(57)【要約】  スパッタリングチャンバ上に連続して設置されるように設計される細いスパッタリングソースおよびターゲットを提供する。細いスパッタリングソースのそれぞれは、スパッタリングゾーンの１方向を横断するには十分な長さを有するが、スパッタリングゾーンの直交する方向よりきわめて細い。スパッタリングチャンバが通過スパッタリング処理をおこなうとき、細いスパッタリングソースのそれぞれは、基板の進行方向に直交する方向においてスパッタリングゾーンを横断するためには十分に長いが、基板の進行方向においてはスパッタリングゾーンよりもきわめて細い。いくつかの細いスパッタリングソースが、あらゆる方向においてスパッタリングゾーン全体を横断するように設置される。【選択図】図3Ｂ
2015518090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゾーン幅と、基板の進行方向に規定されたゾーン長さとを有するスパッタリングゾーンを含むスパッタリングチャンバのためのスパッタリングソースであって、
１つの背壁、該１つの背壁から前方に延びる２つの側壁、及び２つの延長部からなる横断面形状を有し、前記ゾーン長さよりも実質的に小さい幅を有する細長い本体と、
前記細長い本体の内部に設けられ、前記延長部に対して進退自在に移動するように構成された細長いヒートシンクと、
前記細長い本体の内部に設けられ、前記細長いヒートシンクと前記外壁との間に位置し、前記２つの側壁の間におけるスキャン動作のために構成された細長い磁極と、
前記背壁に設けられ、前記細長いヒートシンクを前記延長部の方に押圧するための空気圧を導入するように構成された吸気口とを備え、
前記延長部のそれぞれは、前記２つの延長部が該延長部同士の間に前記細長い本体の長さ方向の全体にわたって細長い開口部を規定するように、前記側壁の１つから該側壁に対して垂直方向で且つ内側に延びている、スパッタリングソース。
【請求項２】
細長いターゲットをさらに備え、
前記ターゲットは、該ターゲットの長さ方向にわたって延びる２つの溝を有し、
前記溝のそれぞれは、前記細長いターゲットの側面に１つずつ設けられ、前記延長部の１つを収容するように構成されている請求項１に記載のスパッタリングソース。
【請求項３】
前記細長いヒートシンクは、シールを含み、
前記シールは、前記ヒートシンクを前記延長部の方に向かって前記ターゲットの後側に押圧するために空気圧が前記吸気口から供給された場合に、前記ターゲットの後側に対して押圧されるように構成されている請求項２に記載のスパッタリングソース。
【請求項４】
前記ターゲットの後側、細長いヒートシンク及びシールにより規定された隙間にガスを導入することを可能とするガス入口をさらに備え、
前記ガスは、前記細長いヒートシンクとターゲットとの間における熱伝導性を増大させる請求項３に記載のスパッタリングソース。
【請求項５】
前記細長いターゲットは、押出成形された金属を含む請求項１に記載のスパッタリングソース。
【請求項６】
前記細長いターゲットは、押出成形された銅、又は押出成形されたアルミニウムを含む請求項５に記載のスパッタリングソース。
【請求項７】
前記細長いターゲットは、棒材からの機械加工で得られた金属を含む請求項１に記載のスパッタリングソース。
【請求項８】
前記細長い磁極は、基板への進行方向に対して傾斜した方向にスキャンするように構成されている請求項１に記載のスパッタリングソース。
【請求項９】
基板にターゲット材料を付着させるためのスパッタリングチャンバであって、
複数のスパッタリングソースを収容するように構成された側壁を有し、処理ゾーンを真空にした状態で基板を処理するための処理空間を規定するチャンバ本体と、
前記側壁に取り付けられ、互いに隣接して一列に並ぶ複数のスパッタリングソースとを備え、
前記スパッタリングソースのそれぞれは、
開口を有する細い筐体を含み、前記開口が前記筐体の全長にわたって横切っている細長いスパッタリングソースと、
前記開口で前記筐体に摺動可能に取り付けられた細長いターゲットと、
前記筐体の内部に配置され、前記細長いターゲットからの熱を除去するために前記細長いターゲットの後側に接するように構成された前側を有するヒートシンクと、
前記ヒートシンクの後ろの前記筐体の内部に配置された磁極とを含む、
スパッタリングチャンバ。
【請求項１０】
前記筐体は、空気圧を導入するための入口を含み、
前記ヒートシンクは、前記空気圧により前記ターゲットの後側に押圧されるように構成されている請求項９に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項１１】
前記ヒートシンクは、前記ターゲットの後側に対向するシールを含む請求項１０に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項１２】
前記シールは、前記ターゲットの後側と前記ヒートシンクとの間の内部空間を規定するＯリングを含み、
前記筐体は、前記内部空間内にガスを流入するためのガス入口をさらに含む請求項１１に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項１３】
前記細長いターゲットは、１００ｍｍ以下の幅を有する請求項９に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項１４】
前記細長いターゲットは、７０〜７５ｍｍの幅を有する請求項１３に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項１５】
前記チャンバ本体は、基板の２次元アレイを収容し、該基板の２次元アレイを同時に処理するように形成されている請求項９に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項１６】
前記ターゲットのそれぞれは、１つの基板の幅よりも小さい幅を有する請求項１５に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項１７】
複数の基板運搬機をさらに備え、
