(57)【要約】【課題】マルチカソード大面積ＰＶＤ装置用の冷却暗部シールドが開示されている。【解決手段】マルチカソードシステムについては、近接するカソード／ターゲット間に暗部シールドがあると有益である。シールドは接地してもよく、スパッタリングプラズマ内に存在する電子の接地経路を提供する。シールドは近接するターゲット間にあるため、接地されたシールドは、アノードとして作用することにより処理空間内で均一なプラズマの形成に寄与する。チャンバ内の温度は処理温度とダウンタイム温度の間で変動するため、シールドは膨張及び収縮する。シールドを冷却すると、膨張及び収縮の可能性が減じ、生じる恐れのあるフレーキングの量を減じる。シールドの表面をエンボス加工すると、シールドに蒸着する材料の量が減じ、シールドの膨張及び収縮が制御される。【選択図】図３
2008025031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のターゲットを囲む端部と、
近接するターゲット間の長さに及ぶ１つ以上のビームであって、前記端部と結合された１つ以上のビームと、
前記１つ以上のビームと結合された１つ以上の暗部シールドと、
前記１つ以上のビームと結合された１つ以上の冷却チャネルとを含むスパッタリングターゲットサポートフレームアセンブリ。
【請求項２】
前記１つ以上の暗部シールドがエンボス加工されている請求項１記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記１つ以上のエンボス加工された暗部シールドが前記１つ以上の暗部シールドから延在する複数の突出部を含み、前記突出部が互いに角度を成した複数の表面を有する請求項２記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記突出部が約２５ｍｍ２の表面積を有する請求項３記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記１つ以上のビームと結合された１つ以上のクランピング機構を含む請求項１記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記１つ以上のクランピング機構が前記１つ以上のビームを通して配置されている請求項５記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記暗部シールドがその中に前記１つ以上の冷却チャネルを配置するための１つ以上の溝を含む請求項１記載のアセンブリ。
【請求項８】
前記１つ以上のビームがその中に前記１つ以上の冷却チャネルを配置するための１つ以上の溝を含む請求項１記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記端部及び前記１つ以上のビームが単体片の材料を含む請求項１記載のアセンブリ。
【請求項１０】
前記１つ以上の暗部シールドが前記１つ以上のビームと取り外し可能に結合されている請求項１記載のアセンブリ。
【請求項１１】
複数のスパッタリングターゲットと、
前記複数のスパッタリングターゲットの一対のスパッタリングターゲット間に結合されたターゲットサポートフレームであって、
前記一対のスパッタリングターゲットをサポートするリッジを有する１つ以上のビームと、
前記１つ以上のビームと結合された１つ以上の冷却チャネルと、
前記１つ以上のビームと結合されていて、前記一対のスパッタリングターゲットが前記１つ以上のクランピング機構と前記リッジの間で結合されている、１つ以上のクランピング機構とを有するターゲットサポートフレームとを含むスパッタリング装置。
【請求項１２】
前記１つ以上のビームと結合された暗部シールドを含む請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記暗部シールドがエンボス加工された表面を有する請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記エンボス加工された表面が、前記暗部シールドから延在する複数の表面を各々有し、互いに角度を成した複数の突出部を含む請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
