(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタリングチャンバ内に回転する磁界を発生させる磁界発生装置を有する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）金属製バッキングプレートであって、
（ｉ）内側半径及び外側半径を有し、各々が、前記バッキングプレートの前記内側半径から前記パッキングプレートの前記外側半径まで延びる複数のカーブした溝を持つ背面を持ち、
（ii）熱伝導率が少なくとも２００Ｗ／ｍＫで、
（iii）電気抵抗率が２から５μΩｃｍである、
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スパッタリングプレートと、
を備え、該スパッタリングプレートは、
（ｉ）スパッタリング面を備える平面を有する円柱状メサ、及び
（ii）上記円柱状メサを取り巻く環状の傾斜リム
を含むものである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は、２２０から４００Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する請求項１に記載のターゲット。
【請求項３】
上記バッキングプレートは、次の特性、
（ｉ）銅−クロム合金、及び
（ii）Ｃ１８０００又はＣ１８２００で構成される銅−クロム合金、
の１つを含む請求項１に記載のターゲット。
【請求項４】
上記カーブした溝は、
カーブした半径方向溝である、
請求項１に記載のターゲット。
【請求項５】
上記環状リムは、上記円柱状メサの平面に対して少なくとも８°の角度で傾斜される、
請求項１に記載のターゲット。
【請求項６】
熱伝達流体を保持できるハウジングを含むと共に、該ハウジング内に複数の回転可能な磁石を含む熱交換器を更に備えた、請求項１に記載のターゲット。
【請求項７】
上記スパッタリングプレートはチタンで構成される、請求項１に記載のターゲット。
【請求項８】
請求項１に記載のスパッタリングターゲットを備えたスパッタリングチャンバにおいて、
（１）請求項１に記載のスパッタリングターゲットが装着され、更に、
（２）上記スパッタリングターゲットに対向した基板支持体と、
（３）上記スパッタリングチャンバにガスを導入するガス分配器と、
（４）上記スパッタリングターゲットをスパッタさせるプラズマを形成するようにガスにエネルギを与えるガスエナジャイザーと、
（５）上記スパッタリングチャンバからガスを排気するガス排気口と、
（６）前記スパッタリングチャンバ内に回転する磁界を発生させる磁界発生装置と、
を備えたスパッタリングチャンバ。
【請求項９】
スパッタリングチャンバのための、前記チャンバ内に回転する磁界を発生させる磁界発生装置スパッタリングターゲットにおいて、
（ａ）内側半径及び外側半径を有し、各々が、前記内側半径から前記外側半径まで延びる複数のカーブした溝をもつ背面を含む金属性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スパッタリングプレートと、
を備え、該スパッタリングプレートは、
（ｉ）スパッタリング面を有する平面を有する円柱状メサ、及び
（ii）上記円柱状メサを取り巻く環状の傾斜リム
を含むものであるスパッタリングターゲット。
【請求項１０】
上記バッキングプレートは、少なくとも４個の溝を含む請求項９に記載のターゲット。
【請求項１１】
上記バッキングプレートは、熱伝導率が少なくとも２００Ｗ／ｍＫで、電気抵抗率が２から５μΩｃｍである、請求項９に記載のターゲット。
【請求項１２】
請求項９に記載のスパッタリングターゲットを備えたスパッタリングチャンバにおいて、
（１）請求項９に記載のスパッタリングターゲットが装着され、更に、
（２）上記スパッタリングターゲットに対向した基板支持体と、
（３）上記スパッタリングチャンバにガスを導入するガス分配器と、
（４）上記スパッタリングターゲットをスパッタさせるプラズマを形成するようにガスにエネルギを与えるガスエナジャイザーと、
（５）上記スパッタリングチャンバからガスを排気するガス排気口と、
（６）前記スパッタリングチャンバ内に回転する磁界を発生させる磁界発生装置と、
を備えたスパッタリングチャンバ。
【請求項１３】
（ａ）前面及び、各々がバッキングプレートの内側半径から前記バッキングプレートの外側半径まで延び、バッキングプレートの半径をＲとすると０．３Ｒから０．８Ｒまで延びる複数のカーブした溝をもつ背面を含む、熱伝導率が少なくとも２００Ｗ／ｍＫで、電気抵抗率が２から５μΩｃｍであるバッキングプレートと、該バッキングプレートの前面に装着された、スパッタリング面を備えるスパッタリングプレートとで構成された金属製スパッタリングターゲットと、
（ｂ）上記スパッタリングターゲットに対向する基板支持体と、
（ｃ）上記ターゲットの上記背面の周りにあって熱伝達流体を保持できるハウジングを含む熱交換器と、
（ｄ）上記バッキングプレートの上記背面の周りに位置された、前記スパッタリング面に対して回転する磁界を発生させることが可能な複数の回転可能な磁石を含む磁界発生装置と、
（ｅ）上記スパッタリングチャンバにガスを導入するガス分配器と、
（ｆ）上記スパッタリングターゲットをスパッタさせるプラズマを形成するようにガスにエネルギを与えるガスエナジャイザーと、
（ｇ）上記スパッタリングチャンバからガスを排気するガス排気口と、
を備えたスパッタリングチャンバ。
【請求項１４】
上記磁界発生装置は、磁石が異なる磁束を有する回転可能な磁石を備えた、請求項１３に記載のチャンバ。
【請求項１５】
上記溝は、
カーブした半径方向溝である、
請求項１３に記載のチャンバ。
【発明の詳細な説明】
【相互参照】
【０００１】
本出願は、（ｉ）２００５年１１月２５日に出願された“TARGET AND PROCESS KIT FOR TITANIUM SPUTTERING CHAMBER”と題するプロビジョナル特許出願第６０／７３９，６５８号、及び（ii）２００６年３月３０日に出願された“TARGET AND PROCESS KIT COMPONENTS FOR SPUTTERING CHAMBER”と題するプロビジョナル特許出願第６０／７８８，３７８号の、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）のもとでの出願日の利益を請求する。両プロビジョナル特許出願は、その全体を参考としてここに援用する。
【背景】
【０００２】
本発明の実施形態は、スパッタリングチャンバのためのターゲットに係る。
【０００３】
