスパッタリング材料の量の低減、および／または、さもなければ被コーティング基材上に落下するであろうオーバーコーティングスパッタリング材料の保持に役立ち得る。
2008527177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に薄膜を施すためのスパッタリングチャンバであって、前記スパッタリングチャンバが、
天井部および側壁部を含むエンクロージャと、
第１略円筒形ターゲットおよび第２略円筒形ターゲットとを含み、
前記ターゲットがそれぞれ、ターゲット中心を規定する長手中心軸と、前記ターゲット中心に対して弓形に配置されている弓形マグネットとを有し、前記弓形が、前記ターゲット中心を通って延在する平面によって二等分される中心点を有し、前記第１ターゲットのマグネットが、鉛直線から内側に、かつ、幾分前記第２ターゲットの方向に向けられており、前記第２ターゲットが、鉛直線から内側に、かつ、幾分前記第１ターゲットの方向に向けられていることにより、スパッタコーティングが、前記第１および第２ターゲットの外側の側壁の方向の領域に比べて、前記第１および第２ターゲットの間に優先的に向けられるスパッタリングチャンバ。
【請求項２】
前記第１ターゲットのマグネットが第１の角度だけ内側に向けられており、かつ、前記第２ターゲットのマグネットが第２の角度だけ内側に向けられており、前記第１および第２の角度が互いにほぼ等しい請求項１に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項３】
前記第１および第２の角度が、鉛直線から内向きに約１０°から４０°の間である請求項２に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項４】
前記第１および第２の角度が、鉛直線から内向きに約１５°から３５°の間である請求項３に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項５】
前記第１および第２の角度が、鉛直線から内向きに約３０°である請求項４に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項６】
前記第１および第２の角度が、鉛直線から内向きに約３５°である請求項２に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項７】
基材上に膜を施すためのスパッタリングチャンバであって、前記スパッタリングチャンバが、
上部を含むエンクロージャを含み、前記上部が、天井部および側壁部を有し、前記側壁が、前記上部の内部に内向きかつ上向きに配置されている底部棚状出っ張り部を有し、前記エンクロージャの上部が、少なくとも１つのターゲットを含む内部を有するスパッタリングチャンバ。
【請求項８】
前記エンクロージャ上部の底部棚状出っ張りが、実質的に直線であり、かつ、水平線から内向きかつ上向きに前記エンクロージャ上部の天井の方向に置かれている請求項７に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項９】
前記底部棚状出っ張りが、約１５°から３５°の間の角度だけ水平線から上向きかつ内向きに置かれている請求項８に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項１０】
前記底部棚状出っ張りが、前記エンクロージャの天井の方向に内向きかつ上向きに湾曲している請求項７に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項１１】
前記チャンバのエンクロージャの上部側壁および底部棚状出っ張りが、前記上部の内部の方向に内向きかつ上向きに延在する実質的に連続した曲線を形成している請求項７に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項１２】
基材上に膜を施すためのスパッタリングチャンバであって、前記スパッタリングチャンバが、
天井と、前記天井から下向きに延在している２つの側壁と、内部とを含むスパッタリングエンクロージャ上部と、
前記エンクロージャ上部の内部に各々配置されている第１略円筒形ターゲットおよび第２略円筒形ターゲットとを含み、
前記第１および第２円筒形ターゲットが、それぞれ、前記円筒形ターゲットの中心軸の回りに弓形に配置されているマグネットを有し、前記第１および第２ターゲットの間に上向きかつ内向きに配置されている第３略円筒形ターゲットをさらに含むスパッタリングチャンバ。