前記突出部の表面積が約２５ｍｍ２である請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
前記暗部シールドが前記１つ以上のビームと取り外し可能に結合されている請求項１２記載の装置。
【請求項１７】
前記暗部シールドがその中に前記１つ以上の冷却チャネルを配置するための１つ以上の溝を含む請求項１２記載の装置。
【請求項１８】
前記１つ以上のビームがその中に前記１つ以上の冷却チャネルを配置するための１つ以上の溝を含む請求項１２記載の装置。
【請求項１９】
少なくとも１つの湾曲表面を有するシールド本体と、
前記シールド本体から延在する複数の突出部とを含むエンボス加工された暗部シールド。
【請求項２０】
前記突出部が実質的に平坦な表面と、前記実質的に平坦な表面に対して傾斜した少なくとも１つの表面とを含む請求項１９記載のシールド。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの突出部が少なくとも１つの湾曲表面に配置されている請求項１９記載のシールド。
【請求項２２】
１つ以上のクランピング機構とサポートビームのリッジの間にスパッタリングターゲットを結合する工程であって、前記ビームが暗部シールドに結合されている工程と、
前記暗部シールド及び前記ビームに隣接して冷却チャネルを提供する工程と、
前記冷却チャネル内に冷却流体を流す工程と、
前記スパッタリングターゲットから基板に材料をスパッタリングする工程とを含むスパッタリング方法。
【請求項２３】
前記リッジを前記スパッタリングターゲットから電気的に分離する工程を含む請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記暗部シールドが前記暗部シールドから延在する複数の表面を各々有する複数の突出部を有するエンボス加工された表面を含み、前記複数の突出部を膨張及び接触させる工程を含む請求項２２記載の方法。
【請求項２５】
前記暗部シールドを接地する工程を含む請求項２２記載の方法。
【請求項２６】
前記基板の表面積が１平方メートル以上である請求項２２記載の方法。
【請求項２７】
前記冷却チャネルが前記ビーム内に配置されている請求項２２記載の方法。
【請求項２８】
前記冷却チャネルが前記暗部シールドと接触している請求項２２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
(技術分野)
本発明の実施形態は、近接するスパッタリングターゲット間に冷却暗部シールドを有する物理蒸着（ＰＶＤ）システムに関する。
【０００２】
(背景技術)
マグネトロンを用いるＰＶＤは、材料を基板に蒸着する１つの方法である。ＰＶＤプロセス中、ターゲットは電気的にバイアスがかけられて、プロセスで生成されたイオンが、原子をターゲットから除去する十分なエネルギーでターゲット表面に衝突する。ターゲットにバイアスをかけるとプラズマが生成され、これによってイオンが衝突し、原子をターゲット表面から除去するプロセスは、一般的に、スパッタリングと呼ばれる。スパッタされた原子はスパッタコートされている基板に向かって移動し、スパッタされた原子は基板上に蒸着する。あるいは、原子はプラズマ中でガス、例えば、窒素と反応して、基板上に化合物を反応的に蒸着する。反応性スパッタリングは、窒化チタン又は窒化タンタルの薄いバリア及び核生成層を基板上に形成するのに用いられることが多い。
【０００３】
直流（ＤＣ）スパッタリング及び交流（ＡＣ）スパッタリングはターゲットにバイアスをかけてイオンをターゲットに引き付けるスパッタリングの形態である。ターゲットを約−１００〜−６００Ｖの範囲で負バイアスまでバイアスをかけて、作動ガス（例えば、アルゴン）の正イオンをターゲットに引き付けて原子をスパッタする。通常、スパッタチャンバの側部はシールドでカバーされて、チャンバ壁をスパッタ蒸着から保護している。シールドは、電気的に接地されて、ターゲットカソードに対してアノードを提供し、ターゲット電力をスパッタチャンバで生成されたプラズマに容量結合する。