前記基板運搬機のそれぞれは、基板の１次元アレイを支持する請求項１５に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項１８】
前記ターゲットは、押出成形されたアルミニウム又は押出成形された銅を含む請求項９に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項１９】
前記ターゲットは、前記筐体に摺動可能に取り付けるための２つの細長い溝を有するベース材料と、前記ベース材料に接着されたターゲット材料のプレートとを含み、
前記２つの細長い溝は、前記ベース材料の各側面に１つずつ設けられている請求項９に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項２０】
前記筐体は、前記２つの溝内に延びるように構成された２つの延長部を含む請求項１９に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項２１】
前記ヒートシンクの前面に接着された伝熱媒体をさらに備えている請求項９に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項２２】
前記ヒートシンクの前面に接着され、前記ヒートシンクの前面と前記ターゲットの後側との間に囲まれた空間を規定する薄膜をさらに備え、
前記囲まれた空間は、真空環境から遮断され、大気環境への通路を有する請求項９に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項２３】
前記ヒートシンクの内部に形成され、内部に伝熱流体を有する流体通路をさらに備えた請求項９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】
（関連出願）
本願は、２０１２年４月２６日に出願された米国仮出願第６１／６３９０４７号に基づく優先権を主張し、その開示の全体は参照として本願明細書に組み込まれる。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、太陽電池、フラットパネルディスプレイ、タッチスクリーン等に用いられるスパッタリングシステム等の物理気相成長処理のためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体ＩＣ、太陽電池、タッチスクリーン等を製造するための種々のシステムが本技術分野において周知である。これらのシステムの工程は、真空で行われ、例えば物理気相成長（ＰＶＤ、スパッタリングともいう）、化学気相成長（ＣＶＤ）、イオン注入、エッチング等を含む。そのようなシステムのために２つの基礎的なアプローチがあり、それは枚葉式処理又はバッチ式処理である。枚葉式処理においては、処理の際に単一の基板のみがチャンバの内部にある。バッチ式処理においては、処理の際に複数の基板がチャンバの内部にある。フラットパネルディスプレイ及び大型基板の製造においては、単一の基板であってもこれに対応する大きいソース、例えばスパッタリングソース及びターゲットを必要とし得る。同様に、大きいソース及びターゲットは、複数のより小さい基板のバッチを同時に処理する場合に必要となる。
【０００４】
大きいスパッタリングソースは、製造のためには複雑で且つ高価である。それらは、磁電管、冷却システム等の複雑なデザインを必要とする。また、それらの総面積が原因でそれらは維持することが困難である。さらに、ターゲットは、製造のために非常に高価となり、大きいターゲットの全体の表面からの均一なスパッタリングが困難であるため、過少利用を引き起こす。また、これにより、このようなシステム所有者への費用が増大する。
【発明の概要】
【０００５】
以下の概要は、本発明のいくつかの態様及び特徴の基本的な理解を提供するために含まれる。この概要は、本発明の広範な概要ではなく、本発明のキー又は重要な要素を具体的に識別すること、又は本発明の範囲を示すことを意図するものでない。その単一の目的は、本発明のいくつかのコンセプトを、以下に示すより詳細な説明の前置きとして単純化した形態で示すことである。
【０００６】
本発明の実施形態は、製造するのに容易で安価であるスパッタリングソースを提供する。さらに、該スパッタリングソースは至って単純で安価なターゲットを利用する。開示される実施形態では、供給が容易であり、利用効率が高いスパッタリングソースとターゲットとが提供される。ターゲットの交換は簡易で迅速であり、システムが作業のために作動を停止する時間を低減する。
【０００７】
スパッタリングソースとターゲットとは、一連のそのようないくつかのソースの一部として、要求されるスパッタリング領域の長さを横断して、スパッタリングチャンバ内に設置されるように構成される。このような配置は、チャンバ内に個別に設置され、スパッタリング領域の長さ全体を横断するようなサイズの標準的なスパッタリングソースより優れている。
【０００８】
開示される実施形態は、プロセスゾーンの幅と長さとを横断する２次元アレイに配置された複数の基板を同時に処理するように構成されたスパッタリングチャンバを提供し、該チャンバは、それぞれがプロセスゾーンの幅か長さかのいずれかより狭い幅を有し、それぞれがスパッタリングゾーンの幅または長さと同一である長さを有する、複数の細いスパッタリングソースを収容するように構成された壁を有する。スパッタリングソースのそれぞれは、その矩形横断面の１つの側の全長にわたって１つのウインドウを有する矩形横断面が設けられた、折り曲げられた金属のシートからなるハウジングを有する。２つの延長部がウインドウ内部へ延長するので、ウインドウの幅は矩形横断面の側全体より狭い。細長いターゲットは、ターゲットが溝内部に収容された延長部でウインドウ上を摺動可能なように、その各側に１つずつの溝を備えて形成される。ターゲットは、空気圧によってターゲットの後ろ側に押圧されるヒートシンクによって冷却される。また、ターゲットに対するヒートシンクへの押圧は、ターゲットをその位置に固定し、ターゲットの摺動を防ぐ。
【０００９】