【請求項１３】
前記円筒形ターゲットの中心軸が、互いに実質的に平行である請求項１２に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項１４】
前記第１および第２ターゲットのマグネットが、鉛直線から内向きに角度をなして設置されている請求項１２に記載のスパッタリングクレームチャンバ。
【請求項１５】
前記第１ターゲットのマグネットが第１の角度だけ鉛直線から内側に向けられており、かつ、前記第２ターゲットのマグネットが第２の角度だけ鉛直線から内側に向けられており、前記第１および第２の角度が、鉛直線から内向きに約１０°から４５°の間である請求項１４に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項１６】
前記第１および第２のマグネット角度が、鉛直線から内向きに２０°から約３５°の間である請求項１４に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項１７】
前記第１および第２ターゲットが二等辺三角形の底辺を形成し、かつ、前記第３ターゲットが前記二等辺三角形の頂点を形成する請求項１２に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項１８】
前記第１および第２ターゲットが正三角形の底辺を形成し、かつ、前記第３ターゲットが前記正三角形の頂点を形成する請求項１２に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項１９】
前記スパッタリングチャンバが、前側壁および後側壁を有し、前記ターゲットのうちの２つが、前記前壁から離間して片持ち支持されており、１つのターゲットが、前記後壁から離間して片持ち支持されている請求項１２に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項２０】
前記スパッタリングチャンバが、前壁および後壁を有し、前記第１および第２ターゲットが、前記前壁または後壁から離間して片持ち支持されており、前記第３ターゲットが、反対側の前記前壁または後壁から離間して片持ち支持されている請求項１２に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項２１】
前記第３ターゲットが、前記第１および第２ターゲットとの間隔を実質的に接近させて、前記エンクロージャ上部のコーナーをスパッタリング材料から保護し、前記コーナーが、前記上部エンクロージャ天井と上部エンクロージャ側壁とが接するところに形成されている請求項１２に記載のスパッタリングチャンバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、基材上に材料をマグネトロンスパッタリングするための方法および装置に関する。特に、本発明は、改良されたスパッタリングチャンバ設計に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリング蒸着は、基材上に薄膜を施すプロセスである。スパッタリングプロセスは一般に、制御環境を確立可能なスパッタリングチャンバ内で行われる。蒸着される材料を含む１つまたは複数のターゲットをスパッタリングチャンバ内に設置することができ、かつ、電源をターゲットに接続して、ターゲットの少なくとも一部にカソード電荷を印加することができる。これに対して正に帯電したアノードをスパッタリングチャンバ内でターゲットに近接して設置することができる。チャンバを真空とし、かつ、プラズマ気体をチャンバ内で安定化させる。プラズマのイオンがターゲット内への電荷によって加速され、これにより、ターゲットの粒子が物理的に（時には、プラズマ気体のイオンと組み合わされて化学的に）射出され、スパッタリングチャンバ内に位置する基材上に蒸着される。また、ターゲットの裏側にマグネットを設けて、プラズマの形成を助け、かつ、ターゲット表面に隣接した領域において該プラズマを集中させることも一般的である。
【０００３】