【０００４】
スパッタリング中、材料をチャンバ内の露出面にスパッタし、蒸着する。チャンバの露出面に蒸着した材料は剥離して、基板を汚染する恐れがある。従って、業界では基板の汚染を減じることが求められている。
【発明の概要】
【０００５】
マルチカソード大面積ＰＶＤ装置用冷却暗部シールドが開示されている。マルチカソードシステムについては、近接するカソード／ターゲット間に暗部シールドがあると有益である。シールドは接地してもよく、スパッタリングプラズマ内に存在する電子の接地経路を提供する。シールドは近接するターゲット間にあるため、接地されたシールドは、アノードとして作用することにより処理空間内で均一なプラズマの形成に寄与する。チャンバ内の温度は処理温度とダウンタイム温度の間で変動するため、シールドは膨張及び収縮する。シールドを冷却すると、膨張及び収縮の可能性が減じ、生じる恐れのあるフレーキングの量を減じる。シールドの表面をエンボス加工すると、シールドに蒸着する材料の量が減じ、シールドの膨張及び収縮が制御される。
【０００６】
一実施形態において、スパッタリングターゲットフレームアセンブリが開示されている。本アセンブリは、複数のターゲットを囲む端部と、近接するターゲット間の長さに及ぶ１つ以上のビームであって、端部と結合された１つ以上のビームと、１つ以上のビームと結合された１つ以上の暗部シールドと、１つ以上のビームと結合された１つ以上の冷却チャネルとを含む。
【０００７】
他の実施形態において、スパッタリング装置が開示されている。本装置は、複数のスパッタリングターゲットと、複数のスパッタリングターゲットの一対のスパッタリングターゲット間に結合されたターゲットサポートフレームとを含む。ターゲットサポートフレームは、一対のスパッタリングターゲットをサポートするリッジを有する１つ以上のビームと、１つ以上のビームと結合された１つ以上の冷却チャネルと、１つ以上のビームと結合された１つ以上のクランピング機構とを有し、一対のスパッタリングターゲットが１つ以上のクランピング機構とリッジの間で結合されている。
【０００８】
他の実施形態において、エンボス加工された暗部シールドが開示されている。本シールドは、少なくとも１つの湾曲表面を有するシールド本体と、シールド本体から延在する複数の突出部とを含む。
【０００９】
他の実施形態において、スパッタリング方法が開示されている。本方法は、１つ以上のクランピング機構とサポートビームのリッジの間にスパッタリングターゲットを結合する工程であって、ビームが暗部シールドに結合されている工程と、暗部シールド及びビームに隣接して冷却チャネルを提供する工程と、冷却チャネル内に冷却流体を流す工程と、スパッタリングターゲットから基板に材料をスパッタリングする工程とを含む。
【詳細な説明】
【００１０】
マルチカソード大面積ＰＶＤ装置用の冷却暗部シールドが開示されている。マルチカソードシステムについては、近接するカソード／ターゲット間に暗部シールドがあると有益である。シールドは接地してもよく、スパッタリングプラズマ内に存在する電子の接地経路を提供する。シールドは近接するターゲット間にあるため、接地されたシールドは、アノードとして作用することにより処理空間内で均一なプラズマの形成に寄与する。チャンバ内の温度は処理温度とダウンタイム温度の間で変動するため、シールドは膨張及び収縮する。シールドを冷却すると、膨張及び収縮の可能性が減じ、生じる恐れのあるフレーキングの量を減じる。シールドの表面をエンボス加工すると、シールドに蒸着する材料の量が減じ、シールドの膨張及び収縮が制御される。
【００１１】
本発明を例示して説明する。本発明は、カリフォルニア州、サンタクララのアプライドマテリアルズ社（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、Ｉｎｃ．，Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）の子会社であるＡＫＴ（登録商標）より入手可能なＰＶＤシステム等の大面積基板処理用のＰＶＤシステムに用いられる。しかしながら、スパッタリングターゲットは、大面積丸基板を処理するように構成されたシステムをはじめとするその他のシステム構成で利用してもよいと考えられる。本発明を実施できる例示のシステムは、引用によりその全内容が本明細書に一体化される２００５年９月１３日出願の米国特許出願第１１／２２５，９２２号に記載されている。