本公開の装置によって、スパッタリングのターゲットを交換するための簡易な方法が可能になり、それはターゲットが先行技術のようにヒートシンクと接合しないためである。具体的には、ターゲットを交換するために、ヒートシンクがターゲットへの押圧を止めて、空気圧が解放される。そして、ターゲットはソースハウジングから摺動されて取り出されてもよい。それから、新しいターゲットは、延長部に乗って、溝を備えるハウジングに摺動されて取り付けられる。その後、空気圧が再開され、ヒートシンクがターゲットをその位置に押圧する。同様のプロセスおよび同様の装置は、空気圧を使用する代わりに、ヒートシンクをターゲットに押圧するアクチュエータを用いて適用されてもよいということを理解する必要がある。
【００１０】
本明細書に包含され、その一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を例示し、発明を実施するための形態と共に本発明の原理を説明し描出する役割を担う。図面は図表図式によって例示の実施形態の主な特徴を示すことが意図されている。また、図面では、実際の実施形態のすべての特徴や、描かれる要素の相対的なサイズが提示されることは意図されていない。それゆえに図面は正確な縮尺率ではない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、少なくとも１つのスパッタリングチャンバを有する複数の基板のプロセスシステムの実施形態であり、図１Ａは、キャリアが搬送およびプロセス中に水平方向に留まる、システムの実施例を示し、図１Ｂは、キャリアが搬送、および装着・取外し中には水平であるが、プロセス中には垂直である実施例を示す。
【図２】図２は、図では除外されているスパッタリングソースを備える真空プロセスチャンバ２００の実施形態を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、標準的なスパッタリングソースを備えるスパッタリングチャンバの実施形態を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本開示の実施形態に係るスパッタリングソースに適したスパッタリングチャンバの実施形態を示す。
【図４】図４Ａは、一実施形態に係るスパッタリングソースの横断面で、図４Ｂは、一実施形態に係るスパッタリングソースの等角図であり、図４Ｃは、別の実施形態に係るヒートシンク装置の近接図で、図４Ｄは、また別の実施形態に係るヒートシンク装置の近接図で、図４Ｅは、図４Ｃと図４Ｄとの特性を組み合わせたヒートシンク装置の近接図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の詳細な説明は、本明細書に記載される革新的なスパッタリングソースおよびターゲットのいくつかの特徴と態様とに重点を置く実施例を提供する。開示される様々な実施形態では、処理される基板よりも通常は細い、細いスパッタリングソースが提供される。全幅にわたるすべての細いソースが要求されるスパッタリング視野を覆うようにして、細いソースが複数のユニット内のプロセスチャンバ上に並んで設置されるように設計される。細いスパッタリングソースの態様を理解するため、スパッタリングチャンバを有するプロセスシステムの説明から詳細な説明を開始する。
【００１３】
図１は、複数の基板のプロセスシステムの実施形態の上面図であり、搬送キャリアは、基板のラインアレイを支持するが、プロセスは基板の２次元アレイ上でおこなわれる。しかしながらまた、細いスパッタリングソースは、例えばフラットパネルディスプレイ用のガラスなどの、大きな単一の基板処理のために設計されたシステムでも使用され得る。図１に示されるシステム１００において、基板は、装着・取外しステーション１０５で、すなわちシステムの同じ側から装着および取外しをされる。しかしまた、システムについて、装着ステーションがシステムの１つの側に設けられる一方で、取外しステーションがシステムの対向する側に設けられるように設計されてもよいということを理解する必要がある。一部の実施形態では、キャリア上かキャリアからかの少なくとも一方で基板の装着および／または取外しが手動でおこなわれるが、その他では、これら１つのまたは２つのタスクをおこなうように自動化される。
【００１４】
基板は、キャリア帰着ステーション１１０から搬送された、装着・取外しステーション１０５内に位置するキャリア上に装着される。各キャリアは、システム内部を移動する方向に垂直の方向で、基板の線形アレイ、すなわち単一の列に配置された２つ以上の基板を支持する。キャリアは、装着・取外しステーション１０５から、キャリア帰着ステーション１１０を経由してバッファステーション１１５へと移動する。そして、キャリアは、低真空ロードロック（ＬＶＬＬ）１２０の受け入れ準備が整うまで、バッファステーション１１５に留められる。後述される一部の実施形態では、バッファステーションは傾斜ステーションとしても機能し、水平方向のキャリアは、垂直方向を取るために９０度傾斜される。そのような実施形態では、垂直方向を取る場合に、クリップが用いられてその位置に基板を保持する。
【００１５】
弁１１２は適切な時点で開き、バッファステーション１１５内に位置するキャリアはＬＶＬＬ１２０内に搬送される。そして、弁１１２は閉じ、ＬＶＬＬ１２０は概ね真空レベルまで排気される。その後、弁１１３が開き、ＬＶＬＬ１２０からのキャリアは高真空ロードロック（ＨＶＬＬ）１２５内に搬送される。ＨＶＬＬが真空レベルまで排気されたら、弁１１４が開きＨＶＬＬ１２５からのキャリアはプロセスチャンバ１３０へと搬送される。システムは、キャリアが１つのチャンバから２つの各プロセスチャンバの間に位置する弁を経由して次へと搬送されるように、直線的にアライメントされた任意の数のプロセスチャンバ１３０を有してもよい。最後のプロセスチャンバの末尾では、システムへの入口のように、逆ロードロック装置へと導く弁が配置される、つまりまずＨＶＬＬそれからＬＶＬＬとなる。その後、キャリアは、弁１１６を経由してキャリア帰着モジュール１３５へと出る。キャリアは、例えばプロセスチャンバ１３０の上または下に位置するコンベア（図示せず）などを使用して、帰着モジュール１３５からキャリア帰着ステーション１１０へと戻される。