通例、回転可能な円筒形磁気増強ターゲットが用いられており、その中では、マグネットが、ターゲット表面の裏側に、概して被コーティング基材の方向に面して配置されており、これにより、被スパッタリング材料のより多くの部分を基材の方向へ導いている。被スパッタリング材料は一般に、ターゲットから垂直に離れる向きにマグネットの裏側領域へと放出されるが、材料は、ターゲットの磁気増強部から広角にスパッタされ、その後の気体拡散作用の結果、ある程度、被スパッタリング材料の向きは全方向へと変わる。したがって、すべての被スパッタリング材料が基材上に蒸着されるわけではない。残りの被スパッタリング材料は、被スパッタリング材料全体の約５〜１０％台であり得るが、これにより天井、壁、ならびに、端部ブロック、アノードおよび気体散布管といったチャンバ内に露出しているその他の表面を含んでいてもよい内部表面がコーティングされる。これを、「オーバーコーティング」ということがある。オーバーコーティングは、多くの理由から重大な問題である。上に触れたように、オーバーコーティングは、大量のコーティングが失われる原因となる。また、チャンバの内部表面からオーバーコーティングされた材料を定期的に除去する必要性を生じる。除去は、困難かつ時間がかかる。除去により、プロセスの休止時間が数時間以上に及ぶことになり、経済的に大変非効率的である。
【０００４】
これに加えて、スパッタリングチャンバの内部表面上に堆積したオーバーコーティングされた材料は、スパッタリングチャンバが典型的にさらされる加熱および冷却サイクル中に剥離することが多い。例えば、真空化されたスパッタリングチャンバのオーバーコーティングされた表面は、スパッタリング中に加熱されることが多い。スパッタリングを停止し、例えば、ターゲット交換のためにチャンバを閉じると、オーバーコーティングされたチャンバ表面は、冷却される。そして、被スパッタリング材料の薄片が、チャンバのオーバーコーティングされた表面から剥離し始めることがある。この剥離が起こる原因は、被蒸着材料の熱膨張係数が、スパッタリングチャンバの内部表面の熱膨張係数とは大きく異なることが多いからであると考えられている。スパッタリングチャンバが温度変化を経るにつれて、チャンバの内部表面上の凝縮物は、被スパッタリング材料の熱膨張係数に依存する第１の熱膨張率で膨張および収縮する。同時に、チャンバ表面は、チャンバ表面が形成されている材料の熱膨張係数に依存する第２の熱膨張率で膨張および収縮する。これらの率が異なると、オーバーコーティングされた材料内に応力が蓄積しかねず、そしてついにこの材料の粒子がチャンバの内部表面からはがれ落ちたり、ポンと外れたりする。これらオーバーコーティングの薄片は、コーティングされている基材上に落下する可能性があり、これにより、基材上に蒸着されるコーティングへの混入、ピンホールの形成、および、その他の欠陥による損傷が生じる。したがって、一旦、チャンバの操業を停止し、被スパッタリング材料の薄片が落下し始めると、多量に降り注ぐ剥離薄片が治まるまで、典型的にはスパッタリングを再開しない。あいにく、スパッタリング材料の薄片は、かなりの時間にわたってスパッタリングチャンバの内部表面から剥離するかもしれず、場合によっては、約１時間から２時間に及ぶこともある。産業用スパッタリングラインは、並外れて高価であるので、このさらなる休止時間により生産性が低下すると、非常に非効率的かつ費用がかかる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
スパッタリングチャンバの内部表面から落下する被スパッタリング材料の量を低減するよう適合されたスパッタリングチャンバが望ましいであろう。また、スパッタリングチャンバの側壁上に堆積する被スパッタリング材料がより少ないスパッタリングチャンバも望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、各々がその内部に少なくとも１つのマグネットを有する第１および第２のスパッタリングターゲットを有する第１の改良されたスパッタリングチャンバを提供する。マグネットは、ターゲットの長手中心軸の周りに弓形に配置されていることが好ましい。マグネットは、好ましくは、鉛直線に対して内向き、かつ、互いの方向に向かって設置されていることにより、チャンバの側壁上にスパッタリングされるオーバーコーティングがより少なくなり、より多くのスパッタリングがチャンバの中央底部の方向に向けられる。あるチャンバにおいて、鉛直線からのマグネットの回転度または向きは、第１および第２ターゲットについてそれぞれ、角度アルファ１および角度アルファ２によって規定されていてもよい。角度アルファ１および角度アルファ２は、ターゲットの中心軸を通る垂直面とターゲットの中心軸を通り、かつ、ターゲットのマグネットを二等分する平面との間の角度を測定することにより、回転度を定量化できる。
【０００７】