【００１２】
大きなフラットパネルディスプレイの需要が増すにつれて、基板のサイズも大きくならなければならない。基板のサイズが大きくなるにつれて、スパッタリングターゲットのサイズも大きくなければならない。フラットパネルディスプレイ及びソーラーパネルについては、１メートルを超える長さのスパッタリングターゲットは一般的ではない。インゴットから大きなサイズの単体スパッタリングターゲットを製造することは難しく費用がかかることが分かる。例えば、大きなモリブデン板（即ち、１．８ｍｘ２．２ｍｘ１０ｍｍ、２．５ｍｘ２．８ｍｘ１０ｍｍ等）を得ることは難しくかなりの費用がかかる。大面積モリブデンターゲットを製造するには多大な設備投資が必要である。大面積（即ち、１．８ｍｘ２．２ｘ１０ｍｍ）一体モリブデンターゲットは製造するのに１５，０００，０００ドルものコストがかかる。従って、コストのみを考慮すると、複数の小さなターゲットを利用し、且つ大面積スパッタリングターゲットの蒸着均一性を達成することが有益である。複数のターゲットは同じ組成であっても異なる組成であってもよい。
【００１３】
基板及びチャンバサイズを増やすと、様々な課題が生じる。こうした課題の一つが均一な蒸着である。スパッタリングプラズマ内の電子は、接地された装置内の構成要素に引き付けられる。従来から、チャンバ壁及びサセプタ又は基板サポートは接地されており、カソードとして機能するスパッタリングターゲットに対してアノードとして機能する。
【００１４】
アノードとして機能する接地されたチャンバ壁は、プラズマからの電子を引き付け、チャンバ壁近傍に高密度のプラズマを生成する傾向がある。チャンバ壁近傍に高密度のプラズマがあると、チャンバ壁近傍の基板上への蒸着が増加し、チャンバ壁から離れる蒸着が減少する。一方、接地されたサセプタもまたアノードとして機能する。サセプタは長い処理空間に及ぶ。このように、サセプタは、サセプタの端部ばかりでなく、サセプタの中間部でも電子の接地経路を提供する。サセプタの中間部分での接地経路は、サセプタの端部及びチャンバ壁での接地経路と釣り合っている。チャンバ壁又はサセプタである各アノードは、アノードとして等しく機能し、処理空間を超えてプラズマを均一に広げるからである。処理空間を超えてプラズマを均一に分配することにより、基板を超えた均一な蒸着がなされる。
【００１５】
基板が絶縁基板（ガラス又はポリマー等）のときは、基板は非導電性であるため、電子は基板に従わない。結果として、基板が基板サポートを実質的にカバーしているときは、基板サポートは十分なアノード表面を提供しない。
【００１６】
ソーラーパネルやフラットパネルディスプレイの基板等大面積基板については、サセプタを通した接地経路をブロックする基板のサイズは大きい。１メートル×１メートルと大きな基板はフラットパネルディスプレイ業界では一般的ではない。１メートル×１メートルの基板については、サセプタを通した接地経路は１平方メートルの面積についてブロックされる。従って、基板にカバーされないチャンバ壁及びサセプタの端部はプラズマ中の電子の唯一の接地経路である。基板の中心近傍には接地経路は存在しない。大面積基板だと、基板によりカバーされないチャンバ壁及びサセプタ端部近傍で高密度プラズマが形成される。チャンバ壁及びサセプタ端部近傍の高密度プラズマは、接地経路が存在しない処理領域の中心近傍でプラズマを疎らにする。処理領域の中心近傍の接地経路がないと、プラズマは均一ではないため、大面積基板の蒸着も均一とならない。
【００１７】
均一なプラズマを確保するのを補助するために、サセプタ及びチャンバ壁に加えてアノードをチャンバに提供する。多数スパッタリングターゲットストリップ／パネルを用いるマルチカソードシステムについては、アノードを近接するターゲットストリップ／パネル間に配置する。