【００１６】
上述のように、各キャリアは、基板の装着と取外しとを容易にし、キャリアの製造、取扱い、および搬送を至って容易にする基板の線形アレイを支持する。しかし、システムが高スループットを有するため、各プロセスチャンバ１３０は、次々に配置されるいくつかの、つまり２つ以上のキャリア上に配置される基板の２次元アレイを収容し、同時に処理するように構成される。図１の実施形態では、より効率化するため、バッファステーション１１５、ＬＶＬＬ１２０、およびＨＶＬＬ１２５は、プロセスチャンバ１３０内に同時に収容されるのと同じ数のキャリアを同時に収容するように各々構成される。例えば、各キャリアは１列で３つのガラス基板を支持してもよいが、各プロセスチャンバは同時に２つのキャリアを処理するように構成され、３×２基板の２次元アレイを処理する。
【００１７】
図１に示されるように、基板の搬送、装着および取外しのために提供されるシステムの一部は大気環境に配置される。一方で、あらゆるプロセスは真空環境でおこなわれる。大気環境における搬送、装着および取外しは真空においてよりも至って容易である。
【００１８】
図１Ａは、図１に示されるようなシステムの実施例を示し、キャリア２００は搬送およびプロセス中に水平方向に維持される。キャリアは、プロセスチャンバの上に配置されるコンベア１４０を経由して始点に戻される。図１Ａに示されるように、各キャリア２００は、１列に直線的に配置された４つの基板２２０を支持する。また、一緒に配置される６つのキャリアの配置を明らかにするために、解説の目的で、チャンバ１２０の上部が取り除かれている。そのため、この実施形態では、各キャリアが４つの基板を支持しながら、各チャンバは２４の基板を同時に処理する。
【００１９】
図１Ｂは実施例を示し、キャリアは、搬送、および装着か取外しかの少なくとも一方をおこなっているときに水平であるが、プロセス中には垂直である。図１Ｂの装置は、基板を垂直方向で処理するために、ロードロックとプロセスチャンバとが垂直になっていることを除いては、図１Ａの装置と至って類似する。図１Ａと図１Ｂとの実施形態において、ロードロックとプロセスチャンバとの構成は、図１Ａにおいては水平に設置されているが、図１Ｂではそれらの側部で垂直に設置されていることを除いて、同一であり得る。そのため、バッファステーション１１５およびシステムのもう一方の端のバッファステーション１４５は、バッファステーション１４５において示されるように、キャリアの方向を９０度変えるリフト装置を含むように変更される。
【００２０】
図２は、本開示のシステムとスパッタリングソースと共に用いられ得る真空プロセスチャンバ２００の実施形態を示す。図２では、スパッタリングソースを有するチャンバの蓋が取り除かれて内部構造を露出している。チャンバ２００は、その構成要素または構造にいずれの改変もなく、水平または垂直方向に取り付けられることができる。チャンバは、真空排気のための開口部２２２を備える単純な箱枠で構成される。入口開口部２１２が１つの側壁に切り取られる一方で、出口開口部２１３は対向する側壁に切り取られ、キャリア２２４がチャンバに進入し、チャンバ全体を横断し、そしてもう一方の側からチャンバを退出することを可能にする。明確にするため、図２の図ではゲート弁２１４のみが表されているものの、ゲート弁は各開口部２１２と開口部２１３とに設けられる。
【００２１】
キャリア２２４を、水平および垂直方向において効率的で正確に搬送可能にするために、チャンバの対向する側壁に磁気車輪２０２が設けられる。キャリアは磁気車輪２０２上に乗る磁気バーを有する。車輪２０２が設置されるシャフトは、大気環境中へとチャンバの外側に延長され、モータ２０１によって動作が促される。具体的には、いくつかのモータ２０１が設けられ、例えばＯ−リングなどのベルトを用いていくつかのシャフトをそれぞれ動作させる。また、従動輪２０４がキャリアを横方向に制限するように設けられる。
【００２２】
図２の実施形態の特徴は磁気車輪の直径がチャンバの側壁の厚さよりも小さいことにある。これは、車輪２０６と２０７とによって示されるように、入口および出口開口部の２１２および２１３の内側に磁気車輪を配置することを可能にする。入口および出口開口部の２１２および２１３の内側に車輪２０６と２０７とを配置することによって、キャリアが車輪の支持なしで横断する必要がある間隙が最小になるので、チャンバへの、そしてチャンバからの、キャリアの円滑な搬送が可能になる。
【００２３】
ここまでに記載されたシステムは、理解されるように、製造するのに安価であり、そして、例えば太陽電池、タッチスクリーンなどの様々な基板の効率的な真空プロセスを提供する。該システムは、ダブルまたはシングルエンドの装着および取外しで、つまり、１つの側からの基板の装着および取外しか、または、１つの側から基板を装着し対向する側から取り外すことで、構成されてもよい。基板の取扱いは真空ではおこなわれない。システムはモジュールであり、必要とされる数の真空プロセスチャンバがロードロックの入力と出力との間に設置されてもよい。真空チャンバは、真空内で、ほとんど部品を持たない単純な設計である。また真空チャンバは水平または垂直方向で設置されてもよい。例えば、太陽電池の工程では、システムは水平方向で基板を処理してもよいが、一方で、タッチスクリーンでは、基板は垂直方向に処理されてもよい。いずれにせよ、大気環境における装着、取外し、および搬送は、水平方向の基板でおこなわれる。例えばスパッタリングソースなどのプロセスソースが、基板の上および／または下に設置されてもよい。該システムでは、通過または静止プロセス、つまり、真空プロセス中に静的であるか、または動作中である基板と共に、プロセスが可能である。また、チャンバは、スパッタリングソース、ヒータ、注入ビームソース、イオンエッチングソースなどを収容してもよい。
【００２４】