本発明に係る第２のチャンバにおいて、改良された剥離片シールドを提供する。剥離片シールドは、チャンバ内部およびチャンバ内のターゲットの方向に上向き、かつ、内向きに設置することができる。上向き、かつ、内向きに設置された剥離片シールドは、さもなければ被コーティング基材上にはがれ落ちる可能性のあるオーバーコーティングされたスパッタリング材料を保持する役割を果たすことができる。本発明のこの側面に係るあるチャンバにおいて、剥離片シールドは、上向き、かつ、内向きに湾曲しており、かつ、先端で途切れた弓形を有する。別の実施形態において、剥離片シールドは、チャンバの側壁とともに連続した弓形曲線を形成する。さらに別の実施形態において、剥離片シールドは、チャンバ内部の方向に上向き、かつ、内向きに延在した直線部分を有する略直線である。
【０００８】
発明の第３の側面において、第３ターゲットは、下側第１および第２ターゲットの間に上向きに配置することができる。第３ターゲットは、スパッタリングチャンバ内部の上側部分を、下方の第１および第２ターゲットにより蒸着されるスパッタリング材料から保護する役割を果たすことができる。第３上側ターゲットは、下方の第１および第２ターゲットと比べて、同じ大きさ、または、異なる大きさとすることができる。第３ターゲットは、第１および第２ターゲットとの間隔を接近させて、チャンバ内部の不要なスパッタリングおよびオーバーコーティングの量を低減することが好ましい。ある実施形態において、第１および第２下側ターゲットは、鉛直線に対して内向きに設置された弓形マグネットを有する一方、第３上側マグネットは、垂直に下向きに設置されている。第２および第３ターゲットは、チャンバ内部の一部を第１ターゲットから保護することができ、かつ、第１および第３ターゲットは、チャンバの一部を第２ターゲットから保護することができる。ある実施形態において、第１、第２および第３ターゲットは、二等辺三角形を形成する。別の実施形態において、第１、第２および第３ターゲットは、正三角形を形成する。ある実施形態において、ターゲットのうちの少なくとも１つは、前壁または後壁から離間して片持ち支持されている。別の実施形態において、下側第１および第２ターゲットは、後壁から離間して片持ち支持されている一方、第３上側ターゲットは、前壁から離間して片持ち支持されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下の詳細な説明は、図面を参照して解釈すべきである。該図面において、異なる図中の同様の構成要素には同一の番号を付している。必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではない該図面は、選択された実施形態を示しており、発明の範囲を限定するよう意図されてはいない。発明のいくつかの形態を示し、かつ、説明したが、その他の形態は、これから当業者にとって明らかとなるだろう。図面に示され、かつ、上に説明した実施形態は、例示目的のみに示され、かつ、後に記載するクレームに規定されている本発明の範囲を限定することを意図するものではないことは理解されるだろう。
【００１０】
図１は、上部４０と底部４２とを有する先行技術のスパッタリングチャンバ３０を示す。上部４０は一般に、内部４１と、天井４４と、側壁４８と、下側棚状出っ張りまたは剥離片シールド５２とを含む。剥離片シールド５２は、最内部または先端５６と棚状出っ張り部５４とを有することが見て取れるだろう。剥離片シールド５２は、天井４４に対して実質的に水平であることが見て取れ、かつ、一般に地面に対して水平である。オーバーコーティングスパッタリング材料６０は、剥離片シールド５２上、ならびに、剥離片シールド５２に隣接したコーナーおよび側壁部に蓄積することが見て取れるだろう。
【００１１】
スパッタリングチャンバ３０は、円筒形ターゲット３２を有することが見て取れるであろうし、各々が、ローラ３８上に配置されている基材３６の方向に下向きに設置された弓形マグネット３４を有する。スパッタリングチャンバの底部４２は、床４６と底部側壁５０とを有することが見て取れるだろう。使用時には、典型的に、スパッタリングチャンバ３０は、実質的に真空にされ、かつ、プラズマを形成するイオン化気体を含む。プラズマイオンは、円筒形スパッタリングターゲット３２に衝突することにより、ターゲット材料の粒子を物理的にたたき出す。雲状の射出された粒子またはプラズマ蒸気を、スパッタリングチャンバの内部４１で生成してもよい。スパッタリング中に、基材３６上にターゲット材料の粒子の薄膜を形成してもよい。図１を詳細に調べると分かるように、大量のオーバーコーティングスパッタリング材料が、スパッタリングチャンバの上部４０の側壁上および剥離片シールド５２上に形成される。背景の項で説明したように、この材料は、基材３６上に落下する可能性がある。
