(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバの操作の方法であって、
カソードを調節することと、
前記カソードの下方のシュラウドを通して、且つ回転式シールドのシールド孔を通して、前記カソードを露出させるために前記カソードの下方の前記回転式シールドを回転させることと、
回転式ペデスタルの上側にキャリアを形成する材料を生成するため、回転式ペデスタルを回転させることであって、前記材料が前記材料の厚みの１％未満の不均一性制約を有し、且つ前記カソードが前記カソードと前記キャリアとの間で角度を有する、回転式ペデスタルを回転させることと、
前記カソードの下方且つ前記回転式シールドの上側のシュラウドを通して前記カソードを露出させることであって、前記シュラウドが、前記キャリア上に堆積されないターゲットからの前記材料の主要部分を格納するように構成されている、前記カソードを露出させることと、
を含む方法。
【請求項２】
前記材料の均一性を改善するため、前記カソードの磁石と前記カソードの下方のターゲットとの間の磁石対ターゲット間隔を調節することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記カソードを調節することが、前記カソード間の相互汚染なく、マルチカソードチャンバ内のカソードのうちの１つを調節することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記カソードを調節することが、前記角度を形成するために前記カソードのスィングアームを回転させることによって、前記カソードを調節することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記回転式シールドを回転させることが、前記カソードのカソード長よりも大きなシュラウド長を有する前記シュラウドを通して前記カソードを露出させるため、前記回転式シールドを回転させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記カソード長は、前記ターゲットの表面に垂直な方向の前記カソードの長さであり、前記シュラウド長は、前記ターゲットの表面に垂直な方向の前記シュラウドの長さである、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
チャンバであって、
カソードと、
前記カソードの下方のシュラウドと、
前記シュラウドを通して、且つ回転式シールドのシールド孔を通して、前記カソードを露出させるための、前記カソードの下方の回転式シールドと、
回転式ペデスタルの上側にキャリアを形成する材料を生成するための回転式ペデスタルであって、前記材料が、前記材料の厚みの１％未満の不均一性制約を有し、且つ前記カソードが、前記カソードと前記キャリアとの間で角度を有する、回転式ペデスタルと
を備え、
前記シュラウドは、前記カソードの下方且つ前記回転式シールドの上側に配置されており、前記キャリア上に堆積されない前記カソードの下方のターゲットからの前記材料の主要部分を格納するように構成されている、チャンバ。
【請求項８】
前記カソードの下方のターゲットを更に備え、
前記カソードが、前記材料の均一性を改善するため、前記カソードの磁石と前記ターゲットとの間の磁石対ターゲット間隔を含む、請求項７に記載のチャンバ。
【請求項９】
前記カソードが、前記カソード間の相互汚染なく、マルチカソードチャンバ内のカソードのうちの１つを含む、請求項７に記載のチャンバ。
【請求項１０】
前記カソードが、前記角度を形成するためのスィングアームを含む、請求項７に記載のチャンバ。
【請求項１１】
前記シュラウドが、前記カソードのカソード長よりも大きなシュラウド長を含む、請求項７に記載のチャンバ。
【請求項１２】
前記カソード長は、前記ターゲットの表面に垂直な方向の前記カソードの長さであり、前記シュラウド長は、前記ターゲットの表面に垂直な方向の前記シュラウドの長さである、請求項１１に記載のチャンバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１４年３月３１日出願の米国仮特許出願番号第６１／９７３，２１０号の利益を主張し、その主題は参照により本明細書に組み込まれている。
【０００２】
本発明は、概して、堆積システムに関し、より具体的には、マルチカソードを有する堆積システムのためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体デバイスのための材料層を除去又は構築する様々な方法が知られている。物理的気相堆積（ＰＶＤ）方法は、半導体業界で使用されることが多い。原則的には、これはプラズマ放電方法であり、この方法では、電界が印加されると２つの電極の間の処理ガス内で処理ガスイオンが生成される。次いで、基板上に堆積される材料のターゲットに向かって、処理ガスイオンは電界によりさらに加速する。
【０００４】
堆積速度及び歩留りを改善するため、ターゲットの領域内の電界に加えて磁界を構築して、ターゲットの上方のプラズマ密度を増大させる。この磁界（さらにマグネトロンスパッタリンクという用語も使用される）は、電荷担体の損失、具体的には、電子の損失をさらに減少させる。ターゲットにおけるターゲット材料除去の均一性を改善するために磁界がターゲットに対して回転させられ、それにより、ターゲット材料の均一な除去が実現する。
【０００５】
磁界が伴うマグネトロンスパッタリングに関連して問題となることは、磁界に対する処理ガスイオンの相対運動及び結果として生じる速度に依存するローレンツ力が、処理ガスイオンの運動の非対称性を生じさせることである。イオンは、ターゲット表面に対する法線又は垂直方向で、ターゲットに向けて加速される。
【０００６】
これは、ターゲット表面上に衝突する処理ガスイオンの角度分布が、ターゲット表面の法線に対してもはや対称ではないことを意味する。むしろ、ローレンツ偏向（Ｌｏｒｅｎｔｚ  ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）の経路運動の方向で好適な方向が確立される。これは、処理ガスイオンが、好ましくは、経路速度又はローレンツ偏向の方向でターゲット表面に衝突することを意味する。
【０００７】
したがって、ターゲット成分の除去も、ターゲット表面の法線に対して、もはや対称ではない。ターゲット成分は、同様に、好ましくは経路速度又はローレンツ偏向の方向で、ターゲット表面から急速に離れる。これにより、同様に、材料を基板表面上に適用する間に非対称が生じてしまい、ミクロン寸法の構造物を構築する際にシステマティック不良が生じ、均一性の問題が起きる。
【０００８】
したがって、依然として、均一性の問題を解消するために堆積システムを開発する必要がある。かつてないほどの市場競争の圧力と顧客の期待の高まりを考えると、これらの問題の解決を見付けることが重要である。さらに、コストを削減したり、効率性や性能を改善する必要性、並びに競争圧力に立ち向かう必要性によって、これらの問題の解決を見付ける重大な必要がさらに緊急度を増している。
【０００９】
これらの問題の解決は長らく追い求められてきたが、以前の開発において何らかの解決が教示又は示唆されておらず、したがって、これらの問題の解決は長らく当業者から遠ざかってきた。
【発明の概要】
【００１０】
本発明の実施形態は、堆積システムの操作の方法を提供し、該方法は、カソードを調節することと、カソードの下方のシュラウドを通して、且つ回転式シールドのシールド孔を通して、カソードを露出させるためにカソードの下方の回転式シールドを回転させることと、回転式ペデスタルの上側にキャリアを形成する材料を生成するため、回転式ペデスタルを回転させることであって、材料が、材料の厚みの１％未満の不均一性制約を有し、且つカソードが、カソードとキャリアとの間で角度を有する、回転させることとを含む。
