(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に層を堆積するプラズマ処理チャンバアセンブリであって、
処理領域を有するプラズマ処理チャンバと、
ターゲット表面が処理領域に接触するようにプラズマ処理チャンバに配置されるターゲットと、
プラズマ処理チャンバ内に配置され、基板受け面を有する基板支持部を備え、基板受け面に配置される基板の表面が処理領域に接触しており、
ターゲットと基板支持部との間の処理領域に配置される複数の陽極部材を備え、複数の陽極部材の各々は、処理領域内部に装着される第１陽極部材と、第１陽極部材の上に配置される第２陽極部材とを備え、第２陽極部材が第１陽極部材と通電しており、複数の陽極部材は、処理領域に接触する陽極シールドと通電しているプラズマ処理チャンバアセンブリ。
【請求項２】
処理領域に接触する基板表面の表面積が少なくとも１９,５００ｃｍ２である請求項１記載のプラズマ処理チャンバアセンブリ。
【請求項３】
ターゲットを通じて処理領域に磁気結合する第１磁極及び第２磁極を有するマグネトロンアセンブリを備え、第１及び第２磁極の少なくとも１つの領域が複数の陽極部材に対して整列する請求項１記載のプラズマ処理チャンバアセンブリ。
【請求項４】
ターゲットを通じて処理領域に磁気結合する第１磁極及び第２磁極を有するマグネトロンアセンブリを備え、第１磁極と第２磁極が蛇形のプラズマループを形成するように構成される請求項１記載のプラズマ処理チャンバアセンブリ。
【請求項５】
第２陽極部材は第１部材の少なくとも一部を覆って、第１部材に堆積物が堆積しないようにする請求項１記載のプラズマ処理チャンバアセンブリ。
【請求項６】
第２陽極部材を第１陽極部材に対して配置させるように用いられる運動アセンブリを備える請求項１記載のプラズマ処理チャンバアセンブリ。
【請求項７】
処理領域内に配置されるバイアス可能シールドを備え、バイアス可能シールドは陽極シールドとは異なる電位でバイアスされるように用いられる請求項１記載のプラズマ処理チャンバアセンブリ。
【請求項８】
矩形基板に層を均一に堆積するプラズマ処理チャンバアセンブリであって、
処理領域を有するプラズマ処理チャンバと、
ターゲットの表面が処理領域に接触するようにプラズマ処理チャンバに配置されるターゲットと、
プラズマ処理チャンバ内に配置され、基板受け面を有する基板支持部を備え、基板受け面に配置される矩形基板の表面が処理領域に接触し、
ターゲットと基板支持部の間の処理領域内に配置される複数の陽極部材を備え、複数の陽極部材は、処理領域内部に装着される第１陽極部材と、第１陽極部材の上に配置される第２陽極部材を備え、第２陽極部材は第１陽極部材と通電し、複数の陽極部材は陽極シールドと通電し、矩形基板の縁に対してある方向に整列しているプラズマ処理チャンバアセンブリ。
【請求項９】
矩形基板表面の表面積が少なくとも１９,５００ｃｍ２である請求項８記載のプラズマ処理チャンバアセンブリ。
【請求項１０】
複数の陽極部材が、矩形基板の縁に概ね平行な方向に整列する請求項８記載のプラズマ処理チャンバアセンブリ。
【請求項１１】
複数の陽極部材が概ねバー形で、第１方向に沿って整列され、第１方向が矩形基板の縁に概ね平行な方向に整列する請求項８記載のプラズマ処理チャンバアセンブリ。
【請求項１２】
基板に層を堆積するプラズマ処理チャンバアセンブリであって、
真空領域を囲む１又は複数の壁を有するチャンバ本体アセンブリを備え、チャンバ本体アセンブリは１又は複数の壁のうちの少なくとも１つに形成される１又は複数の進入口を有し、
ターゲットの表面が真空領域内に形成される処理領域に面するようにチャンバ本体アセンブリに配置されるターゲットと、
真空領域に接する表面を有する陽極シールドを備え、陽極シールドは、処理領域を一部囲む１又は複数の壁と、陽極シールドの１又は複数の壁のうちの１つを貫通して形成される第１スロットと備え、