集積回路及びディスプレイの製造においては、半導体ウェハ又はディスプレイパネルのような基板がプロセスチャンバに入れられ、基板に材料を堆積するか又は基板をエッチングするための処理条件がチャンバにセットされる。典型的なチャンバは、プラズマゾーンを包囲するエンクロージャー壁と、基板を支持するための基板支持体と、チャンバにプロセスガスを供給するためのガス供給源と、基板を処理するためのガスにエネルギを与えるガスエナジャイザーと、ガス圧力を維持するためのガス排気口とを備えている。このようなチャンバは、例えば、スパッタリング（ＰＶＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、及びエッチングチャンバを含むことができる。スパッタリングチャンバでは、ターゲットがスパッタされて、そのスパッタされたターゲット材料を、ターゲットに対向する基板に堆積させる。スパッタリングプロセスでは、不活性ガス及び／又は反応ガスで構成されたプロセスガスがチャンバへ供給され、ターゲット及び基板が互いに電気的にバイアスされて、エネルギに満ちたイオンを形成し、これらイオンがターゲットに衝撃を与えて、スパッタ材料をターゲットからたたき出し、基板上に膜として堆積させる。マグネトロンスパッタリングチャンバでは、磁界発生装置がターゲットの周りの磁界を整形し、ターゲットのスパッタリングを改善する。
【０００４】
これらのスパッタリングプロセスにおいては、ターゲットのある領域が、他の領域よりも高いスパッタリング率でしばしばスパッタリングされ、ターゲット面の不均一なスパッタリングを生じさせる。例えば、不均一なターゲットスパッタリングは、エネルギが与えられたガスイオンをターゲット面の周りに閉じ込め又はかき混ぜるのに使用される輪郭付けされた磁界から生じ得る。この輪郭付けされた磁界は、ターゲット材料をターゲットの特定領域においてより高い率でスパッタリングさせ、多数のプロセスサイクルの運転の後にターゲットにスパッタ溝を形成することになる。このような溝がターゲットに形成されることは、基板にわたりスパッタ材料を実質的に不均一に堆積させるので、望ましくない。ターゲットのスパッタリングプレートがバッキングプレートから熱膨張ストレスのために剥離(debond)するときには、別の問題が生じる。これらのストレス及び剥離の原因は、正確に分かっていない。
【０００５】
スパッタリングプロセスにおいて、ターゲットからスパッタされた材料がチャンバの内面、例えば、チャンバ壁及び部品の面に蓄積するのは、望ましくない。というのは、蓄積された堆積物が剥がれ落ちて基板を汚染するか又はチャンバ壁とターゲットとの間に電気的短絡を引き起こす場合がある。従って、スパッタリングチャンバには、基板支持体及びチャンバ側壁の周りに配列されて、ターゲットからのスパッタリング堆積物を受け入れ、これら堆積物がチャンバ壁や他の部品面に蓄積しないようにする部品を有するプロセスキットも含まれる。定期的に、これらプロセスキット部品は、清掃のために分解されてチャンバから取り外される。しかしながら、プロセスキット部品に蓄積するスパッタされた堆積物も、プロセスサイクル中に発生する熱ストレスから、清掃サイクルと清掃サイクルとの間に剥がれ落ちることがある。チャンバ内の剥がれ落ちた堆積物は、基板を汚染し得るので、望ましくない。この問題を解消するために、より短い時間間隔でキット部品を清掃すべくチャンバを停止することができるが、それにより生じるチャンバ休止時間は、処理コストを更に増加させる。従って、大量の蓄積された堆積物を受け入れて許容し、それらが互いに又は基板にくっついたりせず、又は処理中に蓄積した堆積物が剥がれ落ちたりしないように設計されたプロセスキット部品が要望される。また、ターゲットが、プロセスキット部品におけるスパッタ堆積物の形成を減少する形状とされることも要望される。
【０００６】
以下の説明、特許請求の範囲、及び添付図面は、種々の特徴の実施形態を例示するもので、これら特徴は、それ自体でも使用できるし又は他の特徴と組み合せて使用することもでき、更に、添付図面に示された例示的形態に限定されるものではない。
【説明】
【０００７】
スパッタリングプロセスチャンバに使用して、スパッタされた材料を基板に堆積するのに使用できるスパッタリングターゲット１３６の一実施形態が図１及び２に示されている。ターゲット１３６のスパッタリングプレート１３７のスパッタリング面１３５は、図９のチャンバ実施形態に示すように、チャンバ１００における処理中に基板１０４に対向するように位置される。１つの変形例では、スパッタリングプレート１３７は、基板１０４の平面に平行な平面を形成するスパッタリング面１３５を有する中央の円柱状メサ１４３を備えている。環状の傾斜したリム１４５が円柱状メサ１４３を取り巻いている。１つの変形例では、環状リム１４５は、円柱状メサ１４３の平面に対して、少なくとも約８°、例えば、約１０°から約２０°、例えば、１５°の角度で傾斜されている。段１３３を有する周囲の傾斜側壁１４６が環状リム１４５を取り巻いている。周囲の側壁１４６は、円柱状メサ１４３の平面に対して、少なくとも約６０°、例えば、約７５°から約８５°の角度で傾斜されている。１つの変形例では、段１３３は、突起１２９とくぼみ１３１との間に生じ、また、段１３３は、面１２９、１３１を約３５°のカットバック角度で接合する。図９及び９Ａに示すように、環状の傾斜リム１４５と、チャンバ１００の上部シールド１４７に隣接する側壁１４６との複雑な形状は、入り組んだギャップ１４９を形成し、このギャップは、これを通るスパッタ種子又はプラズマ種子の通過を妨げる迷路として働く。
【０００８】
スパッタリングプレート１３７は、金属又は金属化合物で構成される。例えば、スパッタリングプレート１３７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、又はタンタルのような金属でよい。また、スパッタリングプレート１３７は、例えば、窒化タンタル、窒化タングステン、又は窒化チタンのような金属化合物でもよい。１つの変形例では、スパッタリングプレート１３７は、チタンを、例えば、少なくとも約９９．９％、又は少なくとも約９９．９９％の高い純度レベルで含む。
【０００９】
スパッタリングプレート１３７は、このスパッタリングプレート１３７を支持するための支持面１５１と、スパッタリングプレート１３７の半径を越えて延びる周囲棚１５４とを有するバッキングプレート１４１に装着される。周囲棚１５４は、チャンバ１００のアイソレータ１４４（図９）に載せられる外部足１５５を備えている。アイソレータ１４４は、バッキングプレート１４１をチャンバ１００から電気的に隔離及び分離するもので、通常は、酸化アルミニウムのようなセラミック材料から作られたリングである。周囲棚１５４は、ターゲット１３６とアイソレータ１４４との間のギャップ１４９を経てスパッタ材料及びプラズマ種子が流れ又は移動するのを防止し、低い角度のスパッタ堆積物がギャップ１４９へ貫通するのを妨げる形状とされる。
【００１０】