【００１１】
本発明の実施形態は、堆積システムを提供し、該システムは、カソードと、カソードの下方のシュラウドと、シュラウドを通して、且つ回転式シールドのシールド孔を通して、カソードを露出させるための、カソードの下方の回転式シールドと、回転式ペデスタルの上側にキャリアを形成する材料を生成するための回転式ペデスタルであって、材料が、材料の厚みの１％未満の不均一性制約を有し、且つカソードが、カソードとキャリアとの間で角度を有する、回転式ペデスタルとを含む。
【００１２】
本発明の特定の実施形態は、上述のステップ又は要素に加えて、又はその代わりに他のステップ又は要素を有する。当業者には、ステップ又は要素が、添付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読むことにより明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態において、図６の線１−１に沿って切り取られた堆積システム１００の断面図である。
【図２】材料の層のスタックを有するメモリデバイスの例示的な表である。
【図３】図１の堆積システムのカソードのうちの１つの上面等角図である。
【図４】図３の線４−４に沿って切り取られたカソードのうちの１つの断面図である。
【図５】堆積システムの一部の側面図である。
【図６】堆積システムの一部の上面図である。
【図７】角度の図解である。
【図８】図１の堆積システムのシミュレーション結果を例示するグラフである。
【図９】カソードのうちの１つの一部の上面等角図である。
【図１０】カソードのうちの１つの断面図である。
【図１１】カソードのうちの１つの別の一部の断面図である。
【図１２】伸縮自在のカバーリングの断面図である。
【図１３】堆積プロファイルのシミュレーションのフロー図である。
【図１４】シミュレーションモデルを用いた検証を示すプロット図である。
【図１５】図５の外部リングの不均一性を示すグラフである。
【図１６】不均一性に対する数々のターゲットの影響を示すグラフである。
【図１７】半径に基づいて不均一性を示すグラフである。
【図１８】水平距離及び垂直距離の構成である。
【図１９】堆積システム内のシュラウドの断面図である。
【図２０】シュラウドのうちの１つの上面等角図である。
【図２１】シュラウドのうちの１つ及び回転式シールドを示す断面図である。
【図２２】カソードのうちの１つから図１の材料を捕捉するための、回転式シールドの上側のシュラウドのうちの１つを示す別の断面図である。
【図２３】図５のマルチカソードチャンバに対する汚染試験の結果を示す表である。
【図２４】本発明のさらなる実施形態における堆積システムの製造方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の実施形態は、当業者が本発明を作製及び使用することを可能にするために十分に詳細に説明されている。本開示に基づいて、他の実施形態も明白であり、システム又はプロセスの変更、或いは機械的変更は、本発明の実施形態の範囲から逸脱せずに行われ得ることを理解するべきである。
【００１５】
以下の説明では、本発明の完全な理解をもたらすため、数多くの特定の詳細が記載されている。しかしながら、本発明は、これら特定の詳細がなくても実施され得ることが明らかであろう。本発明の実施形態を不明瞭にすることを避けるため、幾つかの周知の回路、システム構成、及びプロセスステップは、詳細に開示されていない。
【００１６】
システムの実施形態を示す図面は、準図解的であり、正確な縮尺ではなく、特に幾つかの寸法は、明確に図示するために用いられており、図面で強調されて示されている。同様に、図面の中の視点は、説明し易くするためのものであり、概して、似たような配向を示すが、図面の中のこの図解の仕方は、ほとんどの場合恣意的である。概して、本発明は、任意の配向で操作され得る。
【００１７】
複数の実施形態が、幾つかの特徴を共通してもっているように開示且つ記載されている場合、それらの例示、説明、及び理解を明白且つ容易にするため、互いに似ている特徴は、通常、似たような参照番号を付けて説明される。説明の便宜上、実施形態は、第２の実施形態、第１の実施形態などと番号付けされており、何らか他の意義をもったり、本発明の実施形態に対して制限を設けることは意図されていない。
【００１８】
説明を目的として、本明細書で使用されている「水平」という用語は、その配向に関わらず、ターゲットの平面又は表面に対して平行な面として定義される。「垂直」という用語は、以上で定義されたように、水平に対して直角をなす方向のことを指す。「上」、「下」、「底部」、「上部」、「側面」（「側面壁」など）、「より高い」、「より低い」、「上方」、「上側」、及び「下側」などの用語や表現は、図面で示されている水平面に関連して定義される。
【００１９】
「上の（ｏｎ）」という表現は、要素間に接触があることを意味する。「直接上に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｏｎ）」という表現は、介在する要素なく、ある要素と別の要素の間に直接的な物理的接触があることを意味する。
【００２０】
本明細書で使用される「処理」という用語は、記載された構造体を形成するために必要とされる、材料又はフォトレジストの堆積、並びに、材料又はフォトレジストのパターニング、露出、現像、エッチング、洗浄、及び／又は除去を含む。
【００２１】
これより図１を参照すると、本発明の実施形態において、図６の線１−１に沿って切り取られた堆積システム１００の断面図が示されている。断面図では、堆積チャンバ又は堆積システム１００の設計の詳細を有する実施例が示されている。
【００２２】
図１は、種々の材料１０３のスパッタリングに使用され得るカソード１０２を示す。カソード１０２は、回転式シールド１０６のシールド孔１０４を通して示されるか、又は露出される。回転式シールド１０６は、回転式ペデスタル１１０上のキャリア１０８の上側にあってもよい。回転式ペデスタル１１０の上又は上側にあるキャリア１０８は１つだけであってもよい。
【００２３】
キャリア１０８は、集積回路の製造に使用される半導体材料を有する構造体である。例えば、キャリア１０８は、ウエハを含む半導体構造体を表し得る。回転式シールド１０６は、シールド孔１０４を有するように形成され、それにより、カソード１０２は、シールド孔１０４を通して材料１０３を堆積するように使用され得る。
【００２４】
電源１１２が、カソード１０２に適用され得る。電源１１２は、直流（ＤＣ）又は高周波（ＲＦ）電源を含み得る。カソード１０２の角度位置は、任意の角度に変更され得る。この設計により、電源１１２からカソード１０２へなど、電力の同軸給電が可能になる。
【００２５】
回転式シールド１０６は、カソード１０２を１つずつ露出させ、他のカソード１０２を相互汚染から保護することができる。相互汚染は、一方のカソード１０２から他方のカソード１０２への堆積材料の物理的運動又は移動である。カソード１０２は、ターゲット１１４の上側に位置付けされる。チャンバの設計はコンパクトであってよい。ターゲット１１４は任意のサイズを有してもよい。例えば、各ターゲット１１４は、約４インチ（”）から６”の直径を有し得る。
【００２６】
回転式ペデスタル１１０を使用する設計には、性能上の利点がある。この利点には、１つのチャンバ内で種々の材料を幾らでも使用するということが含まれ得る。回転式ペデスタル１１０を備えない以前の設計では、材料を２つしか使用できない。
【００２７】
堆積システム１００の特徴は、回転式シールド１０６などの単一の回転式シールドを含み、回転式シールド１０６の裏に回転式構成要素が隠されることはない。回転式シールド１０６は、粒子の性能を改善させるという利点をもたらす。
【００２８】