真空領域内に配置され、基板受け面を有する基板支持部を備え、基板受け面に配置される基板の処理面がターゲットに面しており、
真空領域内部に装着される第１陽極部材と、第１部材の上に配置される第２陽極部材とを備え、第２陽極部材は第１陽極部材と通電しており、第２陽極部材は陽極シールドと通電し、第１スロット及び１又は複数の進入口のうちの１つを通じて処理領域から取り出されるように用いられるプラズマ処理チャンバアセンブリ。
【請求項１３】
処理領域に接触する基板の処理面の表面積が少なくとも１９,５００ｃｍ２である請求項１２記載のプラズマ処理チャンバアセンブリ。
【請求項１４】
ターゲットを通じて処理領域に磁気結合する第１磁極及び第２磁極を有するマグネトロンアセンブリを備え、第１及び第２磁極の少なくとも１つの領域が第２陽極部材の表面に対して整列する請求項１２記載のプラズマ処理チャンバアセンブリ。
【請求項１５】
ターゲットを通じて処理領域に磁気結合する第１磁極及び第２磁極を有するマグネトロンアセンブリを備え、第１磁極と第２磁極が蛇形を成すように構成される請求項１２記載のプラズマ処理チャンバアセンブリ。
【請求項１６】
プラズマ処理チャンバアセンブリに配置される陽極部材であって、
ターゲットと基板支持部上に配置される基板の間に装着される第１部材を備え、第１部材は、ターゲットを陰極バイアスするようになされた電源の陽極磁極と通電しており、
第１部材に配置される複数の第２部材を備え、第２部材は第１部材と通電し、第１部材の少なくとも一部を覆って、スパッタ材料が第１部材にターゲット堆積しないようになされた陽極部材。
【請求項１７】
複数の第２部材の少なくとも２つが互いに枢着される請求項１６記載の陽極部材。
【請求項１８】
基板のスパッタ堆積プロセスの均一性を高める方法であって、
ターゲットと基板支持部に配置される基板の処理面との間に形成される処理領域に陽極部材を配置するステップを備え、陽極部材を配置するステップは、処理領域に第１部材を配置するステップを備え、第１部材は陽極シールドと通電しており、第１部材に１又は複数の第２部材を配置するステップを備え、第２部材は第１部材と通電し、第１部材の少なくとも一部を覆って、スパッタ材料が第１部材にターゲット堆積されないようにし、
ターゲットと陽極シールドとの間にバイアスを印加することによって、基板の処理面に層を堆積するステップとを備えた方法。
【請求項１９】
ターゲットを通じて処理領域と磁気結合する第１磁極及び第２磁極を有するマグネトロンアセンブリを配置するステップと、第１及び第２磁極の少なくとも１つの領域を第１部材に対して整列するステップとを備えた請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
第１部材を処理領域に配置するステップが、
第１部材の表面を、基板支持部に配置される矩形の基板の表面に対して整列するステップを具えた請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
第２部材に材料の層がスパッタ堆積された後、スパッタ堆積チャンバの壁に形成された進入穴を通じて、１又は複数の第２部材の１つを処理領域から取り出すステップを具えた請求項１８記載の方法。
【請求項２２】
矩形基板に層を均一に堆積するプラズマ処理チャンバアセンブリであって、
処理領域を有するプラズマ処理チャンバと、
ターゲットの表面が処理領域に接触するようにプラズマ処理チャンバに配置されるターゲットと、
プラズマ処理チャンバ内に配置され、基板受け面を有する基板支持部を備え、基板受け面に配置される矩形基板の表面が処理領域に接触し、
ターゲットと基板支持部の間の処理領域内に配置される複数の陽極部材を備え、
前記複数の陽極部材は、
処理領域内に装着される複数の第１部材を備え、複数の第１部材の各々が陽極シールドと通電し、矩形基板の縁に対してある方向に整列しており、