真空チャンバは、ソーラーへの適用において、低エネルギー注入装置を含んでもよい（例えば、１５ＫＶ未満）。例えば、ＰＥＲＣ、ＩＢＣ、またはＳＥなどの特定の太陽電池の設計では、マスク装置が用いられ、マスキングをした注入をおこなってもよい。また、テクスチャエッチングは、イオンエッチングソースまたはレーザアシストエッチングを用いて、マスクあり、またはなしでおこなわれてもよい。ポイントコンタクトセルでは、コンタクトにアライメントする多数の穴を備えるマスクが使用されてもよい。また、厚い金属層は、いくつかのＰＶＤチャンバを連続的にアライメントし、連続して重ねて層を形成することによって形成されてもよい。
【００２５】
チャンバは、タッチパネルへの適用において、以下に開示されるスパッタリングソースを用いて、コールドおよび／またはホットＩＴＯ層をスパッタリング堆積するために使用されてもよい。プロセスは、各キャリアに横方向に配置された、いくつかの、例えば３つのタッチパネルと、より高いスループットであるがより単純な取扱いにするために、各チャンバ内に同時に配置されるいくつかの、例えば２つのキャリアと共におこなわれてもよい。同一のシステムは、いずれの内部再構成もなく、パッドまたは携帯電話のサイズのガラス用のタッチスクリーンを取り扱うことができる。単純に、適切なキャリアが構成されて、システム全体は同じままになる。繰り返しになるが、基板の取扱いは真空内ではおこなわれない。
【００２６】
すべての型およびサイズの基板において、取扱いおよびプロセス操作は同様であり得る。空のキャリアは、装着するためにキャリア帰着エレベータから移動する。マスクが使用される場合、マスクは取り除かれてエレベータに留まる。基板は大気環境でキャリア上に装着される。キャリアはエレベータに戻り、マスクは基板の上に配置される。そして、キャリアはロードロック内に移動する。真空内において、キャリア搬送は、チャンバ壁に配置され、大気または真空環境内のチャンバの外側から駆動される、単純な磁気車輪を介する。チャンバは、分離のために弁を有してもよく、プロセスのために、基板の下の引出しの上または中にソースを有してもよい。基板は、システムの取外し部で取り除かれるか、または装着部、つまりシステムの入口側へ戻るためにキャリア上に留まってもよい。キャリアは、システムのプロセス部からシステムの装着部へと、単純なコンベアベルトで戻る。単純なピンコンベアは、装着および取外しステーションへ、あるいは、装着および取外しステーションから、キャリアを上昇または降下させる。
【００２７】
図３Ａはひとつの実施形態を示し、単一のソース３０１がチャンバ３００上に設けられる。この単一のソースは、単一の大きな基板でも、またはいくつかのより小さい基板でも、チャンバ３００の内側に配置されるすべての基板の処理に用いられる。ソース３０１は、単一の大きな基板全体か、または、複数のより小さい基板すべてを同時に被覆する長さと幅とを有する。そのような大きなソースは、その大きさのため、製造するのに複雑で高価になりすぎる。また、このような大きいスパッタリングソース用に作られるスパッタリングターゲットは非常に大きくする必要があるが、これは高価で複雑であり、そして利用度の低下をもたらす。そのため、図３Ｂの実施形態では、いくつかの細いソースが共に用いられて、要求されるスパッタリング領域を被覆する。図３Ｂの実施形態において、各々のソース３０３Ａ〜３０６ｎは、一方向においてはスパッタリング領域の全長を横断するのに十分な長さであるが、基板の移動方向においては著しく細い。実際に、いくつかの実施形態では、各々のソース３０６Ａ〜３０６ｎは、１つの基板よりもさらに細い。このような配置は、通過または静止プロセスに等しく適する。
【００２８】
図４Ａおよび図４Ｂは、ひとつの実施形態による１つのスパッタリングターゲットの横断面および等角図を提供する。図示されるように、ソース４００は、例えばステンレス鋼など製の細長いハウジング４０５を含む。ここでは、ソースの前とは、ターゲット４４５が設置されるソースの側であると考えられ、ソースの後ろとは、ターゲット４４５が設置される所と対向する側であると考えられる。図４Ａに示されるように、ハウジング４０５の前部は開放され、両側は内側に屈曲し、ハウジング４０５の開放された前部側に向かってわずかに延びている。すなわち、ハウジング４０５は、金属平板を用いて、２つの側壁で底部を形成するために２つの側を屈曲し、そして、側壁が内側に延びて前部を部分的に横切るが開口部を残すようにして、側壁の端を内側に屈曲することによって形成されてもよい。つまり、ハウジングの前部は、ハウジング４０５の全長を横切る、短い延長部４０７を含む。
【００２９】
ヒートシンク４１０は、ハウジング４０５の内部に設けられ、双頭矢印４５５で示されるように前後に自在に動くようにサイズを定められる。ヒートシンク４１０の前側、つまり、ターゲット４４５に面するヒートシンクの側はシールを支持する。図４Ａの実施形態では、ヒートシンク４１０の前側は、Ｏ−リング４２０が埋め込まれる溝を有する。磁極４１５はハウジング４０５の内部に設けられ、ヒートシンク４１０の後方に位置する。磁極４１５は機械化されて、双頭矢印４６０で示される直線方向に左右にスキャンし、マーク４６５で示されるように、端から端へ、つまり図４Ａのページに出たり入ったりする方向で、スキャンする。別の実施形態によると、インベントリとターゲットとの活用を増進するため、磁極４１５は、短距離（約１０ｍｍ）を約５０℃の角度で、ゆっくりと継続的にスキャンする。これが浸食溝を広げて活用とインベントリとを大きく向上する。
【００３０】
ターゲット４４５は、基板にスパッタリングされる単一の材料で製造されてもよい。例えば、スパッタリングチャンバがアルミニウム層を堆積するのに用いられるとき、ターゲット４４５は単純に、簡易で安価なプロセスである押出成形アルミニウムで製造されてもよい。ターゲットは、引き出しのように摺動する方法で、延長部４０７を取り囲むようにサイズを定められた、ノッチ４４７を含む横断面を有する。
【００３１】