１つの変形例では、バッキングプレート１４１は、ステンレススチール又はアルミニウムのような金属で作られる。別の変形例では、バッキングプレート１４１は、例えば、約５９から約６２ｗｔ％の量の銅と、約３８％から約４１％の量の亜鉛とを含む銅−亜鉛で構成される。この銅−亜鉛は、反磁性であり、その抵抗率は、温度と共に変化しない。この銅−亜鉛は、熱伝導率が約１３０ｗ／ｍＫであり、また、電気抵抗率が約６．８μΩｃｍである。一実施形態では、２枚のプレート１３７、１４１を互いの上に載せて、通常、少なくとも約２００℃の適当な温度に加熱することにより、スパッタリングプレート１３７がバッキングプレート１４１に拡散ボンディングで装着される。
【００１１】
ターゲット１３６の更に別の変形例では、ターゲットのバッキングプレート１４１を、高い熱伝導率及び／又は低い電気抵抗率を有する材料から作ることにより、ターゲット１３６における浸食溝及びマイクロクラックを減少できると決定された。スパッタリングチャンバ１００が磁界発生装置１０２（図９のチャンバの実施形態に示すような）を有する場合に、回転移動する磁界は、図３Ａ１から図３Ａ３に示すように、浸食溝１２１と、この浸食溝１２１から下方に延びるマイクロクラック１２３とを形成させると決定された。図３Ａ１は、３０００個の基板のバッチを処理する間に８００ｋＷ時のプラズマに露出されたスパッタリングターゲットのスパッタリング面１３５に生じる円形の浸食溝１２１を示し、図３Ａ２及び３Ａ３は、浸食溝１２１及びマイクロクラック１２３を更に詳細に示している。図４Ａは、ターゲットの表面上の浸食溝１２１から下方に延びる複数のマイクロクラック１２３を有するターゲット１３６の研磨されたサンプルの写真である。図４Ｂは、約４１８１ミクロン深さのマイクロクラック１２３の１つを示す拡大ＳＥＭ写真である。マイクロクラック１２３及び浸食溝１２１は、多数の基板を処理した後にターゲット１３５のこれら領域からのスパッタリングを非均一にすると共に、スパッタリング特性を悪化させる場合がある。その結果、ターゲットを、より頻繁に交換しなければならず、例えば、少数の基板１０４を処理しただけで交換しなければならず、これは、望ましくない。
【００１２】
１つの方法において、浸食溝の問題は、スパッタリングプレート１３７及びバッキングプレート１４１の両方で形成されるターゲット１３６に発生する熱を消散するに充分なほど高い熱伝導率を有する材料で作られたバッキングプレート１４１を使用することにより緩和される。熱は、これらのプレートに生じる渦電流から発生されると共に、プラズマからのエネルギに富んだイオンがターゲット１３６のスパッタリング面１３６に衝撃を与えることからも発生される。より高い熱伝導率のバッキングプレートは、ターゲット１３６に発生する熱を周囲の構造物又は熱交換器へ消散するのを許容し、熱交換器は、バッキングプレート１４１の後方に装着されてもよいし、又はバッキングプレート１４１自体の中にあってもよい。例えば、バッキングプレート１４１は、熱伝達流体を循環するためのチャンネル（図示せず）を備えることができる。バッキングプレート１４１の適当な高い熱伝導率は、少なくとも約２００Ｗ／ｍＫ、例えば、約２２０から約４００Ｗ／ｍＫであると決定されている。このような熱伝導率レベルでは、ターゲットに発生する熱をより効率的に消散することで、より長いプロセス時間周期にわたりターゲットを動作することが許される。
【００１３】
また、バッキングプレート１４１は、浸食溝の発生を減少しつつ、長い時間周期にわたるターゲット１３６の動作を許容すると分かっている希望の範囲内の電気抵抗率を有するように設計することもできる。電気抵抗率は、スパッタリング中にターゲットを電気的にバイアスし又は荷電するのを許容するには、充分低くなければならない。しかしながら、電気抵抗率は、また、ターゲット１３６における渦電流の作用を減少するには、充分高くなければならない。というのは、ターゲット１３６を通る経路に沿って進行する渦電流により発生される熱が、その経路に沿って遭遇する電気抵抗に比例するからである。１つの変形例では、バッキングプレート１４１の電気抵抗率は、約２から約５μΩｃｍ、又は約２．２から約４．１μΩｃｍでなければならないと決定されている。
【００１４】
所望の熱伝導率及び電気抵抗率を有する金属合金から作られるバッキングプレート１４１は、例えば、銅−クロムで構成されるバッキングプレート１４１である。この銅−クロムは、温度と共に変化する電気抵抗率を有する常磁性材料である。このような変化は、望ましくない。というのは、材料の特性を変化させ、ひいては、スパッタリング特性を変化させるからである。しかしながら、銅−クロムの抵抗率は、その温度が、通常のスパッタリングプロセス温度を越えるに充分なほど高い６００℃を越えるまで変化しない。Ｃ−１８００００温度は、４００℃より高い。１つの変形例において、銅−クロム合金は、銅対クロムの比が約８０：１から約１６５：１である。銅−クロム合金は、約９８．５ｗｔ％から約９９．１ｗｔ％の銅と、約０．６ｗｔ％から約１．２ｗｔ％のクロムで構成される。銅−クロム合金は、熱伝導率が約３４０Ｗ／ｍＫで、電気抵抗率が約２．２μΩｃｍである。１つの変形例では、銅−クロム合金は、Ｃ−１８０００又はＣ−１８２００で構成される。Ｃ−１８０００合金は、熱伝導率が約２２５Ｗ／ｍＫで、電気抵抗率が約４．１μΩｃｍである。
【００１５】
高い熱伝導率及び低い抵抗率を有する材料で作られたバッキングプレート１４１と組み合せるか、又は別々に及びそれ自体で使用できる別の変形例では、バッキングプレート１４１は、１つ以上の溝１２７を有する背面１２６を備えている。例えば、環状溝である溝１２７を伴うバッキングプレート１４１の１つの変形例が図５Ａに示されている。この変形例では、溝１２７は、バッキングプレート１４１の半径をＲとすれば、約０．３Ｒから約０．８Ｒまで延びる半径で配置される。この範囲の半径では、溝１２７は、環状浸食溝１２１に対応する領域の真向かいのターゲット１３６の背面１４１に対応する重要な環状領域に効率的な冷却を与えると決定されている。半径約２５０ｍｍのサイズのバッキングプレート１４１の場合に、適当な溝１２７は、中心半径が約７５から約２００ｍｍというサイズである。溝１２７は、溝１２７の外側半径と内側半径との間の距離ｒが約２から約１０ｍｍ、例えば、約６ｍｍである。１つの変形例では、溝１２７の外側半径からバッキングプレート１４１の周囲までの距離が約５０から約１００ｍｍである。
【００１６】
別の変形例では、バッキングプレート１４１は、互いに離間された複数の溝１２７をもつ背面１２６を備え、その変形例が図５Ｂに示されている。１つの変形例では、溝１２７は、同心的で、環状で、互いに離間され且つ峰１２９により分離され、これらの峰は、背面１４１からの熱を良好に消散するように協働的に機能して、ターゲット１３６全体をスパッタリング処理中に低い温度で動作させる。１つの変形例では、背面１２６は、少なくとも４つの溝を有し、例えば、約３個から約２０個の溝を有し、１つの変形例では、９個の溝を有する。各溝１２７は、ｒ（特定の溝１２７の外側半径とその内側半径との間の距離）が約２から約１０ｍｍ、例えば、約６ｍｍである。峰１２９は、その巾が約２から約１０ｍｍ、例えば、約６ｍｍである。図５Ｂは、５つの溝１２９が同心的で且つ環状にされ、それらの間に４つの峰１２７が介在する背面を示している。図５Ｃは、３つの同心的な環状溝１２７を有し、それらの間に２つの峰１２９をもつスパッタリングターゲット１３６の一実施形態の背面１２６を示す上面図である。