１又は複数の第１部材の１つに配置される１又は複数の第２部材を備え、第２部材は第１部材と通電するプラズマ処理チャンバアセンブリ。
【請求項２３】
ターゲットを通じて処理領域に磁気結合する第１磁極及び第２磁極を有するマグネトロンアセンブリを備え、第１及び第２磁極の少なくとも１つの領域が複数の第１部材の表面に対して整列する請求項２２記載のプラズマ処理チャンバアセンブリ。
【請求項２４】
１又は複数の第１部材が概ねバー形で、第１方向に沿って整列し、第１方向が矩形基板の縁に概ね平行な方向に整列する請求項２２記載のプラズマ処理チャンバアセンブリ。
【請求項２５】
複数の陽極部材が更に、第１部材と第２部材との間に配置される電気コネクタを具備し、電気コネクタが第１部材と第２部材との電気接触を改善するように用いられる請求項２２記載のプラズマ処理チャンバアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明の実施例は、一般に、基板表面に薄膜を堆積するために用いられる基板プラズマ処理装置及び方法に関する。
【関連技術の説明】
【０００２】
マグネトロンを用いる物理気相蒸着（ＰＶＤ）は半導体集積回路に金属を堆積し、集積回路デバイスに電気接続や他の構造を形成する主要な方法の１つである。ＰＶＤプロセス中、ターゲットは電気バイアスされ、処理領域に発生されるイオンはターゲットから原子を放出させるのに十分なエネルギーでターゲット表面に衝突することができる。ターゲットをバイアスしてプラズマを発生させ、これによってイオンをターゲット表面に衝突させ、そこから原子を取り出すプロセスは、一般にスパッタリングと称される。スパッタされた原子は一般にスパッタコーティングされるウェハーに向かって移動し、スパッタされた原子はウェハー上に堆積される。選択的に、原子はプラズマ中の他の気体、例えば、窒素と反応して、ウェハーに化合物を反応堆積させる。反応スパッタリングは、狭い穴の側部に窒化チタン又は窒化タンタルのバリア及び核薄膜を形成するためにしばしば利用される。
【０００３】
ＤＣマグネトロンスパッタリングは、最も一般に実用化されているスパッタリングである。ＰＶＤターゲットは約−１００ＤＣＶから−６００ＤＣＶの範囲でマイナスのＤＣバイアスにバイアスされ、作用ガス（例えば、アルゴン）の陽イオンをターゲットに引き寄せ、金属原子をスパッタする。通常、スパッタリアクタの側部はシールドで覆われ、チャンバ壁をスパッタ堆積から保護する。シールドは典型的には電気的に接地され、ターゲット陰極の反対側に陽極を設け、ＤＣターゲット電力をチャンバとそのプラズマに容量結合する。
【０００４】
典型的には、少なくとも１対の対向する磁極を有するマグネトロンはターゲットの背面付近に配設され、ターゲットの正面付近で正面と平行な磁界を生成する。対向する対の磁石から誘発される磁界は電子を捕獲し、電子が陽極の表面で消失するか又はプラズマ中の気体原子と再結合する前に、電子の寿命を延ばす。寿命が延びたため及びプラズマ中の電荷中性を維持する必要があるため、追加のアルゴンイオンがマグネトロン近傍の領域に引き寄せられて、ここで高密度のプラズマを形成する。これによって、スパッタ速度が増大する。
【０００５】
しかし、従来のスパッタリングは、フラットパネルディスプレイ基板のような大面積の基板に高度集積回路を形成する場合に問題がある。典型的には、ＴＦＴに応用する場合、基板は約２０００ｃｍ２より大きい表面積を有するガラス基板である。通常、ＴＦＴ処理設備は一般に約１．５×１．８ｍまでの基板を収容するように構成される。しかし、近い将来、２．１６×２．４６ｍまで及びそれを超えるサイズの基板を収容するよう構成される処理設備が視野に入れられている。そこで生じる問題の１つは、従来のスパッタ処理チャンバで一般に使われる陽極の表面積に対する陰極（ターゲット）の表面積の比率を維持できるほど大きいチャンバを作ることは一般に実行可能でないことである。