【００１２】
ここで図２を参照して、改良されたスパッタリングチャンバ１００の上部を示す。スパッタリングチャンバ１００は、長手中心軸１０６を有する第１ターゲット１０２と、長手中心軸１０７を有する第２ターゲット１０３とを有する。第１ターゲットは、中心軸１０６の周りに角度をなして（angularly）または弓形に配置された第１弓形マグネット１０４を有することが見て取れるだろう。好適な実施形態において、マグネット１０４は、湾曲した長尺の担体によって弓形にまとめて保たれているいくつかの別個の長尺棒形マグネットにより形成されている。マグネットのサブコンポーネントの棒は、側面から見ると矩形に見え、かつ、端部から見ると正方形に見えてもよい。マグネット１０４は、第１ターゲットの中心軸１０６を通って延在する線または平面１２０により二等分されることが見て取れるだろう。線または平面１２１は、第１ターゲットの中心軸１０６を通って垂直下向きに延在することが見て取れるだろう。マグネット１０４は、鉛直線に対して第２ターゲット１０３の方向に内側に向けられていることが見て取れるだろう。とりわけ、マグネット１０４を内側に向けることにより、平面１２０と平面１２１との間の第１角度アルファ１が形成されることが見て取れるだろう。したがって、角度アルファ１は、第１ターゲットマグネット１０４を内側に向けることにより形成される鉛直線からの角度を表している。
【００１３】
第２ターゲット１０３は、マグネットを二等分し、かつ、第２ターゲットの円筒軸１０７を通って延在する線または平面１２２によって同様に二等分されているマグネット１０５を有することが見て取れるだろう。線または平面１２３は、第２ターゲット中心軸１０７を通って垂直に延在していることが見て取れるだろう。第２角度アルファ２は、鉛直線に対して内向き、かつ、第１ターゲット１０２の方向に角をなすマグネット１０５の内向き回転度を表していることが見て取れるだろう。
【００１４】
したがって、マグネット１０４およびマグネット１０５はいずれも、図２の実施形態においてやや内向きにつけられていることが理解できる。発明のさまざまな実施形態において、角度アルファ１および角度アルファ２は、実質的に同一であっても、異なっていてもよい。好適な実施形態において、角度アルファ１および角度アルファ２は、互いに実質的に等しい。一実施形態において、角度アルファ１および角度アルファ２は、鉛直線から内向きに約１０°から４０°の間である。別の実施形態において、角度アルファ１および角度アルファ２は、鉛直線から内向きに約２０°から３５°の間である。さらに別の実施形態において、角度アルファ１および角度アルファ２は、鉛直線から内向きに約３０°である。たいていの場合、マグネット１０４およびマグネット１０５の両方を約３５度まで内向きにつけることが好ましいだろう。しかしながら、ターゲット１０２およびターゲット１０３の一方のみを、例えば、約３５度まで内向きにつけることが有利なこともある。
【００１５】
図２を詳細に調べると分かるように、マグネット１０４およびマグネット１０５を内向きに設置することにより、より多くのスパッタリング材料がスパッタリングチャンバの下側開口の中心方向へ、より少ない材料が側壁４８へ蒸着されるようになるだろう。側壁４８のオーバーコーティングが低減することにより、起こり得るオーバーコーティングの落下量が低減されると考えられる。
【００１６】
ここで図３Ａから図３Ｃを参照して、別のスパッタリングチャンバ２００の上部を示す。スパッタリングチャンバ２００は、天井２１０と、側壁２０８と、上向きかつ内向きに配置された剥離片シールド２１２とを含む。図３Ａにおいて２つの剥離片シールドが示されているが、チャンバ２００が、説明される性質の単一の剥離片シールドを代替的に備えていてもよいことは理解されるだろう。剥離片シールド２１２は、内向きの先端２１６と棚状出っ張り部２１４とを有することが見て取れるだろう。オーバーコーティング材料２１５は、剥離片シールド上に堆積することが見て取れるだろう。図３Ａに示されているスパッタリングチャンバは、各々がマグネット２０４を有する２つの円筒形ターゲット２０２を含んでいる。しかしながら、開示される剥離片シールドを有するスパッタリングチャンバにおいて、あらゆる数および種類のターゲットを備えることができることは理解されるだろう。剥離片シールドの数は、例えば、１または２とすることができ、かつ、剥離片シールドを円筒形または平面形状のいずれかとすることができる。