【００１７】
溝１２７及び峰１２９は、他のパターン、例えば、長方形の格子パターン、鶏の足パターン、又は背面１２６を横切って延びる単純な直線を有することもできる。図６Ａは、主として半径方向に沿って延びるカーブした半径方向溝１２７ａである複数の溝１２７を有するスパッタリングターゲットの一実施形態の背側の上面図である。図６Ａの変形例では、溝１２７は、矢印１２８で示すチャンバ内の回転磁石の方向に対して凸状となるようにカーブしている。図６Ｂの変形例では、溝１２７は、まっすぐな半径方向の溝１２７ｂであり、半径方向に沿ってまっすぐに向けられる。まっすぐな半径方向の溝１２７ｂは、背面１２６の中心で合流する。図６Ｂ１は、図６Ｂのターゲットの側面断面図であり、溝１２７の一般的な長方形断面を示している。しかしながら、溝の先端１２７ｃは、図６Ｂ２に示すように、表面１２６に到達するときに先細になるカーブした断面を有する。図６Ａ及び６Ｂにおいて複数の溝１２７間のエリアは、浸食エリア１１９である。
【００１８】
ターゲット１３６の異なる実施形態から得られる予期せぬ結果が、モデリング及び実験結果から実証された。テーブル１は、シミュレーションされる定常ターゲット温度、そり及びストレスを決定するために、異なる厚みをもち、異なる材料で作られたバッキングプレート１４１を有し、且つ溝をもったりもたなかったりするチタンターゲット１３６で行われたシミュレーションモデリング調査の結果を示す。限定エレメント分析モデリングプログラムを使用して、シミュレーションされるスパッタリングプロセス条件においてターゲットに対する二次元定常熱ストレスモデリングを決定した。モデリングプログラムは、ＡＮＳＹＳ１０．０であった。コンピュータシミュレーションでテストされる変数は、（１）ターゲットの厚み、（２）バッキングプレートに使用される材料、及び（３）バッキングプレートの特定設計を含む。１２．７ｍｍ（０．５インチ）、８．８９ｍｍ（０．３５インチ）及び６．３５ｍｍ（０．２５インチ）を含む３つのターゲット厚み値がテストされた。テストされたバッキングプレート１４１の２つの形式は、銅−亜鉛及び銅−クロムプレートであった。バッキングプレート１４１は、平坦面、単一の環状溝、又は複数の溝のいずれかを有するものであった。これらの変数は、異なるターゲット最大温度、ターゲット最大そり値、及び最大熱ストレス値を生じた。
【００１９】
【表１】
0005661983.tif 000002
【００２０】
バッキングプレート１４１の特性は、シミュレーションされるスパッタリングプロセスの間にターゲット１３６が到達する定常温度を著しく変化させることが決定された。例えば、テーブルＩに示すように、厚みが１２．７ｍｍのターゲット１３６と、平坦な背面をもつ銅−亜鉛合金で作られたバッキングプレート１４１とを使用した実施例１は、３６０℃のターゲット温度、０．８８ｍｍのそり、及び９７ＭＰａの熱ストレスを与えた。これに対して、銅−クロム合金で作られたバッキングプレート１４１を、厚みが８．９ｍｍのターゲット１３６と共に使用し、且つ背面１２６に複数の溝１２９を有する実施例９は、２３２℃の最も低いターゲット温度、０．９３ｍｍのそり、及び７７ＭＰａの熱ストレスを与えた。従って、実施例１のプレートより薄い８．８９ｍｍ（０．３５インチ）のターゲット厚みを有し、熱伝導性の良い銅−クロムで作られ、且つ背面１２６に複数の溝１２９を有した実施例９により、２３２℃の最も低いターゲット温度が得られた。
【００２１】
これらの結果から、銅−亜鉛ではなく銅−クロムで構成されたバッキングプレート１４１は、他の全ての変数が等しい状態で、非常に低いシミュレーション運転ターゲット温度を生じることが決定された。また、最大ターゲット温度は、平坦面ではなく単一の溝を背面に有するバッキングプレートの場合に低いものであった。また、実施例９のように複数の溝１２９を有するバッキングプレート１４１は、実施例７のように単一の溝を有するバッキングプレート１４１より低いターゲット温度を生じた。従って、ターゲット１３６の１つの望ましい変形例は、８．９ｍｍ（０．３５インチ）の厚みを有し、許容レベルのそり及びストレスで驚くほど低いターゲット温度を生じ、銅−クロムで作られたバッキングプレート１４１を有し、複数の溝１２９を有するものであった。図７は、銅−クロムで作られたバッキングプレート１４１を有し、背面１２６に複数の溝１２９が設けられた望ましいターゲット１３６について、同じ二次元定常熱モデルにより発生された断面温度プロフィールを示す。バッキングプレート１４１の背面１２６上で、複数の溝１２９の下に、最も高温のエリア１１３が生じる。複数の溝１２９から最も遠く離れたエリアに、最も低音のエリア１１１が生じる。
【００２２】
【表２】
0005661983.tif 000003
【００２３】
テーブルIIは、銅−亜鉛又は銅−クロムから作られたバッキングプレート１４１を有するターゲット１３６であって、４つの異なる厚みの１つを有し、且つターゲット１３６の背面１２６が平坦であるか、単一の溝１２９をもつか、又は複数の溝１２９をもつようなチタンターゲットから得た実際のスパッタリングプロセスデータを示す。チャンバ内で処理される基板のバッチのうちの単一基板にスパッタ堆積するための合計スパッタプロセス時間は、ターゲット１３６に浸食溝及びマイクロクラックを形成するに充分なほど高い温度にターゲット１３６が到達しないようにセットされた。従って、銅−亜鉛で作られ且つ平坦面又は単一溝１２９を有するバッキングプレート１４１をターゲット１３６が備えた実施例１及び２においては、基板当りのプラズマスパッタリング時間が、各々、２０秒及び３０秒に制限される。これは、実施例１の場合に１６０Å、また、実施例２の場合に２４０Åの堆積厚みを与えた。これに対して、実施例３及び４のように、銅−クロムで作られ且つ複数の溝１２９を有するバッキングプレート１４１を備えたターゲット１３６は、このターゲット１３６に浸食溝１２１を形成するおそれなく、４０秒より大きな基板当りの長い合計スパッタリングプラズマ処理時間を許容した。これは、実施例３及び４のターゲットが、実施例１及び２のターゲットより、スパッタリング運転中に低い定常温度を与えるからである。その結果、実施例３及び４は、３２０Åの非常に高い堆積レベルを与え、これは、実施例１及び２のターゲットで与えられる基板当りの合計堆積厚みより約１．５倍から２倍大きいことに対応する。
【００２４】
更に別の変形例では、ターゲット１３６の周囲棚１５４に保護コーティングが被覆され、例えば、図１に示すように二重ワイヤアークスプレーのアルミニウムコーティング１５７が被覆される。被覆の前に、周囲棚１５４が脱脂されて、炭化シリコン円板で研磨され、２００から３００マイクロインチの粗面度を得る。コーティング１５７は、スパッタリングプレート１３７の周囲側壁１４６及びバッキングプレート１４１の周囲棚１５４を覆うように延びる。コーティング１５１は、最終的粗面度が７００±２００マイクロインチであり、厚みが約５から約１０ミルである。コーティング１５７は、ターゲット１３６のエッジを保護し、スパッタされた材料の良好な接着性を与え、且つこれらの面から材料が剥がれるのを減少する。