表面積の比率を維持しようとすると、所望の面積比を得るためには部品のサイズを大きくする必要があるため製造上の困難性や、処理の前にそのような大容量を所望のベース圧力に真空吸引しなければならないことに関連する処理の問題も生じうる。ターゲットの大きな表面積に対し陽極の表面積を小さくすると、一般にターゲットの下方で基板の上方の領域と定義される処理領域に発生するプラズマ密度が、一般にターゲットの中心とターゲットの縁とで大幅に変わる。陽極表面は通常ターゲットの周縁に分布するため、ターゲットの中心から陽極表面までの距離が大きくなると、ターゲット表面からの電子の放出がターゲットの縁でより有利になり、そのためターゲットの中心付近のプラズマの密度が低くなる。ターゲットの面の様々な領域でプラズマ密度が低くなると、その局在するエリアでターゲット表面に衝突するイオンの数が減り、そのためターゲット面から一定の距離に配置される基板表面における堆積薄膜の均一性にばらつきがでる。このように陽極の面積が不十分であるという問題は、基板の縁に対して中心付近で薄くなるという薄膜の厚さの不均一性として表れる。
【０００６】
陽極の面積が不十分であるという問題を解決するため、ターゲット下方の処理領域に配置される追加の陽極構造を取り付け、陽極の表面積を増大した者もいる。取り付ける陽極構造は通常、ターゲット面の下方に配置される固定陽極構造（例えば、コリメーター）又は走査陽極構造を含み、堆積プロセス中並進するとき、マグネトロン構造物と共に配置され、移動する。処理領域に保持又は取付けられた陽極構造の１つの問題は、長期間にわたり処理中ターゲット材料が基板に絶えず堆積され、そのため構造物のサイズと形状が時間の経過とともに変化することである。ＰＶＤ型のプロセスは典型的にラインオブサイト型の堆積プロセスであるため、時間の経過に伴う構造物のサイズと形状の変化は、長期間になると堆積の均一性を変えることになる。構造にターゲット材料が堆積すると、これら構造物に堆積する薄膜に形成される内因性又は外因性の応力により、処理中に堆積する材料が割れたり剥がれたりする確率を高める。堆積薄膜の割れや剥がれは粒子を生成することがあり、このプロセスを利用して形成するデバイスの生産高に影響を与えることがある。
【０００７】
先行技術の構成で生じる問題の１つは、取り付けた追加の陽極構造にアクセスし、取出すために、ターゲット及び／又はＰＶＤチャンバ蓋（例、ターゲット、マグネトロン、シールド）のような処理チャンバから主要な要素を取り出す必要があることである。大型の要素を処理チャンバから取り出すプロセスは、チャンバが大気中の汚染（例えば、水分、反応ガス）に曝されて、処理を継続する前にＰＤＶチャンバをベイクアウトするのに多大な時間が必要になるため、コスト高になり時間がかかることになりうる。また、主要なチャンバ要素の除去により、前のＰＶＤプロセスの工程でシールド要素に堆積した薄膜が酸化し又は汚染することになり、そのため粒子汚染の問題のためにそれを除去して交換する必要もありうる。また、処理チャンバに大型の要素を再び取り付けるのは、取り付ける陽極の表面にターゲットを正確に配置し、ターゲットの望ましくない部位のアークやスパッタリングを避ける必要があるため、非常に時間がかかることがある。
【０００８】
従って、陽極の表面に多数の粒子が生成されず、その表面に大量の堆積物が堆積した場合効率よくコスト効果的に交換することができる、より均一なＰＶＤ蒸着薄膜を形成するためにＰＶＤ処理チャンバで陽極の表面積を増大することが可能な方法及び装置の需要が存在する。