図１では、キャリア１０８は、垂直に上下運動し得る回転式ペデスタル１１０上にあり得る。キャリア１０８がチャンバの外に移動する前に、キャリア１０８は円錐状シールド１１８の下方で移動し得る。伸縮自在のカバーリング１２０は、円錐状シールド１１８の上部にある構造体として示されている。次いで、回転式ペデスタル１１０は下降してもよく、次にキャリア１０８は、チャンバの外に移動する前にロボットアームで持ち上げられてもよい。
【００２９】
材料１０３がスパッタリングされる際、材料１０３は、円錐状シールド１１８の外部ではなく内部に保持され得る。そのために、伸縮自在のカバーリング１２０が、反り上がって所定の厚みを有するリング部１２２を有し得る。伸縮自在のカバーリング１２０は、更に、円錐状シールド１１８に対する所定の間隙１２４及び所定の長さを有し得る。したがって、材料１０３は、回転式ペデスタル１１０の下方にない場合があり、それにより、汚染物質がキャリア１０８に広がることがなくなる。
【００３０】
図１は、個別のシュラウド１２６を示す。それぞれのシュラウド１２６は、カソード１０２を約３０から５０度の角度１３０で設けるためのシュラウド回転部１２８を有する。種々の値の角度１３０によって、キャリア１０８の表面上に種々の均一性プロファイルがもたらされる。角度１３０は、ターゲット１１４のうちの１つの平面とキャリア１０８の平面との間で測定される。
【００３１】
シュラウド１２６は、キャリア１０８上に堆積されないターゲット１１４からの材料１０３の主要部分がシュラウド１２６内に含まれるように設計され得る。それにより、材料１０３を取り戻し且つ保存することが容易となる。これにより、更に、それぞれのターゲット１１４用のシュラウド１２６のうちの１つが、そのターゲットのために最適化され、より優れた接着性及び優れたディフェクト性能（ｄｅｆｅｃｔ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）が可能となる。例えば、この主要部分は、材料１０３のうちの１つの少なくとも８０％を含み得る。
【００３２】
シュラウド１２６は、カソード１０２間のクロストーク又はクロスターゲット汚染（ｃｒｏｓｓ−ｔａｒｇｅｔ  ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）を最小限にし、各カソード１０２に対して捕捉された材料１０３を最大限利用するように設計され得る。したがって、各カソード１０２からの材料１０３は、カソード１０２が上部に位置付けされたシュラウド１２６のうちの１つによってただ個別に捕捉される。捕捉された材料は、キャリア１０８上に着地しないことがある。
【００３３】
シュラウド１２６の上側のターゲット１１４からの金属を含む堆積材料を用いて、キャリア１０８の表面上に堆積される材料１０３の均一性１３２によって、キャリア１０８は被覆され得る。次いで、シュラウド１２６は、回復処理が施され得る。回復処理は、シュラウド１２６を洗浄するだけではなく、更に、シュラウド１２６の上又はその中に残っている堆積材料の残量を回復する。均一性１３２は、キャリア１０８の表面上の所定数の位置で材料１０３がどれだけ均等に又は円滑に堆積されるかに関連する。
【００３４】
例えば、シュラウド１２６のうちの１つの上にプラチナがあってもよく、それから、シュラウド１２６のうちの別のものの上に鉄があってもよい。プラチナは鉄よりも高価な貴金属であるため、プラチナを有するシュラウド１２６は、回復処理のために送り出され得る。
【００３５】
角度１３０を変えるためにカソード１０２を１つずつ調節することにより、キャリア１０８の表面の均一性１３２が改善されることが発見されている。
【００３６】
さらに、シュラウド１２６及びシールド孔１０４のうちの１つを通してそれぞれのカソード１０２を露出させるために回転式シールド１０６を回転させることが、カソード１０２間の相互汚染がないという信頼性を改善することが発見されている。
【００３７】
さらに、回転式ペデスタル１１０を回転させることが、均一性１３２を改善することが発見されている。
【００３８】
これより図２を参照すると、材料１０３の層２０４のスタックを有するメモリデバイス２０２の例示的な表が示されている。層２０４のスタックは、メモリデバイス２０２のために図１のキャリア１０８を製作又は形成するため、形成又は生成され得る。材料１０３は、本発明の実施形態の図１の堆積システム１００を使用して堆積され得る。図２では、層２０４が１１層示されているが、任意の数の層２０４があってもよい。
【００３９】
例えば、メモリデバイス２０２は、磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）を含む任意のストレージコンポーネントを含み得る。ＭＲＡＭは、例として、埋め込みアプリケーションのためのサブ４０ナノメータ（ｎｍ）ノードでのメモリ技術を表し得る。ＭＲＡＭのための堆積システム１００は、以下の段落で説明された要因を含み得る。
【００４０】
ＭＲＡＭは、例として、６から７の固有の又は異なる材料を有する、図２で示されたような１１層のスタックを含み得る。したがって、堆積システム１００は、単一のチャンバ内で種々の材料１０３を堆積することが可能であり得る。
【００４１】
堆積システム１００は、例えば、金属、絶縁体、合金、及び窒化物に対して高周波（ＲＦ）又は直流（ＤＣ）方法を使用する同時スパッタリング（ｃｏ−ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）能力を含み得る。スタックのスタック厚みは、約７から１５０オングストロームの範囲であってもよく、堆積された層２０４のそれぞれの厚みの好ましくは１％未満の極めて高い不均一性（ｎｏｎ−ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ：ＮＵ）制約２０６、鋭利な界面、円滑な膜、均一な配向、及び低損傷という利点を有する。非常に高いＮＵ制約２０６によって、図１の均一性１２３が改善される。
【００４２】
以上の要因は、図１で以上で示され、引き続き図５から６で示されるように、独特の設計のマルチターゲット又はマルチカソードソースによって対処することができる。マルチカソードソースは、図１のカソード１０２を複数の含み得る。マルチターゲット又はマルチカソードソースは、チャンバのチャンバ本体に備え付けられてもよく、又はチャンバ本体に基づいて設計される。例えば、チャンバは、ＰＶＤチャンバを表し得る。
【００４３】
材料１０３は、金属又は絶縁体を含む任意の材料を含み得る。具体的な例として、材料１０３は、窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タンタル（Ｔａ）、コバルト鉄ボロン（ＣｏＦｅＢ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）又はマグネシア、コバルト鉄（ＣｏＦｅ）、イリジウム金属マンガン（Ｉｒｉｄｉｕｍ  Ｍａｎｇａｎｅｓｅ  ｍｅｔａｌ）（ＩｒＭｎ）、白金マンガン（ＰｔＭｎ）、又はそれらの組み合わせを含み得る。
【００４４】
別の具体的な例として、ＴａＮ又はＴｉＮ、Ｒｕ、Ｔａ、ＣｏＦｅＢ、及びＭｇＯは、それぞれ、ハードマスク、頂部電極、キャッピング層、自由層、及びトンネル酸化物として使用され得る。さらに具体的な例として、ＣｏＦｅＢ、Ｒｕ、ＣｏＦｅ、ＩｒＭｎ又はＰｔＭｎは、それぞれ、強磁性体、結合体、強磁性体として使用され得る。さらに別の具体的な例として、Ｒｕ及びＴａは、それぞれ、底部電極及び接着剤又はシードとして使用され得る。
【００４５】
具体的な例として、ＴａＮ又はＴｉＮ、Ｒｕ、Ｔａ、ＣｏＦｅＢ、及びＭｇＯは、それぞれ、７５−１００ｎｍ、５ｎｍ、５ｎｍ、１−２ｎｍ、及び１−２ｎｍの厚みを有し得る。別の具体的な例として、ＣｏＦｅＢ、Ｒｕ、ＣｏＦｅ、ＩｒＭｎ又はＰｔＭは、それぞれ、２−３ｎｍ、０．９ｎｍ、２−３ｎｍ、及び７−２０ｎｍの厚みを有し得る。さらに具体的な例として、Ｒｕ及びＴａは、それぞれ、５−２０ｎｍ及び５ｎｍの厚みを含み得る。