【００２５】
スパッタリングチャンバ１００のためのプロセスキット２００は、例えば、スパッタリング堆積物を部品の表面から清掃したり、浸食した部品を交換又は修理したり、或いはチャンバを異なるプロセスに適応させたりするために、チャンバ１００から取り外すことのできる種々の部品を備えている。１つの変形例において、プロセスキット２００は、図８に示すように、基板のオーバーハングエッジ２０６の手前で終了する基板支持体１３０の周囲壁１３９の周りに配置するためのリングアッセンブリ２０２を備えている。このリングアッセンブリ２０２は、堆積リング２０８及びカバーリング２１２を備え、これらのリングは、支持体１３０の周囲壁１３９又は基板１０４のオーバーハングエッジ２０６にスパッタ堆積物が形成されるのを減少するように互いに協働する。
【００２６】
堆積リング２０８は、このリングの露出面からスパッタ堆積物を清掃するために容易に取り外すことができ、従って、支持体１３０を清掃のために分解する必要がない。堆積リング２０８は、支持体１３０の露出した側面を保護し、エネルギが与えられたプラズマ種子によるそれらの浸食を減少する。図８に示す変形例では、堆積リング２０８は、支持体１３０の周囲壁１３９の周りに延びてそれを取り巻く環状バンド２１６を備えている。この環状バンド２１６は、支持体１３０の周囲壁１３９に実質的に平行にこのバンドから横方向に延びる内側リップ２１８を備えている。この内側リップ２１８は、基板１０４のオーバーハングエッジ２０６の真下で終了する。内側リップ２１８は、処理中に基板１０４により覆われない支持体１３０の領域を保護するために、基板１０４及び支持体１３０の周囲を取り巻く堆積リング２０８の内周を画成する。例えば、内側リップ２１８は、これがないと処理環境に曝されることになる支持体１３０の周囲壁１３９を取り巻き且つ少なくとも部分的に覆い、周囲壁１３９に対するスパッタ堆積物の堆積を減少し又は完全に排除する。
【００２７】
また、堆積リング２０８の環状バンド２１６は、このバンド２１６の中央部分に沿って延びる持ち上がった峰２２４も有している。この持ち上がった峰２２４は、平坦な上面２２８を有し、これは、基板支持体１３０の受け入れ面１３８の平面に実質的に平行で、且つカバーリング２１２から離間され、それらの間に狭いギャップ２２９を形成する。この狭いギャップは、プラズマ種子がこのギャップ又はギャップの端の領域へ貫通するのを減少するための迷路として働く。内側リップ２１８と持ち上がった峰２２４との間には、開いた内側チャンネル２３０がある。この開いた内側チャンネル２３０は、半径方向内方に延びて、基板１０４のオーバーハングエッジ２０６の下で少なくとも部分的に終了する。この内側チャンネル２３０は、内側リップ２１８に隣接する第１の丸み付けされたコーナー２３２と、持ち上がった峰２２４に隣接する穏やかに傾斜する面２３４とを有する。これらの滑らかなコーナー２３２及び傾斜した面２３４は、堆積リング２０８の清掃中にこれらの部分からスパッタ堆積物を除去し易くする。また、堆積リング２０８は、持ち上がった峰２２４の半径方向外方に延びてカバーリング２１２を支持するように働く棚２３６も有している。従来の設計とは異なり、チャンバへの搬送中にチャンバに基板が正確に位置されるので、基板１０４がチャンバ１００内でスライドし又は誤って配置された場合に基板１０４を保持するために堆積リング２０８にピンが必要とされることはない。
【００２８】
１つの変形例において、堆積リング２０８は、酸化アルミニウムのようなセラミック材料を整形及び加工することにより作られる。酸化アルミニウムは、鉄のような望ましくない元素によるチャンバの汚染を減少するために、少なくとも約９９．５％の純度を有するのが好ましい。セラミック材料は、均衡プレスのような従来の技術を使用してモデリング及びシンターした後に、そのモデリング及びシンターされてプリフォームされたものを、適当な加工方法を使用して加工し、必要な形状及び寸法を得る。
【００２９】
１つの好ましい変形例では、堆積リング２０８の環状バンド２１６は、露出面２１７を備え、この露出は、規定の粗面度レベルを得るためにビード吹き付けされるが、その隣接面は、それら面の偶発的なビード吹き付けを防止するためにマスクされる。ビード吹き付けプロセスでは、酸化アルミニウムのグリットが、グリット吹き付け装置（図示せず）のノズルを通して堆積リングの露出面に向けて吹き付けられる。グリット吹き付け装置は、約２０から約４５ｐｓｉの圧力の圧縮ガスを使用してエネルギが与えられる圧力駆動のグリット吹き付け装置でよい。或いは又、サイフォン駆動のグリット吹き付け装置を、約６０から約８０ｐｓｉの動作圧力で使用することもできる。グリット吹き付け装置のノズルは、露出面の平面に対して約４５°の角度に且つ約４から６インチの距離に維持される。グリット吹き付けは、規定の粗面度を達成するのに適したグリットサイズで実行される。グリット吹き付けされた面の平均粗面度が１５０±５０マイクロインチであると、スパッタされたチタン堆積物を強力に接着するのに適した面となる。
【００３０】
平均粗面度とは、露出面に沿った粗面特徴部の山と谷の平均線からの変位の絶対値の平均である。平均粗面度、スキュー度、又は他の特性は、露出面２１７の上にニードルを通して、表面のざらつきの高さの変動のトレースを発生するプロフィルメータにより決定されてもよいし、或いは表面から反射された電子ビームを使用して表面の映像を発生する走査電子顕微鏡により決定されてもよい。平均粗面度を測定するために、テスト用の堆積リング２０８の露出面をクーポンにカットし、各クーポンにおいて１つ以上の測定を行うことができる。次いで、それらの測定値を平均化して、露出面２１７の平均粗面度を決定する。一実施形態では、３つのクーポンを使用し、各クーポンにおいて、粗面の特徴部の山と谷の高さの変化の４つのトレースを行う。
【００３１】
リングアッセンブリ２０２のカバーリング２１２は、下面２１９を備え、これは、堆積リング２０８の持ち上がった峰２２４から離間され、その上に横たわり且つ少なくとも部分的にそれを覆って、狭いギャップ２２９を画成し、このギャップは、これを通過するプラズマ種子の移動を妨げる。この狭いギャップ２２９の抑制された流路は、堆積リング２０８及びカバーリング２１２の相手面に低エネルギのスパッタ堆積物が蓄積するのを制限し、このようにしないと、それらの面が互いにくっつくか、又は基板１０４の周囲オーバーハングエッジ２０６にくっつくことになる。
【００３２】