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、一般に、基板に層を堆積するプラズマ処理チャンバアセンブリで、前記アセンブリが、処理領域を有するプラズマ処理チャンバと、ターゲット表面が処理領域に接触するようにプラズマ処理チャンバに配置されるターゲットと、プラズマ処理チャンバ内に配置されて、基板受け面を有する基板支持部で、基板受け面に配置される基板表面が処理領域に接触する前記基板支持部と、ターゲットと基板支持部の間の処理領域に配置される複数の陽極部材で、処理領域に接触する陽極シールドと通電する前記複数の陽極部材とを具備することを特徴とするプラズマ処理チャンバアセンブリを提供する。
【００１０】
発明の実施例は更に、矩形の基板に層を均一に堆積するプラズマ処理チャンバアセンブリで、前記アセンブリが、処理領域を有するプラズマ処理チャンバと、ターゲット表面が処理領域に接触するようにプラズマ処理チャンバに配置されるターゲットと、プラズマ処理チャンバ内に配置されて、基板受け面を有する基板支持部で、基板受け面に配置される矩形の基板表面が処理領域に接触する前記基板支持部と、ターゲットと基板支持部の間の処理領域に配置される複数の陽極部材で、陽極シールドと通電して、矩形の基板の縁に対してある方向に揃えられる前記複数の陽極部材とを具備することを特徴とするプラズマ処理アセンブリを提供できる。
【００１１】
発明の実施例は更に、基板に層を堆積するプラズマ処理チャンバアセンブリで、前記アセンブリが、真空領域を囲む１又は複数の壁を有するチャンバ本体アセンブリで、チャンバ本体アセンブリが１又は複数の壁の少なくとも１つに形成される１又は複数の進入口を有する、前記チャンバ本体アセンブリと、ターゲット表面が真空領域内に形成される処理領域に面するようにチャンバ本体アセンブリに配置されるターゲットと、真空領域に接する表面を有する陽極シールドで、処理領域を部分的に囲む１又は複数の壁と、陽極シールドの１又は複数の壁のうちの１枚を貫通して形成される第１スロットを具備する前記陽極シールドと、真空領域内に配置されて、基板受け面を有する基板支持部で、基板受け面に配置される基板表面がターゲットに面する前記基板支持部と、処理領域内に装着される第１部材を具備する１又は複数の陽極部材で、第１部材が陽極シールドと通電し、第１スロットと１又は複数の進入口の１つを通じて処理領域から取り出せるようになされた、前記１又は複数の陽極部材とを具備することを特徴とするプラズマ処理チャンバアセンブリを提供できる。
【００１２】
発明の実施例は更に、プラズマ処理チャンバアセンブリに配置される陽極部材で、前記陽極部材が、ターゲットと基板支持部に配置される基板との間に装着される第１部材で、第１部材がターゲットを陰極バイアスするようになされた電源の陽極と通電する、前記第１部材と、第１部材に配置される複数の第２部材で、第１部材と通電し、第１部材の少なくとも一部を覆って、スパッタ材料が第１部材にターゲット堆積しないようになされた前記複数の第２部材とを具備することを特徴とする陽極部材を提供できる。
【００１３】
発明の実施例は更に、基板に層をスパッタ堆積する方法で、前記方法が、処理領域を囲む１又は複数の壁及びターゲットと、処理領域内に配置される１又は複数の陽極部材を有するスパッタ堆積チャンバで、基板表面に層を堆積するステップと、ガスを処理領域に注入することによってスパッタ堆積チャンバを換気するステップと、スパッタ堆積チャンバの１又は複数の壁に形成される進入穴を通じて処理領域から１又は複数の陽極部材を取り出すステップとを具備する方法を提供できる。
【００１４】
発明の実施例は更に、基板のスパッタ堆積プロセスの均一性を高める方法で、前記方法が、処理領域を形成する１又は複数の壁と、ターゲットと、ターゲットの下かつ処理領域内に配置される複数の陽極アセンブリを有するスパッタ堆積チャンバを設けるステップで、複数の陽極アセンブリが処理領域に配置される陽極の表面と通電する、前記設けるステップと、複数の陽極アセンブリと陽極の表面に対して電源を利用して陰極バイアスすることによって、処理領域に配置される基板表面に層を堆積するステップとを具備することを特徴とする方法を提供できる。
【００１５】