【００１８】
図１に本発明の一実施形態によるＰＶＤ装置１００の断面図を示す。装置１００は、装置１００のチャンバ壁１１６内に含まれるサセプタ１０２にサポートされる基板１０４を含む。チャンバ壁１１６は接地されている。基板１０４は複数のスパッタリングターゲット１０６ａ〜１０６ｆの反対に置く。基板１０４とターゲット１０６ａ〜１０６ｆの間は処理領域１１２である。チャンバ壁１１６はシールド１１４により蒸着からシールドされている。
【００１９】
一実施形態において、各スパッタリングターゲット１０６ａ〜１０６ｆは対応のバッキングプレート１０８ａ〜１０８ｆを有している。他の実施形態において、各スパッタリングターゲット１０６ａ〜１０６ｆは単一の共通バッキングプレートと結合する。本発明を前述の実施形態を参照して説明してきたが、当然のことながら、その説明は単一の共通のバッキングプレート実施形態に等しく適用可能である。
【００２０】
バッキングプレート１０８ａ〜１０８ｃ内は冷却チャネル１１０である。冷却流体が冷却チャネル１１０を通って流れて、バッキングプレート１０８ａ〜１０８ｆ、従って、スパッタリングターゲット１０６ａ〜１０６ｆの温度を制御する。冷却流体は業界に公知の任意の通常の冷却流体である。一実施形態において、冷却流体は水である。他の実施形態において、冷却流体は気相状態にある。
【００２１】
マグネトロン１１８は、バッキングプレート１０８ａ〜１０８ｆ背後にあるマグネトロンチャンバ１２０に配置されている。マグネトロン１１８は固定マグネトロンアセンブリ又は可動マグネトロンアセンブリである。一実施形態において、マグネトロン１１８は複数のマグネトロンアセンブリであり、マグネトロン１１８の数はターゲット１０６ａ〜１０６ｆの数に対応している。マグネトロン１１８の数がターゲット１０６ａ〜１０６ｆの数に対応しているときは、個々のターゲットの磁界を制御及び調整する。
【００２２】
ターゲット１０６ａ〜１０６ｆはボンディング層１２２によりバッキングプレート１０８ａ〜１０８ｆにボンドされている。ボンディング層１２２は業界に公知の任意の通常の公知のボンディング材料である。ターゲット１０６ａ〜１０６ｆをバッキングプレート１０８ａ〜１０８ｆをボンドするのに用いられる例示のボンディング材料は、引用によりその全内容が本明細書に一体化される２００５年９月１２日出願の米国特許出願第１１／２２４，２２１号に開示されている。
【００２３】
スパッタリングターゲット１０６ａ〜１０６ｆはフレームアセンブリに配置する。フレームアセンブリは処理空間１１２にわたって１つ以上のビーム１２４ａ〜１２４ｅを有している。フレームアセンブリはまたフレームアセンブリに結合されたリッジ１３４を有している。スパッタリングターゲット１０６ａ〜１０６ｆはリッジ１３４及びビーム１２４ａ〜１２４ｅに配置されて、スパッタリングターゲット１０６ａ〜１０６ｆがリッジ１３４及びビーム１２４ａ〜１２４ｅに載るようにする。スパッタリングターゲット１０６ａ〜１０６ｆはビーム１２４ａ〜１２４ｅ及びリッジ１３４から電気絶縁体１４０により電気的に分離されている。
【００２４】
各ターゲット１０６ａ〜１０６ｆは対応の電源１２８ａ〜１２８ｆに結合されて、各ターゲット１０６ａ〜１０６ｆに個別に電力供給される。別個の電源１２８ａ〜１２８ｆを各ターゲット１０６ａ〜１０６ｆに提供することによって、各ターゲット１０６ａ〜１０６ｆへの電力レベルを個別に制御して均一な蒸着を行う。電源１２８ａ〜１２８ｆはＤＣ、ＡＣ、パルス、ＲＦ又はこれらの組み合わせであってもよい。装置はコントローラ１３２により制御される。例示の電力構成は、引用によりその全内容が本明細書に一体化される２００６年６月３０日出願の米国特許出願第１１／４２８，２２６号に記載されている。
【００２５】