【００４６】
これより図３を参照すると、図１の堆積システム１００のカソード１０２のうちの１つの上面等角図が示されている。現状では、複数のカソード１０２（その一つが上面等角図で示されている）を使用するマルチターゲットスパッタリングのためのツールは存在しない。したがって、以下の要因を考慮しつつ、図１に示されているような複数のカソード１０２を有するソースなど、マルチターゲットソースを設計する必要が差し迫っている。
【００４７】
マルチターゲットソースは、小さなフットプリントでチャンバ上に備え付けられ得る。例えば、マルチターゲットソースは、図１のターゲット１１４が４から６インチのサイズ又は直径を含み得る（高価な材料のため）ように、小さくてもよく、マルチターゲットソースは、以上で説明されたチャンバのような単一のチャンバ内に少なくとも３つの異なる材料を堆積することが可能である。マルチターゲットソースは、堆積処理を微調整するための追加的なノブ３０２を設けるため、ターゲットソース高さ調整部、角度調整部、磁石―ターゲット間隔調整機構を含む個別の調整部を含み得る。
【００４８】
堆積処理に関する作業は、ターゲット１１４の変動直径、ターゲット対キャリアの間隔（水平Ｘ及び垂直Ｙ）、ターゲット対キャリアの角度又は図１の角度１３０、並びにソースごとのターゲット１１４の数を含む様々な条件及び可能性を考慮して、シミュレーションで開始される。さらに、この作業は、引き続き図８で示されるように、シミュレーションデータセットを分析することと、最適条件に従って到達した設計実行可能性を検討することを含む。これらのことは、０．５％−２％という極めて高いＮＵ制約をもつ堆積不均一性をもたらす。
【００４９】
例えば、堆積システム１００は、引き続き図６で示されるように、６つの内輪ターゲットと、６つの外輪ターゲットとを備える１２のターゲットのセットを含み得る。さらに、例えば、ターゲット１１４は、それぞれ４．７２”の直径を有し、ＮＵ制約に従って優れたＮＵ値を示し、チャンバ上にターゲット１１４を収容１２するにあたって実用的である。
【００５０】
例えば、ターゲット直径条件として４．７２”を検討した場合、ターゲット１１４のうちの１つなどの個別のソースは、チャンバの外径のフットプリント上で可能な限り最小となるように、この条件に基づいて設計されている。具体例として、外径のフットプリントは、７．７”の直径を含み得る。
【００５１】
角度調整機構３０４は、カソード１０２の角度位置を変更する角度運動をもたらす。角度調整機構３０４は、ピボットポイント３０８に対して又は基づいて、カソード１０２のそれぞれのスィングアーム３０６を回転させることによって角度位置を設け、角度１３０を形成し得る。ピボットポイント３０８は、スィングアーム３０６の下端部に位置付けされており、そこでスィングアーム３０６が下方フランジ３１０に取り付けられている。
【００５２】
水アダプターブロック３１２を上部プレート３１４上に備え付けてもよい。上部プレート３１４は、上方フランジ３１６の上側にあってもよく、上方フランジ３１６は、下方フランジ３１０と共に、外側ベローズアセンブリ３１８のための上方及び下方支持構造体を提供する。
【００５３】
これより図４を参照すると、図３の線４−４に沿って切り取られたカソード１０２のうちの１つの断面図が示されている。断面図は、個別のターゲットソース又はカソード１０２のうちの１つを示す。
【００５４】
図４は、堆積処理の間に磁石対ターゲット間隔４０２が調整され得る、カソード１０２のうちの１つのアセンブリを示す。磁石対ターゲット間隔４０２は、カソード１０２のうちの１つの磁石４０４とターゲット１１４のうちの１つとの間の距離である。カソード１０２は、手動又は自動で調製され得る。カソード１０２の図１のスパッタリング角度又は角度１３０は、カソード１０２がまだ真空下にある間に変更され得る。
【００５５】
各ターゲット１１４は、容器状の構造に似ているバッキングプレート４０６に結合されたり、又は備え付けられてもよく、外側ベローズアセンブリ３１８は、下方フランジ３１０及び上方フランジ３１６を有する。例えば、下方フランジ３１０と上方フランジ３１６の両方が、ステンレス鋼（ＳＳＴ）を含む導電材を有する可撓性ベローズを用いて互いに溶接され得る。
【００５６】
各ターゲット１１４は、上方フランジ３１６内に備え付けられ得る。下方フランジ３１０及び上方フランジ３１６が接地した状態で、接地シールドが形成され得る。非導電性リング４１４は、接地シールドをターゲット１１４から電気的に分離することに役立ち、ターゲット１１４は、図１の電源１１２との接続により通電し得る。
【００５７】
例えば、非導電性リング４１４は、セラミック又は粘土などの絶縁材を含み得る。接地シールドは、図１の円錐状シールド１１８内に備え付けられた部分である。
【００５８】
上部プレート３１４は、上部プレート３１４の上面からボルト止めすることができ、それにより、非導電性リング４１４を含むすべてのＯリングを圧縮し、ターゲット１１４を所定位置に保持する。そのようにして、真空と水漏れ密封を達成することができる。各ソース又は各カソード１０２は、図１の均一性１３２を改善するため、以下で説明された手動式運動機構を幾つか含み得る。例えば、ボルト止めされたプレートは、繊維ガラスに似たような種類の絶縁材などの絶縁体を含み得る。
【００５９】
手動式運動機構は、下方フランジ３１０の周りで旋回するスィングアーム３０６を使用する、図３の角度調整機構３０４を含み得る。スィングアーム３０６は、スィングアーム３０６の上側に、且つ各カソード１０２の上部に線形スライド部４１８を保持する。スィングアーム３０６は、図１のキャリア１０８に対して、ターゲット１１４を＋／−５度調整することができる。この可撓性により、キャリア１０８の上面のＮＵプロファイルの微調整が可能となる。
【００６０】
手動式運動機構は、各カソード１０２の上部で線形スライド部４１８を保持するスィングアーム３０６を有するソースリフト機構４２０を含み得る。線形スライド部４１８は、中空シャフト４２２でソース又は図１の材料１０３を保持する。双方向垂直矢印によって示されているように、線形スライド部４１８によって、中空シャフト４２２に沿った材料１０３のソースの運動がもたらされる。
【００６１】
手動式運動機構は、各カソード１０２の上部に手動式調整ノブ又はノブ３０２を有するノブ調整機構４２４を含んでもよく、それにより、直線作動がもたらされる。ノブ調整機構４２４は、総ストローク長を達成するように設計される。総ストローク長は、任意の数値を含み得る。例えば、総ストローク長は、２．５”であってもよい。
【００６２】
手動式運動機構は、磁石対ターゲット間隔４０２を調整するために磁石対ターゲット調製機構４２６を含み得る。永久磁石は、ソースの内部に置かれてもよい。内側シャフト４２８は、中空シャフト４２２の内部に磁石４０４を保持する。内側シャフト４２８は、磁石４０４を保持するための任意の構造体を含み得る。具体例としては、内側シャフト４２８は、Ｄｅｌｒｉｎ（登録商標）シャフトを含んでもよい。
【００６３】
各カソード１０２の上部の調整ねじ４３０によって、磁石対ターゲット間隔４０２の線形調整がもたらされる。所定の値の磁石対ターゲット間隔４０２が達成された後、側面係止ねじ４３２が磁石４０４を所定位置に保持する。例えば、磁石対ターゲット間隔４０２に対して調整可能な総ストローク長は、１”であり得る。
【００６４】
これより図５を参照すると、堆積システム１００の一部の側面図が示されている。堆積システム１００は、マルチカソードチャンバ５０２を含み得る。側面図は、マルチカソードチャンバ５０２及びカソード１０２を有するアセンブリを示す。
【００６５】
例えば、マルチカソードチャンバ５０２は、マルチカソードＰＶＤチャンバを表し得る。さらに、例えば、堆積システム１００は、ＭＲＡＭアプリケーションのためのマルチターゲットＰＶＤソース設計（ｍｕｌｔｉ−ｔａｒｇｅｔ  ＰＶＤ  ｓｏｕｒｃｅ  ｄｅｓｉｇｎ）を含み得る。