発明の実施例は更に、基板のスパッタ堆積プロセスの均一性を高める方法で、前記方法が、ターゲットと基板支持部に配置される基板の処理面との間に形成される処理領域に陽極部材を配置されるステップで、陽極部材を配置されるステップが、陽極シールドと通電する第１部材を処理領域に配置されるステップと、第１部材と通電し、第１部材の少なくとも一部を覆って、スパッタ材料が第１部材にターゲット堆積されないようになされた１又は複数の第２部材を第１部材に配置されるステップとを具備する、前記配置されるステップと、ターゲットと陽極シールドとの間にバイアスをかけることによって、処理面に層を堆積するステップとを具備する方法を提供できる。
【詳細な説明】
【００１６】
本発明は、一般に、堆積の均一性を改良するため陽極の表面積を増やしたＰＶＤチャンバで基板表面を処理する装置及び方法を提供する。一般に、本発明の態様はフラットパネルディスプレイ処理、半導体処理、太陽電池処理又はその他のあらゆる基板処理に使用できる。本発明は、カリフォルニア州サンタクララのアプライド・マテリアルズ社の１部門であるＡＫＴ社から入手可能なＰＶＤシステムのような大面積の基板を処理する物理気相蒸着システムを参照して以下例を示しながら説明される。一実施例において、処理チャンバは少なくとも約２０００ｃｍ２の表面積の基板を処理するために使用される。他の実施例において、処理チャンバは、少なくとも約１９，５００ｃｍ２（例えば、１３００ｍｍ×１５００ｍｍ）の表面積を有する基板を処理するために用いられる。しかしながら、本装置及び方法は、大面積の円形基板を処理するために構成されたシステムを含む他のシステム構成においても有用性を有する。
【００１７】
図１は従来の物理気相蒸着（ＰＶＤ）チャンバ１の処理領域の断面図を示す。従来のＰＶＤチャンバ１は一般に、ターゲット８と、真空チャンバ２と、接地シールド３と、遮蔽リング４と、ターゲット電気絶縁体６と、ＤＣ電源７と、プロセスガス供給源９と、真空ポンプシステム１３と、基板支持部５を含む。スパッタリングプロセスを行うため、排気された従来のＰＶＤチャンバ１にアルゴンのようなプロセスガスをガス供給源９から送り、ＤＣ電源７の使用によりターゲット８と接地シールド３の間に形成される負のバイアスにより、処理領域１５にプラズマが発生される。一般に、プラズマは主に、ターゲットバイアスによるターゲット表面からの電子の放出と、マイナス（陰極）ターゲット表面へのイオンの衝突により生じる二次的な放出により、発生され、持続される。ＰＶＤ処理工程を行う前に、真空チャンバ２を真空ポンプシステム１３を使用してベース圧力（例えば、１０−６から１０−９Ｔｏｒｒ）に真空吸引するのが普通である。
【００１８】
図１は、ターゲットの中心付近のターゲット１の表面から放出する電子（ｅ−を参照）（経路「Ａ」を参照）と、縁部付近のターゲット表面から放出する電子（経路「Ｂ」を参照）との経路の違いを強調して、大面積の基板処理チャンバでプラズマが不均一になると考えられている原因の１つを表すことを意図している。電子がターゲットの中心に残ることで接地までの経路が長くなることにより、陽極の表面に消失する、又はプラズマに含まれるイオンと再結合する前に電子が受ける衝突の回数が増えるかもしれないが、ターゲット８から放出される電子の大半は、接地までの経路の電気抵抗が低下するためにターゲットの縁部付近に放出される。接地に向かうターゲットの縁部付近の経路の電気抵抗が低くなるのは、導電性ターゲット８の材料を通る経路の抵抗が低く、接地までの電子経路の長さ（「Ｂ」）が短いためである。そのため、低抵抗の経路はターゲットの縁部付近の電流密度とプラズマ密度を高める傾向があり、そのためターゲット１の中心と比べ縁でスパッタされる材料の量が増える。
【００１９】
陽極の面積を増やしたハードウェア