カバーリング２１２は、堆積リング２０８の棚２３６のような基板支持体１３０の周りの表面にのせられる足２４６を有する環状プレート２４４を備えている。足２４６は、堆積リング２０８の棚２３６を押すようにプレート２４４から下方に延びる。環状プレート２４４は、ターゲット１３６と支持体１３０との間の処理ゾーン内にスパッタリングプラズマを収容するための境界として働き、多量のスパッタリング堆積物を受け取り、更に、堆積リング２０８をその陰に隠す。環状プレートは、堆積リング２０８の持ち上がった峰２２４の上に横たわる突出縁２５６で終わる。この突出縁２５６は、丸み付けされたエッジ２５８で終わり、カバーリングの下面である平らな底面２６０を有する。突出縁２５６は、スパッタリング堆積物が基板のオーバーハングエッジ２０６に堆積するのを防止すると共に、支持体１３０の周囲壁１３９への堆積も減少する。
【００３３】
また、カバーリング２１２は、環状プレート２４４から下方に延びる一対の円筒壁２６０ａ、ｂも有している。この円筒壁２６０ａ、ｂは、ウェッジ２４４の足２４６の半径方向外側に置かれている。内側の円筒壁２６０ａは、外側の壁２６０ｂより長さが短い。例えば、内側壁２６０ａの第１長さは、外側壁２６０ｂの第２脚の第２長さより少なくとも約１０％短くすることができる。これらの壁２６０ａ、２６０ｂは、周囲エリアへのプラズマ種子及びグロー放電の移動を妨げる更に別の入り組んだ経路２６５を形成するように離間される。１つの変形例において、内側壁２６０ａは、長さが約０．７インチである。
【００３４】
カバーリング２１２は、スパッタリングプラズマによる浸食に耐え得る材料、例えば、ステンレススチール、チタン又はアルミニウムのような金属材料、或いは酸化アルミニウムのようなセラミック材料から製造される。１つの変形例において、カバーリング２１２は、ステンレススチールで作られると共に、基板支持体１３０の受け入れ面１３８に実質的に平行な露出面２４７を有している。この露出面２４７は、１７５±７５マイクロインチの粗面度を得るようにビード吹き付けされる。ビード吹き付けされる面は、希望の粗面度値を達成するようにグリットサイズを適当に変更して、上述した堆積リング２０８の露出面２１７に対するビード吹き付けプロセスと同様に準備される。
【００３５】
また、プロセスキット２００は、チャンバ１００の側壁１１６及び支持体１３０の下部にスパッタ堆積物が堆積するのを減少するために、図１に示すように、スパッタリングターゲット１３６のスパッタリング面及び基板支持対１３０の周囲エッジ１３９を包囲するシールドアッセンブリ１５０を備えることもできる。シールドアッセンブリ１５０は、支持体１３０、並びにチャンバ１００の側壁１１６及び底壁１２０の面を陰に隠すことにより、これらの面へのスパッタ材料の堆積を減少させる。
【００３６】
１つの変形例では、図９に示すように、シールドアッセンブリ１５０は、チャンバ１００の壁面及び下部を陰に隠すように互いに協働する上部シールド１４７及び下部シールド１８２を備えている。図９Ａに示すように、上部シールド１４７は、チャンバの上部アダプタ１８６の第１棚１８５ａに載せられる支持リップ１８３を備えている。上部アダプタ１８６は、チャンバ１００の側壁として働くことができる。図９Ａを参照すれば、支持リップ１８３は、Ｏリング溝２０１を含み、これには、Ｏリング１９７が入れられて、真空シールを形成する。アイソレータ１４４が支持リップ１８３の上に載せられ、上部アダプタ１８６の第２棚１８５ｂへと更に延びる。バッキングプレート１４１の周囲棚１５４がアイソレータ１４４の頂部にのせられる。この周囲棚１５４は、Ｏリング溝２０１を含み、これには、Ｏリング１９７が入れられて、真空シールを形成する。ソースフレーム１６７が、周囲棚１５４の上面２１４ａ及び側面２１４ｂにおいて周囲棚１５４に当接する。ソースフレーム１６７は、Ｏリング溝２０１を含み、これには、Ｏリング１９７が入れられて、真空シールを形成する。ソースフレーム１６７のＯリング溝２０１は、周囲棚１５４の上面２１４ａの上に置かれる。また、上部シールド１４７は、環状バンド１８７も有し、これは、スパッタリングターゲットのスパッタリングプレートを包囲するサイズの第１直径を有する第１の円筒面１８９と、第１直径より小さなサイズの第１直径を有する第２の円筒面１９０と、これら第１面１８９と第２面１９０との間の傾斜面１９１とを含む。
【００３７】
下部シールド１８２も、この下部シールド１８２を支持するために下部アダプタ１９４の周囲リップ１９３に載せられる支持棚１９２を有している。下部シールド１８２は、上部シールド１４７の第２円筒面１９０の下に延びる円筒状の外側バンド１９５と、この円筒状の外側バンド１９５の底端から半径方向内方に延びるベースプレート１９６と、このベースプレート１９５に接合されて、図８に示すように、基板支持体１３０を少なくとも部分的に取り巻く円筒状の内側バンド１９６とを備えている。この内側バンド１９６は、その高さが外側バンド１９５より短く、例えば、内側バンド１９６は、その高さを、外側バンド１９５の高さの０．８倍に短くすることができる。内側バンド１９６及び外側バンド１９５と、カバーリング２１２の外側壁２６０ｂ及び内側壁２６０ａとの間のギャップは、この領域へのプラズマ種子の侵入を妨害し妨げるように働く。
【００３８】
上部シールド１４７及び下部シールド１８２は、例えば、アルミニウムやステンレススチールのような金属の導体から製造される。１つの変形例では、上部シールド１４７がアルミニウムから作られ、下部シールド１８２がステンレススチールから作られる。１つの変形例では、これらシールド１４７、１８２は、チャンバ１００のプラズマゾーン１０６を各々向いた露出面１９８、１９９を有する。これらの露出面１９８、１９９は、１７５±７５マイクロインチの粗面度を有するようにビード吹き付けされる。ビード吹き付けされる面は、希望の粗面度値を達成するようにグリットサイズを適当に変更して、上述した堆積リング２０８の露出面２１７に対するビード吹き付けプロセスと同様に準備される。
【００３９】
プロセスキット２００及びターゲット１３６の部品の設計は、チタンのスパッタリングにおいて清掃のためにプロセスキットを取り外すことなくスパッタリングチャンバ１００にプロセスキットを使用できるプロセスサイクルの数及びプロセスオン時間を著しく増加する。また、プロセスキット２００及びターゲット１３６の部品は、チャンバのスパッタリングゾーンにおける電力及び圧力の増加を許容し、上部シールド１４７及びターゲット１３６の付近であるダークスペース領域における温度を下げることにより高い堆積スループットを生み出すように設計される。
【００４０】
基板１０４を処理することのできるスパッタリングプロセスチャンバ１００の変形例が図９に示されている。チャンバ１００は、プラズマゾーン１０６を包囲するエンクロージャー壁を備え、この壁は、側壁１１６、底壁１２０及び天井１２４を含む。チャンバ１００は、チャンバ１００間に基板１０４を移送するロボットアームメカニズムにより接続された相互接続チャンバのクラスターを有する多チャンバプラットホーム（図示せず）の一部分でよい。図示された変形例では、プロセスチャンバ１００は、基板１０４にチタンをスパッタ堆積することのできる物理気相堆積即ちＰＶＤチャンバとも称されるスパッタリングチャンバで構成される。しかしながら、チャンバ１００は、例えば、アルミニウム、銅、タンタル、窒化タンタル、窒化チタン、タングステン、又は窒化タングステンを堆積するといった他の目的で使用することもでき、従って、特許請求の範囲は、本発明を例示するためにここに述べる実施形態に限定されるものではない。