フレームアセンブリを含むビーム１２４ａ〜１２４ｅ及びリッジ１３４は接地されて、フレームアセンブリはアノードとして機能するようになっている。一実施形態において、ビーム１２４ａ〜１２４ｅ及びリッジ１３４を含むフレームアセンブリは単体構造を含む。各ビーム１２４ａ〜１２４ｅは、結合された対応の暗部シールド１２６ａ〜１２６ｅを有する。暗部シールド１２６ａ〜１２６ｅはビーム１２４ａ〜１２４ｅを不要な蒸着から保護し、ビーム１２４ａ〜１２４ｅに電気的に結合されて、暗部シールド１２６ａ〜１２６ｅがアノードとして機能するようにする。一実施形態において、暗部シールド１２６ａ〜１２６ｅは、スパッタリングターゲットと同じ材料から作製されていてよい。他の実施形態において、暗部シールド１２６ａ〜１２６ｅはステンレス鋼、ビーズブラスト及びアルミニウムでスプレーされたフレーム又はスパッタリングターゲットと同じ材料で作製してよい。
【００２６】
暗部シールド１２６ａ〜１２６ｅは処理領域１１２に露出して、処理とダウンタイムの間に大きな温度変化を受ける。温度の変動を補うために、暗部シールド１２６ａ〜１２６ｅは、冷却チャネル１３８に冷却流体を流すことにより冷却する。暗部シールド１２６ａ〜１２６ｅはビーム１２４ａ〜１２４ｅと取り外し可能に結合されている。
【００２７】
図２は本発明の一実施形態によるスパッタリングターゲットアセンブリ２００の底面図である。複数のスパッタリングターゲット２０４ａ〜２０４ｆはスパッタリングターゲットアセンブリ２００の幅方向に間隔があいており、フレームアセンブリ２００に配置されている。フレームアセンブリ２０２は１つ以上のビーム２０６を含んでいる。一実施形態において、フレームアセンブリ２０２は、単体片の材料を含む。６つのスパッタリングターゲット２０４ａ〜２０４ｆが示されているが、当然のことながら、これより多い、又は少ないスパッタリングターゲット２０４ａ〜２０４ｆを用いてよい。更に、スパッタリングターゲット２０４ａ〜２０４ｆはスパッタリングターゲットストリップとして示されているが、その他の構成もまた本発明により考えられる。例えば、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ストリップを作製するために結合されたスパッタリングターゲットタイルを用いてもよい。例示のスパッタリングターゲットストリップを作製するために結合されたスパッタリングターゲットタイルは、引用によりその全内容が本明細書に一体化される２００６年６月１５日出願の米国特許出願第１１／４２４，４６７号及び２００６年６月１５日出願の米国特許出願第１１／４２４，４７８号に記載されている。
【００２８】
図３は、本発明の一実施形態によるフレームアセンブリ３００の概略斜視図である。フレームアセンブリ３００は、外側フレーム部分３０２間に延在する１つ以上のビーム３０４を含んでいる。スパッタリングターゲットアセンブリ３０６は、ビーム３０４及び外側フレーム部分３０２に配置されたリッジ３１０上のフレームアセンブリ３００内の開口部３０８内に載っている。
【００２９】
図４は、本発明の一実施形態による近接するターゲットアセンブリ間のビームアセンブリの断面図である。ターゲットアセンブリは各々、ボンディング層４０６ａ、４０６ｂによりバッキングプレート４０４ａ、４０４ｂにボンドされたスパッタリングターゲット４０２ａ、４０２ｂを含む。バッキングプレート４０２ａ、４０４ｂの温度は、バッキングプレート４０４ａ、４０４ｂに存在する１つ以上の冷却チャネル４０８により制御する。バッキングプレートコーティング４１０はバッキングプレート４０４ａ、４０４ｂの裏側にあって、バッキングプレート４０４ａ、４０４ｂの裏面の幅方向にあるマグネトロン（図示せず）の動きを促し、マグネトロンを絶縁する。
【００３０】
ビームアセンブリ４１２は暗部シールド４１４と結合されたビーム本体４２６を含んでいる。クランプ４２８が、ビーム本体４２６を通して配置されている。カップリング機構４３０はクランプ４２８をビーム本体４２６に固定して、クランプ４２８とビーム本体４２６のリッジ４３２の間でスパッタリングターゲットアセンブリを固定する。スパッタリングターゲットアセンブリは、電気的絶縁部材４２４によりビーム本体４２６から電気的に分離されていている。暗部シールド４１４は業界に公知の任意の通常の取り付け手段によりビームアセンブリ４１２に結合されている。同様に、絶縁部材４２４は業界に公知の任意の通常の取り付け手段によりビームアセンブリ４１２と結合されている。シーリング部材４１６は暗部シールド４１４とビーム本体４２６の間に存在している。追加のシーリング部材４１８はバッキングプレート４０４ａ、４０４ｂとビームアセンブリ４１２の間に存在している。上述した通り、ビームアセンブリ４１２及び暗部シールド４１４は接地されているため、アノードとして効果的に機能する。