図２は、本明細書で説明される発明の態様を実施するために用いることができる処理チャンバ１０の一実施例の縦断面図である。図２に図示する構成において、処理チャンバ１０は、処理領域１５全体にわたって陽極の表面を増やして、より均一に分布させるために使用される１又は複数の陽極アセンブリ９１を含む。図２は処理領域１５の処理位置に配置される基板１２を図示する。一般に、処理チャンバ１０は蓋アセンブリ２０と下部チャンバアセンブリ３５を含む。
【００２０】
Ａ．蓋アセンブリとマグネトロンハードウェア
蓋アセンブリ２０は一般に、ターゲット２４と、蓋エンクロージャー２２と、セラミック絶縁体２６と、１又は複数のＯリングシール２９と、ターゲットの裏側領域２１に配置される１又は複数のマグネトロンアセンブリ２３を含む。１の態様において、ターゲット２４のバッキングプレート２４Ｂとチャンバ本体アセンブリ４０の間に電気絶縁を施すためのセラミック絶縁体２６は必要ない。処理チャンバ１０の１の態様において、真空ポンプ（図示せず）を使ってターゲットの裏側領域２１を排気して、処理領域１５とターゲットの裏側領域２１の間に生じる圧力差によりターゲット２４に与えられる応力を減らす。ターゲット２４の圧力差を減らすことは、２０００ｃｍ２を超える大面積の基板を処理するようになされた処理チャンバ１０が、ターゲット２４の中心の大きなずれを防ぐために重要である。圧力差が大気圧とほぼ等しいときでも（例えば、１４ｐｓｉ）、大きなずれはよく起こる。
【００２１】
図２を参照すると、各マグネトロンアセンブリ２３は、一般に、１対の対向する磁極（即ち、北（Ｎ）と南（Ｓ））を有し、ターゲット２４と処理領域１５の間を通り抜ける磁界（Ｂ界）（図３Ｂの要素「Ｂ」を参照）を生じる少なくとも１つの磁石２７を有する。図２及び３Ｂは、３つの磁石２７を含む１つのマグネトロンアセンブリ２３を有する処理チャンバ１０の一実施例の断面であり、磁石２７はターゲット２４の背面に位置する。図２に図示するターゲット２４はバッキングプレート２４Ｂとターゲット材料２４Ａを有するが、本発明の他の実施例では発明の基本的な範囲から逸脱することなく固体型又はモノリス型のターゲットを使用することも可能である。
【００２２】
図３Ａは、２つの極２２８及び２２６を有するマグネトロン２２４の平面図であり、これらは典型的にはターゲット２４Ｃ（図３Ｂ）の正面に平行に位置する。１の態様において、図３Ａに示されるように、マグネトロンアセンブリ２３は、一方の磁石の極性を有する中心の磁極２２６が反対の極性の外側磁極２２８で囲まれ、チャンバ１０の処理領域１５内に磁界「Ｂ」（図３Ｂ）を投射するように形成される。２つの磁極２２６、２２８は実質的に一定の隙間２３０で分離され、その上には適切なチャンバ状態で高密度プラズマが形成され、ガスが閉ループ又は閉軌道領域（例えば、図３Ｂの要素「Ｐ」）内で流れる。外側磁極２２８は、２つの半円弧部２３４で接続される２つの直線部２３２からなる。２つの磁極２２６、２２８の間に形成される磁界は電子をとらえ、これによってプラズマ密度が上昇し、その結果スパッタ率が上がる。磁極２２６、２２８と隙間２３０の幅が比較的狭いため、高い磁束密度が生じる。１つの閉軌道に沿った磁界の分布の閉じた形状が、一般に隙間２３０に沿ったプラズマループを形成する。一般に、この構成は閉ループではないラズマループの端からプラズマが漏れるのを防ぐため、閉プールは望ましい。ＰＶＤ蒸着プロセス中、処理領域１５で生成されたプラズマの大部分が形成され、処理領域１５で見られる電子の磁界（図３Ｂの要素「Ｂ」）混入により、プラズマループのマグネトロンアセンブリ２３の下方に保持される。生成されるプラズマの最適な形状は、基板のサイズにより、また陰極（例えば、ターゲット）に対する陽極（例えば、接地面）の表面積の比率、ターゲットと基板の間隔、ＰＶＤプロセスの圧力、ターゲット面でのマグネトロンの動き、所望の堆積速度、堆積する材料の種類によって変わる。中心と縁の薄膜厚さのばらつきの減少に対するマグネトロン２３の効果は、ターゲット材料の透磁率とマグネトロンアセンブリ２３の並進運動に左右される。そのため、ある場合にはマグネトロンの磁界のパターンをターゲット２４の材料の種類とその厚さに基づいて調整する必要があろう。