【００６６】
単一のモノリス用アダプタ又はソース用アダプタ５０４は、複数のカソード１０２を所定位置に保持する。例えば、ソース用アダプタ５０４は、任意の数のカソード１０２を保持し得る。具体例としては、ソース用アダプタ５０４は、カソード１０２を１２個保持し得る。
【００６７】
ソース用アダプタ５０４は、円錐状アダプタ５０６上に備え付けられ得る。上述の処理とともに、ソース用アダプタ５０４及び円錐状アダプタ５０６は、図４から５で示されているように、マルチターゲットソースを提供する。
【００６８】
マルチカソードチャンバ５０２は、ＰＶＤ及びスパッタリングのための複数のカソード１０２を含み得る。各カソード１０２は、図１の電源１１２（ＤＣ及びＲＦを含む）に接続され得る。カソード１０２は、幾つかの異なる直径を有し得る。例えば、２つの直径があってもよい。
【００６９】
カソード１０２内への電力を変動させることによって、可変量の図１の材料１０３があり得る。引き続きシミュレーション結果で示され且つ説明されるように、電力を変動させることにより、材料１０３の図１の均一性１３２を制御することができる。均一性１３２は、図１の回転式ペデスタル１１０を制御することによって、さらに達成され得る。各カソード１０２は、種々の材料又は材料１０３を適用し得る。
【００７０】
カソード１０２の内側リング５０８及び外側リング５１０があってもよい。これらのリングは、レースと呼ばれてもよい。カソード１０２は、内側リング５０８、外側リング５１０、又はそれらの組み合わせにあってもよい。内側リング５０８及び外側リング５１０を有する目的は、図１のキャリア１０８を回転させることなく、高レベルの均一性１３２を達成することである。高レベルの均一性１３２は、上述の不均一性（ＮＵ）に基づいている。
【００７１】
直流（ＤＣ）又は高周波（ＲＦ）電源のいずれかを用いて、電源１１２を適用するにより、高レベルの均一性１３２がもたらされることが発見されてきた。
【００７２】
マルチカソードチャンバ５０２など、同じチャンバ内で種々の材料１０３をカソード１０２に適用することにより、カソード１０２間の何らかの相互汚染がなくなり、信頼性が改善されることが発見されてきた。
【００７３】
これより図６を参照すると、堆積システム１００の一部の上面図が示されている。この上面図は、複数のカソード１０２を有する内側リング５０８及び外側リング５１０を示す。
【００７４】
これより図７を参照すると、角度１３０の図解が示されている。この図解は、シミュレーションのために使用される。ターゲット１１４及びキャリア１０８の位置は、θとして表される角度１３０、並びに水平距離７０２及び垂直距離７０４を用いるターゲット対キャリア間隔に基づいている。水平距離７０２及び垂直距離７０４は、それぞれ、距離Ｘ及びＹとして表される。距離Ｘ及びＹは、ターゲット１１４の中心とキャリア１０８の中心との間で測定される。水平距離７０２及び垂直距離７０４は、それぞれ、水平間隙及び垂直高さを表し得る。
【００７５】
例示を目的として、図５の内側リング５０８の図１のカソード１０２内のターゲット１１４は、０度、並びに８”の距離Ｘと１３”の距離Ｙで位置付けされ得る。さらに例示を目的として、図５の外側リング５１０のカソード１０２内のターゲット１１４は、１５度、並びに１２．９”の距離Ｘと１２”の距離Ｙで位置付けされ得る。
【００７６】
角度１３０は、３０度から５０度の近似範囲を含み得る。水平距離７０２は、６”から１５”の近似範囲を含み得る。垂直距離７０４は、９”から１２”の近似範囲を含み得る。
【００７７】
より大きな値の水平距離７０２及び垂直距離７０４により、より優れた不均一性又はより少ない不均一性がもたらされる。しかしながら、より大きな値によって、堆積速度が遅くなり、材料の効率性も低下する。角度１３０は、図１の材料１０３のスパッタリングプロファイルに左右される。これは、アルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）、及びキセノン（Ｘｅ）を含む、スパッタリングされた材料又はスパッタリング原子の関数である。
【００７８】
これより図８を参照すると、図１の堆積システム１００のシミュレーション結果を例示するグラフが示されている。このグラフは、最適条件下でのシミュレーションデータに基づいている。このグラフは、図５の内側リング５０８及び図５の外側リング５１０のような内側ループ及び外側ループにおける図１のカソード１０２の図１のターゲット１１４のシミュレーション結果を示す。
【００７９】
図８のシミュレーション結果では、０度及び１５度の余弦値に対して、不均一値は、図１の材料１０３のそれぞれにつき、図１のキャリア１０８のうちの４つにおいて０．５−２％であった。図４のノブ調整機構４２４を含む手動式運動機構を用いる処理と共に、１２個のターゲット１１４を有するマルチターゲットソースは、シミュレーションされた結果により近い値を達成する。この新しい固有のマルチターゲットソースは、新しいメモリ市場への参入、且つＭＲＡＭを含む新しい機会を探ることを可能にすることができる。
【００８０】
マルチターゲットソースは、同じ種類の材料１０３を有するカソード１０２と共に使用され得る。材料１０３は、複数のカソード１０２が同じ材料１０３を含んでいる限り、キャリア１０８を保護する必要なく、図１の改善されたレベルの均一性１３２でキャリア１０８上にスパッタリングされ得る。
【００８１】
このグラフは、インチにより、Ｘ軸及びＹ軸上で水平距離７０２及び垂直距離７０４を示す。内側リング５０８内における例として、水平距離７０２が約１１”−１６”であり、垂直距離７０４が少なくとも約１４”であるとき、不均一値は、約０．５％未満又はそれに等しくてもよい。
【００８２】
外側リング５１０内における別の例として、水平距離７０２が約１１”−１９”であり、垂直距離７０４が少なくとも約１２”であるとき、不均一値は、約０．５％未満又はそれに等しくてもよい。水平距離７０２及び垂直距離７０４が、以上の近似範囲外の値に変わるにつれて、不均一値は、増大して、０．５％を超える場合がある。
【００８３】
これより図９を参照すると、カソード１０２のうちの一部の上面等角図が示されている。カソード１０２のうちの１つは、図示されているように、約３０−５０度回転し得る。図９は、コネクタ９０２の全周囲にわたる磁石４０４を示す。
【００８４】
コネクタ９０２は、コネクタ９０２が接続されていないときにＲＦ電源を含む図１の電源１１２がオンに切り替えられることを防止する。例えば、コネクタ９０２は、ＲＦを送信するために使用されるインターロックコネクタ又はある種類の同軸コネクタであり得る。
【００８５】
コネクタ９０２の両側上の水アダプターブロック３１２のような、任意の数のフィッティング機能があってもよい。水アダプターブロック３１２は、水アダプターブロック３１２のうちの片方に水を供給し、水アダプターブロック３１２のうちの他方から水を排出させ、それにより、電源１１２がカソード１０２に供給されるとき、水が供給されてカソード１０２内の図１のターゲット１１４のうちの１つのアセンブリが保冷される。
【００８６】
各カソード１０２は、水アダプターブロック３１２と隣接し、且つ２つの水アダプターブロック３１２の直接間にあるソースコネクタ９０４を含み得る。ソースコネクタ９０４は、ソースクィックコネクト（ｓｏｕｒｃｅ  ｑｕｉｃｋ  ｃｏｎｎｅｃｔ：  ＳＱＣ）コネクタを表し得る。ソースコネクタ９０４は、ソース溝９０６を含み得る。
【００８７】
これより図１０を参照すると、カソード１０２のうちの１つの断面図が示されている。この断面図は、４０度回転したカソード１０２のうちの１つを示す。
【００８８】
磁石４０４は、より大きな磁石１００２を含み得る。例えば、より大きな磁石１００２は、マグネトロンを表し得る。より大きな磁石１００２は、磁石として機能する円筒形状の構造体を含み得る。磁石４０４は、磁石４０４の中央に内部磁石１００４を含んでもよく、それにより、ターゲット１１４のために使用される閉ループマグネトロン（ｃｌｏｓｅ  ｌｏｏｐ  ｍａｇｎｅｔｒｏｎ）が形成される。