【００３１】
マルチカソードＰＶＤ装置の独特な設計によって、アノードを処理空間外としてもプラズマ均一性に寄与する。共通のバッキングプレートを超えて間隔のあいた複数のスパッタリングターゲットストリップ（又は自身のバッキングプレートを備えた各スパッタリングターゲット）については、近接するスパッタリングターゲット間に空間が存在する。ターゲット間の空間がアーク放電を防ぐ。近接するターゲット間の空間にアノードを配置するのが有益である。アノードがアーク放電を減じるのを助けるからである。ビームアセンブリ４１２をターゲットアセンブリ間に配置するのが有益である。ビームアセンブリ４１２はスパッタリングターゲット４０２ａ、４０２ｂと基板の間の視角経路のいずれのラインもブロックしないためである。ビームアセンブリ４１２をターゲット４０２ａ、４０２ｂに近接して配置することにより、アノードによる基板のシャドーイングが減じる。
【００３２】
ビームアセンブリ４１２を、スパッタリングターゲット４０２ａ、４０２ｂを超えて処理空間へと延在させる必要がある。材料がスパッタリングターゲット４０２ａ、４０２ｂからスパッタオフされるにつれて、全方向に動く。このように、ターゲット４０２ａ、４０２ｂからスパッタされた材料はビームアセンブリ４１２に蒸着する。従って、暗部シールド４１４はビームアセンブリ４１２と結合する。ターゲット４０２ａ、４０２ｂからスパッタされた材料はビームアセンブリ４１２よりも暗部シールド４１４に蒸着する。暗部シールド４１４は交換及び／又は清浄にされて、ビームアセンブリ４１２が無期限で再使用されるようにする。暗部シールド４１４は、交換及び／又は清浄の必要がある場合はいつでもビームアセンブリ４１２から取り外してよい。暗部シールド４１４に角度を付けて暗部シールド４１４に蒸着する材料の量を減じる。
【００３３】
ＰＶＤ装置４００内の温度は処理温度とダウンタイム温度間で変動する。処理温度はチャンバのコンポーネントを「赤熱」に変えるほど高くてよい。ダウンタイム温度は室温と同じ位低い。温度が変動すると、暗部シールド４１４は膨張及び収縮する。暗部シールド４１４が膨張及び収縮すると、暗部シールド４１４に蒸着した材料が剥離して基板を汚染する。更に、処理温度がスパッタリング材料の融点に達する、又はそれを超える。万一、スパッタリング材料が暗部シールド４１４にあって、スパッタリング材料の融点に達すると、蒸着した材料が暗部シールド４１４から垂れて基板を汚染する。暗部シールド４１４の温度を制御することは有益である。暗部シールド４１４の膨張及び収縮が減じるからである。更に、暗部シールド４１４の温度を制御して、スパッタリング材料の融点より低いままとして、基板への滴下を減じる。
【００３４】
ビーム本体４２６内には少なくとも１つの冷却チャネル４２０が存在している。冷却チャネル４２０はビーム本体４１６と暗部シールド４１４の両方に近接している。冷却チャネル４２０はビームアセンブリ４１２の本体４２６を通過する連続チャネルであってもよいし、複数の冷却チャネル４２０であってもよい。冷却チャネル４２０はシーリング部材４２２によりシールされて、冷却流体が処理空間に入らず、基板を汚染しないようにしている。冷却流体は業界に公知の任意の通常の冷却流体である。一実施形態において冷却流体は水である。他の実施形態において、冷却流体は気相状態にある。
【００３５】
図５は、本発明の他の実施形態による近接するターゲットアセンブリ間のビームアセンブリの断面図である。冷却チャネル５２０は暗部シールド５１４の刻んだ部分に配置されて冷却チャネルフレーム５３０に囲まれている。冷却チャネル５２０はこのようにビーム本体５２６に近接している。
【００３６】