ハウジング４０５の後部には、ハウジング内の空気圧が蓄積することを可能にする吸気口４２５がさらに含まれる。具体的には、延長部４０７がノッチ４４７の内側に来るように、ターゲット４４５が摺動されてハウジング内に挿入されると、空気圧が吸気口４２５から提供されて、圧力がヒートシンク４１０を前に押す。結果的に、ヒートシンクはターゲット４４５に対して押圧する。これにはいくつかの有用性がある。まず第１に、ターゲット４４５が移動か、または摺動かの少なくとも一方をおこなうことを防ぐ。第２に、ターゲット４４５とヒートシンク４１０との間の確実な物理的接触を形成し、高い熱伝導性を提供する。第３として、空気圧は、さらに熱伝導性を増大するガスを用いて生成されてもよい。代替的にまたは追加として、熱伝導性を増大するために、ガスがターゲットとヒートシンクとの間の空隙に取り込まれ、破線矩形４１７によって示されるようなシールが定義されてもよい。ガスは、別のガス入口４１９を介して導入されてもよい。ターゲット４４５を交換するために、圧力を単に解放して、使用済みターゲットを摺動させて取り出し、新しいターゲットを摺動させて入れる。これは、通常は困難な作業であるターゲットの交換を、引き出しを開け閉めするように簡易にする。
【００３２】
理解されるように、その他のターゲット材料が必要であるとき、その材料が安価であり、押出し成型可能であるならば、ターゲット全体はスパッタリング材料から押出し成形によって製造される。だが、該材料が、例えばＩＴＯなど、高価であるか、または押出し成形不可能な場合、破線矩形４４９に図示されるように、ターゲット材料の平板状固体がターゲット４４５の前表面４４８に接着されてもよい。
【００３３】
図４Ｃは、流体冷却を利用する別の実施形態によるヒートシンク装置の近接図である。図４Ｃにおいて、金属薄膜４６０（例えば０．００５インチなど）はヒートシンク４１０の表面に接着されるか、または溶着される。囲まれた空間４６２は金属膜４６０とヒートシンク４１０との間に形成され、伝熱を補助するために、伝熱ガスまたは流体が流動可能である。伝熱流体またはガスは、大気に解放されているが、金属膜４６０の溶着または接着によって真空から分離されている、リザーバ４６４と連結される。
【００３４】
膜の使用は、少なくとも以下の理由により有用である。つまり、ターゲットが完全に平坦でないか、または任意の理由で反っている場合、膜は、伝熱材とターゲットとの接触を保持するために、リザーバ４６４からの大気圧のもとで歪む。この特性がなければ、非接触の小領域は、大きな歪みと非接触領域の拡大をもたらして、著しく熱くなる。
【００３５】
図４Ｄは、また別の実施形態によるヒートシンク装置の近接図である。図４Ｄにおいて、例えばグラフォイルまたはその他の種類の伝熱パッドなどの伝熱材４６３は、ヒートシンク４１０が空気圧によってターゲット４４５に対して押圧されるとき、伝熱パッド４６３がヒートシンク４１０とターゲット４４５の間で圧搾されるようにして、ヒートシンク４１０に接着される。伝熱材４６３は、可動ヒートシンク４１０に接着されるので、ターゲットではなくスパッタリングソースと共に留まる。そのため、ターゲット４４５が交換されるときに伝熱材４６３は再利用される。
【００３６】
図４Ｄにおいて示される他の特徴は、ヒートシンクの能動的冷却のための流体の使用である。流体チャネル４６７は、ヒートシンク４１０の内部に設けられ、そして、熱交換器を含むかまたは含まない冷却流体リザーバ４６６に連結される。流体はヒートシンクの内部で循環されて熱を取り除いてもよい。
【００３７】
伝熱材４６３および能動的流体冷却４６７の特性は、本明細書に開示されるその他の実施形態のいずれに用いられてもよい。例えば、図４Ｅは図４Ｃおよび図４Ｄの特性の組合せを表し、伝熱材４６３は膜４６０の前表面に接着される。また、能動的流体冷却はヒートシンク４１０からの熱除去を増進するために取り入れられる。
【００３８】
上述のように、ターゲットは、押出し成形によって製造されて、銅またはアルミニウムなどの金属をスパッタリングするためにターゲットを提供してもよく、または、棒材から機械加工することによって製造されてもよい。ターゲットは、先行技術においておこなわれるようにヒートシンクに接着されないが、ターゲットと確実に接触するように空気圧をかけられるヒートシンクによって返って冷却される。また、ターゲットの後ろ側に真空密封シールを形成する、ヒートシンクの前部のＯ−リングシールが存在する。このターゲットとヒートシンクとの間の空間は伝導性ガスで充填されて冷却速度を増加する。ターゲットを変えるために、空気圧が解放され、ターゲットはアセンブリから単に摺動されて出される。ターゲット交換のためのソースの分解に必要とされるねじは最小限であるか、またはまったくない。
【００３９】
いくつかの実施形態では、スパッタリングの線形磁電管は著しく細く、１００ｍｍ幅未満であるか、または一部の場合には７０〜７５ｍｍ幅であり、非常に長い装置を作ることなく、複数のソースがチャンバ上の列に設置されることが可能である。例えば、２μｍの厚さの膜を堆積するのに、ターゲットの十分なインベントリを有するため、１０ｋＷ未満の電力供給を維持するため、そして基板の過熱を制御するため、約３０のソースが必要とされる。記載されるような小さいソースでは、必要とされる長さは約２．５メートルであり得る。１００ｍｍ以下、またはより具体的には７０〜７５ｍｍ以下の幅を有するターゲットの構成は、例えば押出し形成または棒材からの切削などの能率的な技術を用いて、ターゲットの形成を至って容易にそして安価にすることにおいて有用であると理解される。
【００４０】