【００４１】
チャンバ１００は、基板１０４を支持するための基板支持体１３０を備え、これは、ペデスタル１３４を含む。このペデスタル１３４は、処理中に基板１０４を受け入れて支持する基板受け入れ面１３８を有し、この面１３８は、その平面が頭上のスパッタリングターゲット１３６のスパッタリング面１３５と実質的に平行である。また、支持体１３０は、基板１０４及び／又はヒータ（図示せず）、例えば、電気抵抗ヒータ又は熱交換器を静電保持するための静電チャック１３２を備えることもできる。動作中に、基板１０４は、チャンバ１００の側壁１１６の基板ロード入口（図示せず）を通してチャンバ１００に導入されて、基板支持体１３０に載せられる。この支持体１３０は、支持体１３０に基板１０４を配置する間に支持体１３０上の基板を上下させるように持ち上げたり下ろしたりすることができる。ペデスタル１３４は、プラズマ運転中に浮動電位又は接地状態に維持することができる。
【００４２】
スパッタリングプロセス中に、ターゲット１３６、支持体１３０及び上部シールド１４７は、電源１４８により互いに電気的にバイアスされる。ターゲット電源１４８に接続されたターゲット１３６、上部シールド１４７、支持体１３０、及び他のチャンバ部品は、ガスエナジャイザーとして動作して、スパッタリングガスのプラズマを形成し又は持続する。このガスエナジャイザーは、ソースコイル（図示せず）も含むことができ、このソースコイルは、これに電流を通流することでエネルギが与えられる。プラズマゾーン１０６に形成されたプラズマは、ターゲット１３６のスパッタリング面１３５にエネルギッシュに衝突して衝撃を与え、面１３５から基板１０４へ材料をスパッタさせる。
【００４３】
スパッタリングガスは、ガス配送システム１６０を通してチャンバ１００へ導入され、このガス配送システムは、ガス供給源１６９から、質量流量コントローラのようなガス流量制御バルブ１６６を有するコンジット１６４を経て供給し、設定流量のガスを通過させる。ガスは、混合マニホールド（図示せず）に供給され、そこで、希望のプロセスガス組成を形成するように混合されて、チャンバ１００にガス出口を有するガス分配器１６８へ供給される。プロセスガス源１６９は、ターゲットにエネルギッシュに衝突してそこから材料をスパッタさせることのできるアルゴン又はキセノンのような非反応ガスを含むことができる。また、プロセスガス源１６９は、スパッタされた材料と反応して基板１０４に層を形成することのできる１つ以上の酸素含有ガス及び窒素含有ガスのような反応性ガスを含んでもよい。消費されたプロセスガス及び副産物は、チャンバ１００から、排気口１７２を含む排気部１７０を経て排気され、これは、消費されたプロセスガスを受け入れて、それを排気コンジット１７４へ通過させ、ここには、チャンバ１００内のガスの圧力を制御するためにスロットルバルブ１７６がある。排気コンジット１７４は、１つ以上の排気ポンプ１７８に接続される。通常、チャンバ１００内のスパッタリングガスの圧力は、真空環境のような大気圧以下のレベル、例えば、１ミリトールから４００ミリトールのガス圧力に設定される。
【００４４】
また、チャンバ１００は、熱伝達流体を保持できるハウジングを含む熱交換器も備えることができ、これは、ターゲット１３６の背面に当接するように装着される。ハウジングは、ターゲットの背面の周りでシールされた壁を備えている。冷やした脱イオン水１８８のような熱伝達流体が入口を経てハウジングへ導入されると共に、ハウジングから出口を経て取り出される。熱交換器は、ターゲットを低い温度に維持するように働いて、ターゲットに浸食溝及びマイクロクラックが生じるおそれを更に減少させる。
【００４５】
また、チャンバは、ターゲット１３６のバッキングプレート１４１の背面の周りに位置された複数の回転可能な磁石１５６、１５９を含む磁界発生装置１０２も備えることができる。回転可能な磁石１５６、１５９は、第１磁束又は磁界配向を有する中央磁石１５６と、第２磁束又は磁界配向を有する周囲磁石１５９とを含む１組の磁石を含むことができる。１つの変形例では、第１磁束と第２磁束の比は、少なくとも約１：２であり、例えば、約１：３から約１：８、又は約１：５のこともある。これは、周囲磁石１５９からの磁界が基板１０４に向かってチャンバへとより深く延びるのを許容する。一実施例においては、磁界発生装置１０２は、第１磁界配向を有する１組の中央磁石１５６を、第２磁界配向を有する１組の周囲磁石１５９で取り巻いたものを備えている。例えば、第２磁界配向は、周囲磁石１５９の極性方向が中央磁石１５６の極性方向と逆になるように周囲磁石１５９を位置することにより発生することができる。基板１０４における均一なスパッタリングを達成するために、図示された変形例では、磁界発生装置は、磁石１５６、１５９が装着された円形プレート１５８を回転するためのモータ１５３及び軸１６３を備えている。この回転システムは、回転可能な磁石１５６、１５９を、約６０から約１２０ｒｐｍ、例えば、約８０から約１００ｒｐｍで回転させる。１つの変形例では、磁石１５６、１５９は、ＮｄＦｅＢで構成される。回転する磁石１５６、１５９は、熱交換器のハウジングに熱伝達流体を循環させながら、ターゲットからのスパッタリング率に影響を及ぼすような回転及び変化する磁界をスパッタリングターゲット１３６のスパッタリング面の周りに与える。
【００４６】
ターゲット１３６に与えられる多量の電力に対抗するために、ターゲット１３６の背部を背側の冷却材チャンバ１６５にシールしてもよい。冷えた脱イオン水１８８又は他の冷却液体が冷却材チャンバ１６５の内部を通して循環されて、ターゲット１３６を冷却する。磁界発生装置１０２は、通常、冷却水１８８に浸漬され、ターゲット回転シャフト１６３は、ロータリシール１８１により背部チャンバ１６５ を通過する。
【００４７】
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の部品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１８０により制御される。例えば、コントローラ１８０は、基板支持体１３０及び基板搬送部を動作する基板位置設定インストラクションセット、チャンバ１００へのスパッタリングガスの流量を設定するようにガス流量制御バルブ１６６を動作するガス流量制御インストラクションセット、チャンバ１００内の圧力を維持するようにスロットルバルブ１７６を動作するガス圧力制御インストラクションセット、ガスにエネルギを付与する電力レベルを設定するようにガスエナジャイザーを動作するガスエナジャイザー制御インストラクションセット、基板１０４又は壁の温度を設定するように各々支持体１３０又は壁の温度制御システム（図示せず）を制御する温度制御インストラクションセット、及びチャンバ１００内のプロセスを監視するプロセス監視インストラクションセットを含むプログラムコードを備えることができる。