図６は、本発明の一実施形態による暗部シールド６００の概略斜視図である。一実施形態において、暗部シールド６００はエンボス加工されて、１つ以上の突出部６０２、６０４がＰＶＤチャンバ内の処理空間に対向する表面に存在している。突出部６０２、６０４は個別の実質的に四角形の突出部６０２、細長い矩形突出部６０４又はこれらの組み合わせである。暗部シールド６００の突出部６０２、６０４は、スパッタされた材料がスパッタリング中に蒸着する小さい表面を与える。しかしながら、暗部シールド６００のエンボス加工された表面は、暗部シールド６００の起こり得る膨張及び収縮中に有益である。温度変化中、突出部６０２、６０４は暗部シールド６００全体よりも膨張及び収縮する。このように、突出部６０２、６０４は生じる恐れのあるフレーキングの量を減じる。一実施形態において、突出部６０２は約２５平方ミリメートルの表面積を有する。ビーズブラスト等のプロセスにより表面を単に粗面化するのに対してエンボス加工は有益である。交換前に暗部シールド６００に、より多くの量の材料を付着できる広い表面積を与えるからである。エンボス加工によって暗部シールド６００は、粗面化した暗部シールドの長さの約２倍まで耐えられる。
【００３７】
図７Ａは、本発明の一実施形態による暗部シールドのエンボス加工された表面に形成された突出部７００の平面図である。図７Ｂは、図７Ａの突出部７００の断面図である。突出部７００は傾斜した表面７０２及び実質的に平坦な上表面７０４を有する。一実施形態において、傾斜した表面７０２は約２５度を超える角度で傾斜している。
【００３８】
アノードとして機能する冷却暗部シールドをマルチカソードＰＶＤシステムにおいて近接するターゲット間に配置すると有益である。シャドーイングが減じてプラズマ均一性が増すからである。暗部シールドを冷却及びエンボス加工すると剥離や滴下が減じて、基板の汚染が減じる。
【００３９】
上記は本発明の実施形態に係るものであるが、本発明のその他及び更なる実施形態はその基本的な範囲から逸脱することなく考案され、その範囲は請求の範囲により決まる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
本発明の上述した構成を詳細に理解できるよう、上記に簡単にまとめた本発明のより詳細な説明を実施形態を参照して行い、そのいくつかは図面に例示されている。しかしながら、図面は本発明の代表的な実施形態を例示するだけであり、その範囲を制限するものではなく、本発明は他の同様に有効な実施形態も認められることに留意すべきである。
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態によるＰＶＤ装置１００の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるスパッタリングターゲットアセンブリ２００の底面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるフレームアセンブリ３００の概略斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態による近接するターゲットアセンブリ間のビームアセンブリの断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態による近接するターゲットアセンブリ間のビームアセンブリの断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による暗部シールド６００の概略斜視図である。
【図７Ａ】本発明の一実施形態による暗部シールドのエンボス加工された表面に形成された突出部７００の平面図である。
【図７Ｂ】図７Ａの突出部７００の断面図である。
【００４２】
理解を促すために、図面で共通の同一の構成要素を示すのに、可能な場合は、同一の参照番号を用いている。一実施形態に開示された構成要素は、特に断りなく、他の実施形態にも利用できるものと考えられる。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【外国語明細書】
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