【００１７】
図３Ａの実施形態において、各剥離片シールド２１２の棚状出っ張り部２１４は、チャンバ側壁２０８と内側に鋭角をなす。この角度は、好ましくは約４５度から約８５度の間、より好ましくは約８０度から約５０度の間、おそらく最適には約６５度である。言い換えると、各シールド２１２の先端２１６は、チャンバ内において棚状出っ張り２１４がチャンバ側壁２０８から分岐する点より高い垂直位置にあることが好ましい。別の表現をすると、各シールド２１２の棚状出っ張り２１４は、チャンバ側壁２０８からシールドの内向き先端２１６へと傾斜した平面内に存在する。各シールドの棚状出っ張り２１４は、基材の走行方向を水平とすることができる場合に、基材走行路に対して、好ましくは約５度から約４５度の間、より好ましくは約１０度から約４０度の間、おそらく最適には約２５度の鋭角をなすことが好ましい。
【００１８】
図３Ｂは、図３Ａのスパッタリングチャンバ２００と類似の一実施形態の詳細図を示す。図３Ｂの実施形態において、側壁２０８は、上向きかつ内向きの先端２２２において途切れる弓形の上向きに湾曲した剥離片シールド２２０とコーナーを形成する。オーバーコーティング材料２１５は、剥離片シールド２２０の内部に堆積することが見て取れるだろう。図３Ｃはまた、側壁２０８が、上向きかつ内向きの先端２２６において途切れる湾曲した剥離片シールド２２４と連続した曲線を形成している、図３Ａのものと類似の実施形態を示している。材料２１５は、弓形の剥離片シールド２２４内に保たれていることが見て取れるだろう。
【００１９】
図３Ａ〜図３Ｃの実施形態における剥離片シールドが、チャンバ側壁から内向きに、かつ、概してターゲットの方向に延在していることは理解できる。したがって、各剥離片シールドの表面は、ターゲットに対して比較的小さいか、または、「平らな」角度をなす、すなわち、剥離片シールドから隣接したターゲットの中心軸へと延在する線または平面に対して小さい角度をなす。結果として、各剥離片シールド上に到達するスパッタリング材料の多くは、シールドの棚状出っ張り２１４に対して比較的小さい入射角を有することになる。したがって、スパッタリング材料は、図１に示されているような先行技術の剥離片シールドよりもゆっくりと本発明の剥離片シールド上に蓄積すると期待される。そのうえ、本発明の剥離片シールドは、たとえオーバーコーティング材料２１５がシールドから剥離し始めても、そのような材料をより多く保持するであろうと考えられている。例えば、剥離しているオーバーコーティング材料２１５の薄片は、シールドから垂直にポンと外れると期待されるであろう。したがって、本発明のシールドによれば、これらの薄片は、上向きに、かつ、幾分チャンバ側壁の方向にポンと外れ、好ましくは、基材上に落下するのではなく各シールドの棚状出っ張り２１４により再度捕捉される可能性がより高い。
【００２０】
好適な一実施形態において、図２Ａを参照して先に説明したような内側に向けられたマグネットを有する２つの円筒形ターゲットと、図３Ａ〜図３Ｃを参照して先に説明したような少なくとも１つの上向きかつ内向きに延在する剥離片シールドとを有するスパッタリングチャンバが提供される。この特徴の組み合わせによるスパッタリングチャンバは、剥離の低減の点で特に利益をもたらす。
【００２１】
図４Ａから図４Ｃは、本発明のさらに別の実施形態を示す。スパッタリングチャンバ３００は、天井４４と側壁２０８とを有する上部を含むことが見て取れるだろう。任意の剥離片シールド５２は、スパッタリングチャンバの上側部分の底部側面側コーナーに配置されていることが見て取れるだろう。スパッタリングチャンバ３００は、弓形マグネット３１１を有する第１下側ターゲット３１０と、第２弓形マグネット３１３を有する第２下側ターゲット３１２と、弓形マグネット３１５を有する第３上側ターゲット３１４とを有することが見て取れるだろう。第１、第２および第３ターゲットは、円筒形ターゲットであり、かつ、天井４４、側壁２０８および任意の剥離片シールド５２を有するスパッタリングエンクロージャ内に囲まれていることが見て取れるだろう。第１、第２および第３ターゲットは、それぞれ、長手中心軸３１６、３１７および３１８を有することが見て取れるだろう。
【００２２】