【００４８】
スパッタリングプロセスは、チタン又はチタン化合物を含む層を基板に堆積するのに使用することができる。チタン層は、それ自体で使用することもできるし、他の層と組み合せて使用することもできる。例えば、スパッタされたチタン層は、バリア層として使用することができ、例えば、Ｔｉ／ＴｉＮスタック層は、ライナーバリア層としてしばしば使用され、トランジスタのソース及びドレインへの接触部を形成する。別の実施例では、チタン層がシリコンウェハに堆積され、シリコンに接触するチタン層の部分が、アニール処理によりケイ化チタン層に変換される。別の構成では、金属導体の下の拡散バリア層が酸化チタン層を含むが、これは、基板にチタンをスパッタ堆積し、次いで、基板を酸化チャンバへ移送し、酸素環境内で加熱することによりチタンを酸化させて、酸化チタンを生成することにより形成される。また、酸化チタンは、チタンがスパッタされる間にチャンバに酸素ガスを導入することにより堆積することもできる。窒化チタンは、チタンをスパッタする間にチャンバに窒素含有ガスを導入することにより反応スパッタリング方法で堆積することができる。
【００４９】
本発明は、幾つかの好ましい変形例を参照して説明したが、他の変形例も考えられる。例えば、ターゲット１３６のスパッタリングプレート１３７及びバッキングプレート１４１は、上述した以外の材料から作ることもでき、また、他の形状及びサイズをもつこともできる。また、プロセスキット２００は、当業者に明らかなように、例えば、エッチング及びＣＶＤチャンバのような他の形式の用途にも使用できる。また、他の形状、構成及び製造材料を使用して、堆積リング２０８、カバーリング２１２、及びシールドアッセンブリ１５０を作ることもできる。それ故、特許請求の範囲及びその精神は、上述した好ましい態様及び変形例の説明に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】スパッタリングチャンバに使用することのできるスパッタリングターゲットの側面断面図である。
【図２】図１のスパッタリングターゲットの細部（３）を示す図である。
【図３Ａ１】８００ｋＷ時のスパッタリングプラズマに露出した後のスパッタリングターゲットのスパッタリング面の写真で、円形浸食溝及びマイクロクラックを示す写真である。
【図３Ａ２】８００ｋＷ時のスパッタリングプラズマに露出した後のスパッタリングターゲットのスパッタリング面の写真で、円形浸食溝及びマイクロクラックを示す写真である。
【図３Ａ３】８００ｋＷ時のスパッタリングプラズマに露出した後のスパッタリングターゲットのスパッタリング面の写真で、円形浸食溝及びマイクロクラックを示す写真である。
【図４Ａ】多数のスパッタ処理サイクルに使用した後のスパッタリングターゲットの研磨されたサンプルの側面の写真で、ターゲット表面の浸食溝から下方に延びるマイクロクラックを示す写真である。
【図４Ｂ】表面マイクロクラックの拡大図のＳＥＭ写真である。
【図５Ａ】背面に単一の溝を有するスパッタリングターゲットの一実施形態の側面断面図である。
【図５Ｂ】背面に複数の同心的な環状溝を有するスパッタリングターゲットの一実施形態の側面断面図である。
【図５Ｃ】複数の同心的な環状溝を有するスパッタリングターゲットの別の実施形態の背側の上面図である。
【図６Ａ】複数の弓形の半径方向溝を有するスパッタリングターゲットの一実施形態の背側の上面図である。
【図６Ｂ】複数のまっすぐな半径方向溝を有するスパッタリングターゲットの一実施形態の背側の上面図である。
【図６Ｂ１】図６Ｂのターゲットの細部領域“ａ”の側面断面図で、溝の長方形断面を示す図である。
【図６Ｂ２】図６Ｂのターゲットの細部領域“ｂ”の側面断面図で、溝の先端におけるカーブした断面を示す図である。
【図７】複数の溝をもつ背面を有するターゲットについて、二次元定常熱モデルにより発生された断面温度プロフィールの側面断面図である。
【図８】堆積リング、カバーリング、及び基板支持体の周りの下部シールドの一実施形態の側面断面図である。
【図９】スパッタリングチャンバの概略側面断面図で、回転磁気アッセンブリ、スパッタリングターゲット、及びプロセスキット部品を示す図である。
【図９Ａ】スパッタリングチャンバの細部“ｃ”の概略側面断面図で、チャンバのソースフレーム及びアダプタに取り付けられた上部シールドを示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１００…チャンバ、１０６…プラズマゾーン、１０８…エンクロージャー壁、１１６…側壁、１２４…天井、１３０…基板支持体、１３４…ペデスタル、１３５…スパッタリング面、１３６…スパッタリングターゲット、１４４…アイソレータ、１４５…環状リム、１４６…側壁、１４７…上部シールド、１４８…電源、１４９…ギャップ、１５２…ガスエナジャイザー、１５４…周囲棚、１５５…外側足、１６０…ガス配送システム、１６４…コンジット、１６６…流量制御バルブ、１６８…ガス分配器、１６９…ガス源、１７０…排気部、１７２…排気口、１７４…排気コンジット、１７８…排気ポンプ、１８０…コントローラ、１８２…下部シールド、１８３…支持リップ、１８５…棚、１８６…上部アダプタ、１８９…第１円筒面、１９０…第２円筒面、１９１…傾斜面、１９２…支持棚、１９３…円筒リップ、１９４…下部アダプタ、１９５…円筒状外側バンド、１９６…ベースプレート／内側バンド、１９８、１９９…露出面、２００…プロセスキット、２０２…リングアッセンブリ、２０８…堆積リング、２１２…カバーリング
【図１】
0005661983.tif 000004
【図２】
0005661983.tif 000005
【図５Ａ】
0005661983.tif 000006
【図５Ｂ】
0005661983.tif 000007
【図５Ｃ】
0005661983.tif 000008
【図６Ａ】
0005661983.tif 000009
【図６Ｂ】
0005661983.tif 000010
【図６Ｂ１】
0005661983.tif 000011
【図６Ｂ２】
0005661983.tif 000012
【図７】
0005661983.tif 000013
【図８】
0005661983.tif 000014
【図９】
0005661983.tif 000015
【図９Ａ】
0005661983.tif 000016
【図３Ａ１】
0005661983.tif 000017
【図３Ａ２】
0005661983.tif 000018
【図３Ａ３】
0005661983.tif 000019
【図４Ａ】
0005661983.tif 000020
【図４Ｂ】
0005661983.tif 000021