【００８９】
より大きな磁石１００２は、内部磁石１００４の直径よりも大きいか、又は内部磁石１００４の直径よりも大きな直径を有する。より大きな磁石１００２は、内部磁石１００４を囲む。
【００９０】
各カソード１０２は、磁石４０４などの磁石サブアセンブリを収容するソースセンサ又はソースハウジング構造体１００６を含み得る。ソースハウジング構造体１００６は、アルミニウムなどの導電性材料を含む任意の材料を含み得る。ソースハウジング構造体１００６は、Ｕｌｔｅｍを含む絶縁材料を用いるハウジングを設けるため、絶縁体ハウジング構造体１００８を含み得る。
【００９１】
図１の電源１１２は、磁石４０４を通して、ターゲット１１４に供給され得る。ソースコネクタ９０４を通して、電源１１２に接続する金属コネクタ１０１２があってもよい。電源１１２からカソード１０２内への中央供給があってもよい。例えば、金属コネクタ１０１２は、真鍮を含む導電性材料を含み得る。
【００９２】
マグネトロンプラズマを通じたカソード１０２のためのリターン電流は、Ｃフック１０１４を通して還流し得る。電流は、次いで、図９のソース溝９０６を通して、ソースハウジング構造体１００６に還流してもよく、それにより、電源１１２への優れた復路が設けられる。
【００９３】
下方絶縁リング１０１６及び上方絶縁リング１０１８などの絶縁リングは、下方Ｏリング１０２０及び上方Ｏリング１０２２などの同軸密封Ｏリング（ｃｏａｘｉａｌ  ｓｅａｌ  Ｏ−ｒｉｎｇｓ）を含み得る。下方絶縁リング１０１６は、上方絶縁リング１０１８の直接下に部分的にあってもよい。下方絶縁リング１０１６は、上方絶縁リング１０１８の幅よりも大きな幅を含み得る。
【００９４】
下方Ｏリング１０２０は、上方Ｏリング１０２２の直接下にあってもよい。下方Ｏリング１０２０及び上方Ｏリング１０２２は、上方絶縁リング１０１８の底面及び上面に直接あってもよい。下方Ｏリング１０２０及び上方Ｏリング１０２２は、それぞれ、上方絶縁リング１０１８の直接下又は直接上にあってもよい。
【００９５】
下方絶縁リング１０１６、上方絶縁リング１０１８、下方Ｏリング１０２０、及び上方Ｏリング１０２２は、大気圧からの密封を設けるため、より大きな磁石１００２及び絶縁ハウジング構造体１００８を囲み得る。下方Ｏリング１０２０は、水からの密封を設ける。
【００９６】
これより図１１を参照すると、カソード１０２のうちの１つの別の部分の断面図が示されている。この断面図は、図１の堆積システム１００の特異的なポンピングの詳細を示す。
【００９７】
図１１は、図１のターゲット１１４のうちの１つのアセンブリが、どのように特異的にポンピングするかを示す。内側Ｏリング１１０２及び外側Ｏリング１１０４などのＯリングを使用するとき、Ｏリングの片方から真空を引くことができ、もう片方は大気に露出され得る。
【００９８】
次に、Ｏリングにわたる圧力は、例えば、大気圧として、７６０トルであり得る。小分子がＯリングを透過する場合があり、それによりチャンバ内の圧力が増加する。分子の透過は、Ｏリングにわたる圧力に比例する。
【００９９】
内側Ｏリング１１０２は、外側Ｏリング１１０４よりも、各カソード１０２の中心に近い。内側Ｏリング１１０２及び外側Ｏリング１１０４は、円錐状アダプタ５０６の上面において、円錐状アダプタ５０６の内部にあってもよい。内側Ｏリング１１０２及び外側Ｏリング１１０４は、上方アダプタ又はソース用アダプタ５０４の下方にあってもよい。円錐状アダプタ５０６は、円錐状シールド１１８を囲む。
【０１００】
これらのＯリングの間には、上方アダプタの内部又は下方から円錐状アダプタ５０６の側面の特異的なポンピングポート１１０８までに中央溝１１０６として示される接続があってもよい。このような接続は、ミリトル範囲内であり得る圧力でポンピングされ得る。Ｏリングは、大気とポート圧力との間、それからポートとチャンバ圧力との間で差圧を有し得る。これは、２つのＯリングの間の圧力を示す。
【０１０１】
図１１で示されているように、特異的なポンピングポート１１０８の右側にあり、外側Ｏリング１１０４よりもチャンバに近い内側Ｏリング１１０２は、外側Ｏリング１１０４に比べて、最も重要なＯリングであり得る。内側Ｏリング１１０２は、真空Ｏリングを表し得る。内側Ｏリング１１０２は、ナノトルから７６０ミリトル又は１０００ミリトルの範囲の代わりに、ナノトルからミリトルの近似範囲であり得る非常に小さな圧力を有し得る。これにより、約３から６桁又は最大１２桁程度、真空Ｏリングにわたって圧力が著しく減少するという利点がもたらされる。
【０１０２】
これより図１２を参照すると、伸縮自在のカバーリング１２０の断面図が示されている。この断面図は、スリットバルブ上面１２０１と一致するキャリア１０８を示す。
【０１０３】
図１２は、円錐状アダプタ５０６が備え付けられているチャンバ本体１２０２、及びチャンバ本体１２０２の右壁上に示されている開口部１２０４を示す。開口部１２０４は、キャリア１０８がチャンバに入るスリットバルブである。開口部１２０４の上部は、キャリア１０８が座している図１の回転式ペデスタル１１０の上部と一致する。
【０１０４】
伸縮自在のカバーリング１２０は、キャリア１０８を材料１０３で覆うための伸縮自在の堆積をもたらすように設計される。このような伸縮自在の覆いによって、ストロークの増加、且つさらに図１のターゲット１１４の間隔の増大が可能となり、材料１０３がキャリア１０８上に効率的にスパッタリングされる。
【０１０５】
堆積リング１２０６は、伸縮自在のカバーリング１２０の下方にあってもよく、且つカバーリングと直接接触してもよい。中間片又は中間リング１２０８は、堆積リング１２０６の上側にあってもよく、且つ円錐状シールド１１８に直接接してもよい。材料１０３は、図１２の左側のキャリア１０８上に堆積され得る。堆積リング１２０６は、キャリア１０８に直ぐ隣接するリング形状部として部分的に示されている。
【０１０６】
伸縮自在のカバーリング１２０は、図１２の真ん中で、反時計回りに回転したＬ字形状構造体として示されている。伸縮自在のカバーリング１２０は、円錐状シールド１１８の一部に隣接してもよく、且つその左側にあってもよい。円錐状シールド１１８は、据え付けであってもよい。中間リング１２０８は、逆さのＬ字構造として、円錐状シールド１１８の直ぐ上にあるように示される。
【０１０７】
伸縮自在のカバーリング１２０は、中間リング１２０８を持ち上げるために上方に動いてもよく、それにより、連続的な、大きな又は延長したラビリンスが設けられる。まず、伸縮自在のカバーリング１２０と円錐状シールド１１８の一部との間にラビリンスが生じる。次に、所定の時間だけ伸縮自在のカバーリング１２０が移動した後、ラビリンスは、中間リング及び円錐状シールド１１８へと続く。したがって、このような長い伸縮自在の設計により、非常に長いラビリンス又は長いストロークが可能となり、以上で説明されたストロークの増大がもたらされる。
【０１０８】
これより図１３を参照すると、堆積プロファイルのシミュレーションのフロー図が示されている。フロー図は、ＭＲＡＭのシミュレーションを示す。フロー図は、シミュレーション内で使用されるモデルを説明する。例えば、このモデルは、０．１５ｍの半径を有する形状寸法を有する図１のキャリア１０８、長方形のターゲット、及び図１のターゲット１１４からのスパッタリングされた核種の余弦放出（ｃｏｓｉｎｅ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ）を用いる１００％ニュートラル放出のためのものである。形状寸法は、図７の符号Ｘ、Ｙ、及びθで示される。
【０１０９】