図４Ａを詳細に調べると分かるように、第３ターゲット３１４は、スパッタリングチャンバ３００の内部を、部分的に、スパッタリング材料のオーバーコーティングから保護する役割を果たすことができる。特に、チャンバの天井４４を保護してもよい。一実施形態において、第１ターゲット３１０および第２ターゲット３１２は、図２を参照して先に説明したように、垂直ではなく角度アルファ１および角度アルファ２だけ内向きに設置されているマグネット３１１およびマグネット３１２を有する。これは、３つのターゲットの概して中間の中央領域にプラズマを実質的に閉じ込める役割を果たす。これにより、側壁２０８上に堆積するオーバーコーティング材料の量がさらに低減される。示されている実施形態において、第３ターゲット３１４の存在により部分的に保護されているスパッタリングチャンバ３００の部分が、角度ベータにより示されている。したがって、本発明のカソード構成が保護作用をもたらし、これにより、天井４４と、上側コーナー３２０と、チャンバ側壁の上側部分とが、スパッタリングされたターゲット材料から保護されることが理解できる。ターゲット上に再度到達する材料は通常のスパッタリングプロセスにより除去可能であるので、実際上、露出の多いチャンバ表面の大部分が自己洗浄される。
【００２３】
ここで図４Ｂを参照して、図４Ａの３つのターゲットを詳細に示す。第１ターゲット３１０および第２ターゲット３１２は、「Ｒ」で示されている半径を有することが見て取れるだろう。示されている実施形態において、第３ターゲット３１４もまた、半径「Ｒ」を有しているが、実施形態によっては第１および第２ターゲットの半径と同一でなくともよい。第１ターゲット３１０のマグネット３１１は、鉛直線に対して角度アルファ１だけ内向きに置かれていることが見て取れ、第２ターゲット３１２は、鉛直線に対して角度アルファ２だけ内向きに置かれたマグネット３１３を有することが見て取れるだろう。上に述べたように、これは、チャンバの中央領域にプラズマを実質的に閉じ込める役割を果たし、かつ、結果としてスパッタリングチャンバの側壁上に堆積する材料が少なくなると考えられている。
【００２４】
示されている実施形態において、第３ターゲット３１４のマグネット３１５は、垂直にまっすぐ下向きに設置されている。一実施形態において、第１ターゲット３１０の軸を通り、かつ、第２ターゲット３１２の軸を通って延在する線または平面は、二等辺三角形の底辺を形成し、第３ターゲット３１４は、その二等辺三角形の頂点を形成する。別の実施形態において、第１ターゲット３１０と第２ターゲット３１２とは、正三角形の底辺を形成し、第３ターゲット３１４は、その正三角形の頂点を形成する。さらに別の実施形態において、第３ターゲット３１４は、第１ターゲット３１０および第２ターゲット３１２に実質的に接近して配置されている。すなわち、第３ターゲットの２つの最外側面部分（２つの対向するチャンバ側壁２０８にそれぞれもっとも近い２つの対向する側面）は、隣接する第１または第２ターゲットの最内側面部分よりも、隣接するチャンバ側壁に近いか、または、等しい距離とすることができる。代替的に、または、これに加えて、第３ターゲットの最底側面部分（基材走行路にもっとも近い底部側面）は、第１または第２ターゲットの最上側面部分よりも、基材走行路に近いか、または、等しい距離とすることができる。
【００２５】
第１ターゲット３１０は外側表面３４１を有し、第２ターゲット３１２は外側表面３４２を有し、かつ、第３ターゲット３１４は外側表面３４３を有する。第１ターゲット３１０は、第３ターゲット３１４から距離「Ｄ」のところに配置されていることが見て取れるだろう。この距離「Ｄ」は、外側表面３４１と外側表面３４３との間の最短距離として測定される。同様に、第２ターゲット３１２は、第３ターゲット３１４から距離「Ｄ」のところに配置されていることが見て取れるだろう。この距離「Ｄ」は、外側表面３４２と外側表面３４３との間の最短距離として測定される。
【００２６】
図４Ｂを参照することにより、さまざまな保護領域が理解できる。第２ターゲット３１２は、第１ターゲット３１０および第３ターゲット３１４から保護される領域３３４を形成することが見て取れるだろう。同様に、第１ターゲット３１０は、第２ターゲット３１２および第３ターゲット３１４から保護される領域３３５を形成することが見て取れるだろう。最後に、第３ターゲット３１４は、第１ターゲット３１０および第２ターゲット３１２から保護される領域３３６を形成することが見て取れるだろう。したがって、スパッタリングチャンバの内部壁を、内部に形成されるスパッタリングオーバーコーティング材料からどのように実質的に保護することができるのかが理解できる。そのうえ、この実施形態の３つのターゲットは、円筒形ターゲットであることが有利であることが理解できる。というのも、上に述べたように、ターゲットの間隔を接近させやすくなるからである。