本明細書に記載される実施形態は、スパッタリングチャンバのためのスパッタリングソースを提供し、該スパッタリングチャンバは、ゾーン幅と、基板の進行方向に規定されたゾーン長さとを有するスパッタリングゾーンを含み、該スパッタリングソースは、１つの背壁、該１つの背壁から前方に延びる２つの側壁、及び２つの延長部からなる横断面形状を有し、ゾーン長さよりも実質的に小さい幅を有する細長い本体と、細長い本体の内部に設けられ、延長部に対して進退自在に移動するように構成された細長いヒートシンクと、細長い本体の内部に設けられ、細長いヒートシンクと外壁との間に位置し、前記２つの側壁の間におけるスキャン動作のために構成された細長い磁極と、背壁に設けられ、細長いヒートシンクを延長部の方に押圧するための空気圧を導入するように構成された吸気口とを備え、該延長部のそれぞれは、２つの延長部が該延長部同士の間に細長い本体の長さ方向の全体にわたって細長い開口部を規定するように、前記側壁の１つから該側壁に対して垂直方向で且つ内側に延びている。細長いターゲットは、摺動可能に細長い本体に取り付けられ、ターゲットの長さ方向にわたって延びる２つの溝を有し、溝のそれぞれは、細長いターゲットの側面に１つずつ設けられ、延長部の１つを収容するように構成される。細長いヒートシンクはシールを含み、該シールは、細長いヒートシンクを延長部の方に向かって前記ターゲットの後側に押圧するために空気圧が吸気口から供給された場合に、前記ターゲットの後側に対して押圧されるように構成される。ターゲットの後側、細長いヒートシンク及びシールにより規定された隙間または空間にガスを導入することを可能とするガス入口が含まれてもよく、ガスは、細長いヒートシンクと細長いターゲットとの間における熱伝導性を増大させる役割を担う。細長い磁極は、ターゲットの利用を増進するために基板の進行方向に対して傾斜した方向にスキャンするように構成されてもよい。
【００４１】
上述した実施形態は、１つの大きい、またはいくつかの小さい基板を同時に収容し、かつ処理するようにサイズを定められた真空ハウジングを備える真空プロセスチャンバを提供する。また、ハウジングは、いくつかの細いスパッタリングソースを同時に支持するために構成される。細いスパッタリングソースは、スパッタリングゾーンの全幅を横断するのに十分な長さを有するが、スパッタリングゾーンの長さよりはなはだ小さい。いくつかの実施形態では、細いスパッタリングソースは、処理される基板の幅より狭い幅を有する。そのようないくつかのソースは、キャリアの進行方向で、チャンバの長さ全体または部分に渡って、後ろを合わせて配置されてもよい。ひとつの実施形態では、ソースは、２つの隣接するソースからのスパッタリング材料が重なり合い、あらゆるソース同士の分割の影響を解消するように、基板から十分離れて配置される。別の実施形態では、基板がターゲットを通過するときに各細いソースによって被膜され、あらゆるソース同士の分割が被膜に影響しないように、通過プロセスがおこなわれる。
【００４２】
また、記載されたように、基板にターゲット材料を付着させるためのスパッタリングチャンバは、複数のスパッタリングソースを収容するように構成された側壁を有し、処理ゾーンを真空にした状態で基板を処理するための処理空間を規定するチャンバ本体と、側壁に取り付けられ、互いに隣接して一列に並ぶ複数のスパッタリングソースとを備え、該スパッタリングソースのそれぞれは、開口を有する細い筐体を含み、該開口が筐体の全長にわたって横切っている細長いスパッタリングソースと、該開口で該筐体に摺動可能に取り付けられた細長いターゲットと、該筐体の内部に配置され、前記細長いターゲットからの熱を除去するために前記細長いターゲットの後側に接するように構成されたヒートシンクと、を含んで設けられる。
【００４３】
本開示の実施形態によると、基板処理のためのシステムは、基板が１つのチャンバを退出し、次のチャンバに直接的に進入するように、直線的な方法で一方から他方へと取り付けられた複数のスパッタリングチャンバを含み、開示される。システムは、基板を真空環境内に送達するための、第１のスパッタリングチャンバに取り付けられた入口ロードロックを有する。また、システムは、真空環境から大気環境へと基板を取り除くための、最後のスパッタリングチャンバに取り付けられた出口ロードロックを有する。スパッタリングチャンバのそれぞれについて、複数の細いスパッタリングソースがスパッタリングチャンバのスパッタリングゾーン全体を被覆するようにして、複数の細いスパッタリングソースが設置されるように構成される。いくつかの実施形態では、細いスパッタリングソースのそれぞれはスパッタリングチャンバ内部で処理される基板よりも細く、スパッタリングチャンバ内部の各基板が、隣接する少なくとも２つの細いスパッタリングソースから同時にスパッタリングされた材料で被膜される。
【００４４】
本発明は具体的な材料および具体的なステップの例示的実施形態によって検討されてきたが、これら具体的な実施例の変化形がおこなわれる、および／または使用されることが可能であり、そのような構成および方法は、記載され描出された実施からの理解と、そして添付の特許請求の範囲により規定される本発明の範囲から出ることなくなされ得る改変を容易にする工程の検討とに従うということが当業者に理解される必要がある。
【図１】
2015518090.tif 000003
【図２】
2015518090.tif 000004
【図３Ａ】
2015518090.tif 000005
【図３Ｂ】
2015518090.tif 000006
【図４】
2015518090.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成26年1月29日(2014.1.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゾーン幅と、基板の進行方向に規定されたゾーン長さとを有するスパッタリングゾーンを含むスパッタリングチャンバのためのスパッタリングソースであって、
１つの背壁、該１つの背壁から前方に延びる２つの側壁、及び２つの延長部からなる横断面形状を有し、前記ゾーン長さよりも実質的に小さい幅を有する細長い本体と、
前記細長い本体の内部に設けられ、前記延長部に対して進退自在に移動するように構成された細長いヒートシンクと、
前記細長い本体の内部に設けられ、前記細長いヒートシンクと前記外壁との間に位置し、前記２つの側壁の間におけるスキャン動作のために構成された細長い磁極と、
前記背壁に設けられ、前記細長いヒートシンクを前記延長部の方に押圧するための空気圧を導入するように構成された吸気口とを備え、