上述のモデルでは、不均一（ＮＵ）値は、４９ポイントのＮＵ及び２ミリメートル（ｍｍ）の縁部除外で表示され得る。４９ポイントの位置での堆積処理が、モデルから計算されている。ＮＵは、ポイントの数の標準偏差として定義され、平均堆積によって割ってもよい。この場合、余弦放出が推測され、図１の角度１３０は、０から６５度の範囲であり、図７の水平距離７０２及び図７の垂直距離７０４は、約４”−１９”で変動する。
【０１１０】
フロー図は、離散化ブロック１３０２、選択ブロック１３０４、合計ブロック１３０６、回転ブロック１３０８、及び平均化ブロック１３１０を示す。離散化ブロック１３０２では、ターゲット１１４を幾つかの微分要素に離散化する。例えば、１０×１０の微分要素（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｅｌｅｍｅｎｔ）があってもよい。
【０１１１】
選択ブロック１３０４では、キャリア１０８上のポイント（ｒ、θ）が選択される。選択ブロック１３０４では、ターゲット１１４上の各要素からキャリア１０８上のポイントまでの形態係数（Ｖｉｅｗ  Ｆａｃｔｏｒ）が計算される。
【０１１２】
合計ブロック１３０６では、ターゲット１１４上のあらゆる要素からのスパッタリングに起因する、ポイント（ｒ、θ）における堆積厚みの合計が計算される。この手順は、キャリア１０８上のすべてのポイントに対して繰り返される。堆積厚みは、以下で更に説明される。
【０１１３】
回転ブロック１３０８では、様々な度合いでキャリア１０８が回転する。例えば、キャリア１０８は、第２及び第３のターゲットをシミュレートするために１２０又は２４０度回転してもよい。平均化ブロック１３１０では、キャリア１０８の０、１２０、及び２４０度回転からの結果を平均化することによって、キャリア１０８上の平均化された堆積が計算される。
【０１１４】
これより図１４を参照すると、シミュレーションモデルを用いた検証を示すプロット図が示されている。例えば、シミュレーションは、Ａｎｓｙｓの３次元（３Ｄ）モデルであり得る。
【０１１５】
グラフは、図１のキャリア１０８の半径１４０４の関数として、堆積厚み１４０２を示す。グラフで示された堆積厚み１４０２は、標準化することができる。堆積は、キャリア１０８が回転していないときにキャリア１０８にわたって行われ得る。
【０１１６】
堆積厚み１４０２は、キャリア１０８の片方の端部からキャリア１０８の他方の端部へと測定される。堆積厚み１４０２は、キャリア１０８の中央で測定される。次いで、堆積厚み１４０２は、キャリア１０８の片方の端部に対して６減算され、キャリア１０８の他方の端部に対して６加算される。
【０１１７】
プロット図の左側のグラフ及び右側のグラフの最下部の曲線は、ｍａｔｌａｂコードとシミュレーションモデルとの間に良好な一致があることを示す。理想的なグラフは直線を示すため、最下部の曲線は、優れたレベルの図１の均一性１３２を示す。右側のグラフの最下部の曲線の上にある上方の曲線は、最下部の曲線に比べて、図７の水平距離７０２及び図７の垂直距離７０４が増大するときに均一性１３２が最悪であることを示す。
【０１１８】
これより図１５を参照すると、図５の外側リング５１０の不均一性１５０２を例示するグラフが示されている。このグラフは、図１の複数のターゲット１１４に基づく不均一性１５０２を示す。堆積処理のために使用される図１の材料１０３が同一である場合、不均一性１５０２が改善される。したがって、図１のキャリア１０８の位置及びターゲット１１４の数は、決定されなくてもよい場合がある。
【０１１９】
ターゲット１１４のうちの１つのみに対する上方左側のプロット図では、キャリア１０８の半径１４０４が水平軸上で右から左へと小さくなるにつれて、不均一性１５０２が改善される。数々のターゲット１１４に対する下方左側のプロット図では、キャリア１０８の半径１４０４が０に近づくとき、プロット図の中央において不均一性１５０２が改善される。
【０１２０】
上方右側のプロット図では、キャリア１０８の半径１４０４が０に近づくとき、プロットの中央で不均一性１５０２が改善される。下方右側のプロット図では、キャリア１０８の半径１４０４が０に近づくとき、不均一性１５０２が改善される。図５の内側リング５０８に対しては、キャリア１０８の半径１４０４が０から増大するにつれて、不均一性１５０２が改善される。
【０１２１】
これより図１６を参照すると、不均一性１５０２に対する数々のターゲット１１４の影響を例示するグラフが示されている。上方のプロット図では、ターゲット１１４の数が、例えば、最大１０のターゲット１１４まで増加するにつれて、不均一性１５０２が改善される。下方のプロット図では、ターゲット１１４の数が、例えば、最大１０のターゲット１１４まで増加するにつれて、不均一性１５０２が改善される。
【０１２２】
７つ以上のターゲット１１４によっては、図１の均一性１３２が更に改善されないことが留意される。幾らかの残りのレベルの均一性１３２は、径方向の不均一性に起因し、より多くのターゲット１１４を追加したり、図１の回転式ペデスタル１１０を回転させたりすることによって修正することはできない。
【０１２３】
これより図１７を参照すると、半径１４０４に基づいて不均一性１５０２を例示するグラフが示されている。不均一性１５０２は、図５の内側リング５０８及び図５の外側リング５１０の図１のターゲット１１４と、図１の回転式ペデスタル１１０とを組み合わせることによって示される。
【０１２４】
描かれた不均一性１５０２は、標準偏差であり、図１のキャリア１０８の半径１４０４にわたる平均の割合として表現される。プロット図では、内側リング５０８に対して上方の５つの曲線、外側リング５１０に対して下方の６つの曲線が示されている。グラフの下から４番目の曲線によって示されているように、不均一性１５０２は、堆積処理が約３０％の内側リング５０８及び７０％の外側リング５１０を含むとき、改善又は達成される。
【０１２５】
これより図１８を参照すると、水平距離７０２及び垂直距離７０４の構成が示されている。図１８は、図１のキャリア１０８と共に、図１の角度１３０のターゲット１１４のうちの１つを示す。例えば、ターゲット１１４は、図５の外側リング５１０上にあってもよい。
【０１２６】
水平距離７０２及び垂直距離７０４は、ターゲット１１４のうちの１つとキャリア１０８との間で示される。例えば、図１５の不均一性１５０２は、約１５度の角度１３０を有する、外側リング５１０上のカソード１０２に対して、１．０％未満であり得る。
【０１２７】
これより図１９を参照すると、堆積システム１００内のシュラウド１２６の断面図が示されている。マルチカソードＰＶＤチャンバでは、カソード１０２などのソース間の相互汚染、先の堆積スパッタリング処理から回転式シールド１０６及び円錐状シールド１１８などのシールド上に堆積された図１の材料１０３によって引き起こされる相互汚染、及び膜の上の汚染は、回避することができる。本明細書に記載された説明は、スピン注入メモリ（ＳＰＩＮ−Ｔｒａｎｓｆｅｒ−ＴＯＲＱＵＥ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ  ：ＳＴＴ＿ＲＡＭ）に関連し得る。
【０１２８】
この断面図は、相互汚染を減少又は除去するための、マルチカソードＰＶＤチャンバ内のシュラウド１２６などのプラズマシュラウド（ｐｌａｓｍａ  ｓｈｒｏｕｄ）を示す。本発明の実施形態は、各カソード１０２の堆積処理を含み、且つ他の膜が堆積される領域に１つの膜をスパッタリングするときにプラズマの拡散を制限し、したがって、相互汚染が生じる機会を制限するようなスキームを説明する。
【０１２９】
各カソード１０２は、カソード１０２のうちの１つのサイズに比べて、体積が大きいシュラウド１２６のうちの１つの専用となり得る。カソード１０２のうちの１つからの堆積は、シュラウド１２６のうちの１つの中にほとんど含まれ得る。
【０１３０】