【００２７】
好適な一実施形態において、図４Ａに示されているようなスパッタリングチャンバは、ターゲットの方向に概して内向きかつ上向きに延在する剥離片シールドをも備えている。この性質の剥離片シールドは、すでに説明されており、かつ、円筒形ターゲットを３つ備えた上記配置と組み合わせて提供されると特に有利である。したがって、好適な一実施形態において、スパッタリングチャンバは、両方の特徴を備える。
【００２８】
図４Ｃは、図４Ａのチャンバ３００のある一特定の実施形態の横側面図である。図４Ｃにおいて、チャンバ３００は、天井４４と、前側壁３５０と、後壁３５１とを有することが見て取れるだろう。第１片持ち支持体または「端部ブロック」３５２は、第１ターゲット３１０を支持していることが見て取れるだろう。（図４Ｃでは示されていない）第２ターゲットもまた、このように、かつ、第１ターゲットと同じチャンバ側壁から片持ち支持されていてもよい。第３片持ち支持体３５３は、第３ターゲット３１４を支持していることが見て取れるだろう。この性質の片持ち円筒形回転マグネトロンは、ベルギー国ザルテにあるシンバコ、Ｎ．Ｖ．（Sinvaco, N.V.）から市販されている。望ましい場合は、各ターゲットは、代替的に、１つの端部ブロックが各ターゲットの各端部を支持する従来のダブル端部ブロックにより支持することもできる。示されている実施形態において、第１および第２ターゲットは、チャンバの前壁３５０から離間して片持ち支持されている一方、第３ターゲットは、チャンバの後壁３５１から離間して片持ち支持されている。ただし、これは決して必須ではない。ローラ３５４上に配置されている基材３５６に対するターゲット３１０、３１２および３１４の向きは、図４Ｃを見ることにより理解できる。
【００２９】
先に示した本発明の実施形態は、さまざまな部分においてチャンバ内部にオーバーコーティングスパッタリング材料が形成されること、および／または、側壁に堆積するオーバーコーティングスパッタリング材料をよりよく保持することに対して、改良されたスパッタリングチャンバを形成する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、被コーティング基材の上方に配置された２つの円筒形ターゲットと、その上にオーバーコーティング材料が堆積した水平棚状出っ張りまたは剥離片シールドとを有する先行技術のスパッタリングチャンバの端面線図である。
【図２】図２は、鉛直線に対して互いの方向に向かって内側に向けられた弓形ターゲットマグネットを含むスパッタリングチャンバの断面端面線図である。
【図３Ａ】図３Ａは、チャンバ内部の方向に上向きかつ内向きに設置された剥離片シールドまたは棚状出っ張りを有するスパッタリングチャンバの断面端面線図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、内向きかつ上向きに設置された弓形剥離片シールドを有する、図３Ａのものと類似の別の実施形態の詳細図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、チャンバ内部の方向に上向きかつ内向きに設置され、かつ、チャンバ側壁とともに連続的弓形を形成するスパッタリングチャンバ剥離片シールドの詳細図である。
【図４Ａ】図４Ａは、第１および第２ターゲットを有し、かつ、スパッタリングチャンバ側壁の一部をオーバーコーティングから保護するよう第１および第２ターゲットの内側かつ上側に配置された第３ターゲットをさらに有するスパッタリングチャンバの横断面端面線図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、３つのターゲットの相対寸法および間隔の一例を示す、４Ａの３つのターゲットの詳細線図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、ターゲットが前壁および後壁から離間して片持ち支持されていることを示す、図４Ａのスパッタリングチャンバの側面線図である。
【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３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【国際調査報告】
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