前記延長部のそれぞれは、前記２つの延長部が該延長部同士の間に前記細長い本体の長さ方向の全体にわたって細長い開口部を規定するように、前記側壁の１つから該側壁に対して垂直方向で且つ内側に延びている、スパッタリングソース。
【請求項２】
細長いターゲットをさらに備え、
前記ターゲットは、該ターゲットの長さ方向にわたって延びる２つの溝を有し、
前記溝のそれぞれは、前記細長いターゲットの側面に１つずつ設けられ、前記延長部の１つを収容するように構成されている請求項１に記載のスパッタリングソース。
【請求項３】
前記細長いヒートシンクは、シールを含み、
前記シールは、前記ヒートシンクを前記延長部の方に向かって前記ターゲットの後側に押圧するために空気圧が前記吸気口から供給された場合に、前記ターゲットの後側に対して押圧されるように構成されている請求項２に記載のスパッタリングソース。
【請求項４】
前記ターゲットの後側、細長いヒートシンク及びシールにより規定された隙間にガスを導入することを可能とするガス入口をさらに備え、
前記ガスは、前記細長いヒートシンクとターゲットとの間における熱伝導性を増大させる請求項３に記載のスパッタリングソース。
【請求項５】
前記細長いターゲットは、押出成形された金属を含む請求項１に記載のスパッタリングソース。
【請求項６】
前記細長いターゲットは、押出成形された銅、又は押出成形されたアルミニウムを含む請求項５に記載のスパッタリングソース。
【請求項７】
前記細長いターゲットは、棒材からの機械加工で得られた金属を含む請求項１に記載のスパッタリングソース。
【請求項８】
前記細長い磁極は、基板への進行方向に対して傾斜した方向にスキャンするように構成されている請求項１に記載のスパッタリングソース。
【請求項９】
基板にターゲット材料を付着させるためのスパッタリングチャンバであって、
複数のスパッタリングソースを収容するように構成された側壁を有し、処理ゾーンを真空にした状態で基板を処理するための処理空間を規定するチャンバ本体と、
前記側壁に取り付けられ、互いに隣接して一列に並ぶ複数のスパッタリングソースとを備え、
前記スパッタリングソースのそれぞれは、
開口を有する細い筐体を含み、前記開口が前記筐体の全長にわたって横切っている細長いスパッタリングソースと、
前記開口で前記筐体に摺動可能に取り付けられた細長いターゲットと、
前記筐体の内部に配置され、前後に自在に動くようにサイズを定められ、前記細長いターゲットからの熱を除去するために前記細長いターゲットの後側に接するように構成された前側を有するヒートシンクと、
前記ヒートシンクの後ろの前記筐体の内部に配置された磁極とを含む、
スパッタリングチャンバ。
【請求項１０】
前記筐体は、空気圧を導入するための入口を含み、
前記ヒートシンクは、前記空気圧により前記ターゲットの後側に押圧されるように構成されている請求項９に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項１１】
前記ヒートシンクは、前記ターゲットの後側に対向するシールを含む請求項１０に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項１２】
前記シールは、前記ターゲットの後側と前記ヒートシンクとの間の内部空間を規定するＯリングを含み、
前記筐体は、前記内部空間内にガスを流入するためのガス入口をさらに含む請求項１１に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項１３】
前記細長いターゲットは、１００ｍｍ以下の幅を有する請求項９に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項１４】
前記細長いターゲットは、７０〜７５ｍｍの幅を有する請求項１３に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項１５】
前記チャンバ本体は、基板の２次元アレイを収容し、該基板の２次元アレイを同時に処理するように形成されている請求項９に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項１６】
前記ターゲットのそれぞれは、１つの基板の幅よりも小さい幅を有する請求項１５に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項１７】
複数の基板運搬機をさらに備え、
前記基板運搬機のそれぞれは、基板の１次元アレイを支持する請求項１５に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項１８】
前記ターゲットは、押出成形されたアルミニウム又は押出成形された銅を含む請求項９に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項１９】
前記ターゲットは、前記筐体に摺動可能に取り付けるための２つの細長い溝を有するベース材料と、前記ベース材料に接着されたターゲット材料のプレートとを含み、
前記２つの細長い溝は、前記ベース材料の各側面に１つずつ設けられている請求項９に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項２０】
前記筐体は、前記２つの溝内に延びるように構成された２つの延長部を含む請求項１９に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項２１】
前記ヒートシンクの前面に接着された伝熱媒体をさらに備えている請求項９に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項２２】
前記ヒートシンクの前面に接着され、前記ヒートシンクの前面と前記ターゲットの後側との間に囲まれた空間を規定する薄膜をさらに備え、
前記囲まれた空間は、真空環境から遮断され、大気環境への通路を有する請求項９に記載のスパッタリングチャンバ。
【請求項２３】
前記ヒートシンクの内部に形成され、内部に伝熱流体を有する流体通路をさらに備えた請求項９に記載のスパッタリングチャンバ。
【国際調査報告】
2015518090.tif 000008