シュラウド１２６は、次いで、シールド孔１０４を有する回転式シールド１０６によって１つずつキャリア１０８に対して露出され得る。シールド孔１０４は、それぞれ、各シュラウド１２６の開口部のサイズと等しい或いはほぼ同じサイズを含む。堆積処理の間、各シュラウド１２６は、ほとんどの堆積及び大部分のプラズマを捕捉する。したがって、共通シールド又は円錐状シールド１１８及び処理キットの他の領域の上のいかなる堆積もプラズマが非常に少なく、それ故、相互汚染が実質的に減少することができる。
【０１３１】
プラズマの拡散は、シュラウド１２６のうちの１つに制限され得る。回転式シールド１０６内にシールド孔１０４があるため、プラズマがマルチカソードチャンバ５０２の中で拡散し得る。シュラウド１２６をより大きくして、回転式シールド１０６をより小さくすることにより、プラズマをシュラウド１２６のうちの１つの内部に保持することができ、それにより、回転式シールド１０６に拡散し得るプラズマ量が最小限となる。
【０１３２】
したがって、各シュラウド１２６のシュラウド体積を増大させ、回転式シールド１０６のシールド体積を減少させることが相互汚染を減少又は除外する。プラズマがマルチカソードチャンバ５０２全面にわたって拡散した場合でも、回転式シールド１０６内の残ったプラズマは、やがてキャリア１０８上に到達することができ、したがって、カソード１０２からのプラズマ汚染は、シュラウド１２６によって除外される。
【０１３３】
これより図２０を参照すると、シュラウド１２６のうちの１つの上面等角図が示されている。この上面等角図は、シュラウド１２６のうちの１つの３次元表示を示している。
【０１３４】
各シュラウド１２６の幾何学的形状は、堆積処理の間、シュラウド１２６が図１の材料１０３のほとんどを捕捉できるように設計され得る。シュラウド１２６がほとんどの材料１０３を捕捉することにより、図５のマルチカソードチャンバ５０２及び図１の回転式シールド１０６に材料１０３が僅かばかり残るか、全く残らない結果となり、それにより相互汚染が除外される。さらに、この幾何的形状により、図１のキャリア１０８の図１５の不均一性１５０２が改善される。
【０１３５】
この幾何的形状は、第１のシュラウド端部２００２と第２のシュラウド端部２００４などの両端が異なる寸法を有するように設計され得る。第１のシュラウド端部２００２は、第２のシュラウド端部２００４よりも狭い。第１のシュラウド端部２００２の第１の幅２００６は、第２のシュラウド端部２００４の第２の幅２００８よりも狭い。
【０１３６】
これより図２１を参照すると、シュラウド１２６のうちの１つ及び回転式シールド１０６を例示する断面図が示されている。回転式シールド１０６は、カソード１０２に非常に近くてもよく、又はカソード１０２に隣接してもよい。回転式シールド１０６は、カソード１０２を１つずつだけ露出する。回転式シールド１０６は、円錐状アダプタ５０６の上にあってもよい。
【０１３７】
これより図２２を参照すると、カソード１０２のうちの１つから図１の材料１０３を捕捉するための、回転式シールド１０６の上側のシュラウド１２６のうちの１つを例示する別の断面図が示されている。
【０１３８】
各シュラウド１２６は、各カソード１０２のカソード長２２０４よりも大きなシュラウド長２２０２を含み得る。このようにして、各シュラウド１２６は、一度のスパッタリング工程で、材料１０３のうちの１つのすべてではないにしても、そのほとんどを捕捉することができ、したがって、次のスパッタリング工程の前に、別の材料１０３と一緒に材料１０３のうちの１つが全く残らず、相互汚染が除外される。
【０１３９】
カソード長２２０４よりも大きなシュラウド長２２０２によって、各シュラウド１２６は、一度のスパッタリング工程ですべての材料１０３を捕捉するための表面積が広くなり、それにより、相互汚染を減少又は除外するため、信頼性が改善されることが発見されてきた。
【０１４０】
これより図２３を参照すると、図５のマルチカソードチャンバ５０２に対する汚染試験の結果を示す表が示されている。この結果は、結論として、クロスターゲット汚染又は相互汚染を最小限にするため、以上で説明されたように、図１の回転式シールド１０６及び図２２のシュラウド長２２０２を有する図１の個々のシュラウド１２６が必要であることを示している。
【０１４１】
相互汚染は、本発明の実施形態を有しないベースラインと、回転式シールド１０６及び図２２のカソード長２２０４よりも大きいシュラウド長２２０２を有する各シュラウド１２６などの長いシュラウドを有する設計との間で比較される。結果では、相互汚染に起因する数値が著しく減少することが示された。この数値は、平方センチメートルあたり１０１０原子（原子／ｃｍ２）の数として定義される。この数値は、材料Ａ、次いで材料Ｂでスパッタリングされた図１のキャリア１０８上の材料Ａの原子の数を指す。
【０１４２】
これより図２４を参照すると、本発明のさらなる実施形態の堆積システムの操作の方法２４００のフロー図が示されている。方法２４００は、ブロック２４０２で、カソードを調節することと、ブロック２４０４で、カソードの下方のシュラウドを通して、且つ回転式シールドのシールド孔を通して、カソードを露出させるためにカソードの下方の回転式シールドを回転させることと、ブロック２４０６で、回転式ペデスタルの上側にキャリアを形成する材料を生成するため、回転式ペデスタルを回転させることであって、材料が、材料の厚みの１％未満の不均一性制約を有し、且つカソードが、カソードとキャリアとの間で角度を有する、回転させることとを含む。
【０１４３】
したがって、上述の実施形態の値によって、生産ラインの全体的な能力が改善され、生産ラインのコストが概して減少するという利点がもたらされることが発見されている。この全体的な能力は、単一のチャンバ内で異なる材料を堆積することができる図１の堆積システム１００によって改善される。ハードウェアの交換が最小限となるため、生産ラインのコストが減少する。
【０１４４】
これらの利点は、同じカソード上にＲＦ又はＤＣサプライを適用し、同じカソード上に種々の材料を適用し、且つ相互汚染なくスパッタリング処理を実行する能力によりもたらされる。これらの利点は、さらに、図１の回転式ペデスタル１１０で、不均一性（ＮＵ）制約に基づいて、非常の高いレベルの図１の均一性１３２を達成し、改善された粒子性能を達成するために単一ビット回転式シールド又は図１の回転式シールド１０６を実装することによりもたらされる。
【０１４５】
したがって、本発明の実施形態の堆積システム１００は、図１の複数のカソード１０２を有する堆積システム１００のために重要であり、これまで未知であり利用可能ではなかった解決策、能力、及び機能的側面をもたらすことが発見されている。結果として生じた方法、処理、装置、製品、及び／又はシステムは、単純であり、費用効果が高く、複雑ではなく、汎用性が高く、効率的であり、周知の技術を適合させることにより、意外にも非自明的に実装することができ、したがって、従来の製造方法又は処理及び技術と完全に対応する堆積システムを効率良く且つ経済的に製造するのに容易に適する。
【０１４６】
本発明の実施形態の別の重要な態様は、コスト削減、システムの簡略化、及び性能向上という歴史的トレンドを有用に支持且つ助けることである。
【０１４７】
本発明の実施形態の価値あるこれらの態様及び他の態様は、結果として、技術の状況を少なくとも次のレベルにもっていく。
【０１４８】
本発明は、特定のベストモードと関連して説明されたが、当業者には、以上の説明に照らして、多くの代替例、修正例、及び変更例が明らかであることを理解されたい。したがって、添付の請求項の範囲内のすべてのこのような代替例、修正例、及び変更例を包含することが意図されている。本明細書でこれまで提示された或いは添付の図面で示された全ての主題は、例示的且つ非限定的に解釈されるべきである。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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