【００２３】
１の態様において、マグネトロンアセンブリ２３はターゲット２４よりサイズが小さく、ターゲット２４の背面で並進運動して、ターゲット表面２４Ｃ全体の利用率を保証する。典型的には、ターゲット材料の利用率を高め、堆積の均一性を改善するためには、１又は複数のマグネトロンアクチュエータ（要素２４Ａ）を使用して、ターゲット表面（図３Ｂの要素２４Ｃ）に平行な方向の少なくとも１方向で各マグネトロンアセンブリを並進運動させる（例えば、ラスター、走査、又は回転あるいはその組合せ）。マグネトロンアクチュエータは、コントローラ１０１（以下に説明する）からの命令で、マグネトロンアセンブリを所望の方向に所望の速度で配置し移動させるように使用されるリニアモーター、ステッパモーター又はＤＣサーボモーターでもよい。マグネトロンアセンブリの磁石の配向に沿ってマグネトロンを移動させるために使用し、本明細書中に説明される発明を利用することができる並進メカニズムは、共通して譲渡される２００４年１月７日に出願された米国特許仮出願第６０／５３４，９５２号の利益を主張する２００４年６月７日に出願された米国特許出願番号第１０／８６３，１５２号〔ＡＭＡＴ８８４１〕、及び２００５年８月２４日に出願された米国特許出願第１０／８６３，１５２号〔ＡＭＡＴ８８４１．Ｐ１〕に詳しく説明されており、これらは権利請求される発明に矛盾しない範囲で引用により全体的に本明細書に組み込まれる。
【００２４】
図３Ｂは、マグネトロンアセンブリ２３を含む図２及び３Ａに図示される処理チャンバ１０の一実施例の縦断面図を図示する。図３Ｂは処理領域１５と蓋アセンブリ２０の一実施例の拡大図を図示する。実施例は一般に、ターゲット２４とターゲット２４に隣接して配置される少なくとも１つのマグネトロンアセンブリ２３を有する蓋アセンブリ２０を含む。
【００２５】
図３Ｂを参照すると、一実施例において、マグネトロンアセンブリ２３は中央磁極４２６と外側磁極４２８を使用して形成され、図３Ａで図示される線形の形状ではなく回旋状である。図３Ｃ及び３Ｄは処理領域１５のターゲット表面２４Ｃ（図３Ｂを参照）の下に形成されるプラズマループ２４５の形状の平面図を概略的に図示しており、２つの異なる回旋状のマグネトロンアセンブリ形を使用して形成され、以下蛇形マグネトロン２４０（図３Ｃ）又は渦巻形マグネトロン２５０（図３Ｄ）と呼ぶ。図３Ｃを参照すると、プラズマループ２４５を形成するために、蛇形マグネトロン２４０は一般に端部２４４で連結される複数の長い平行の直線部２４３を有する。端部２４４は図３Ｃに示されるように角が湾曲した短い直線部にしてもよく、又は代わりに直線部２４３に繋がる弧状にしてもよい。ターゲット面に平行な磁界分布の一般に矩形の輪郭の外縁で画成される蛇形マグネトロン２４０の有効面積は、ターゲット面積の実質的な割合に相当する。関連実施例の図３Ｄを参照すると、プラズマループ２４５は渦巻形マグネトロン２５０を使用して形成でき、渦巻形マグネトロン２５０は直交軸に沿って延びる一連の直線部２５２及び２５４を有し、滑らかに互いに結合して矩形の渦巻形状のプラズマループを形成する。図３Ｄは矩形型の渦巻形構成を図示するが、周囲を渦巻形状に巻くあらゆる形状の磁極の構成が使用できるため、本発明の範囲を制限するものではない。
【００２６】
図３Ｃ及び３Ｄに図示されるマグネトロン形で形成されるプラズマループは、本明細書で説明される本発明の様々な形態を実施するのに有用ないくつかのマグネトロン構成の略図であることが意図される。マグネトロン２４０、２５０のいずれも、その折り目の数及びプラズマループ間の距離は所望のプロセスの均一性や堆積薄膜形状を達成するのに必要なように大幅に調整できることに留意する。スパッタ堆積薄膜形状という用語は、基板の処理面（図３Ｂの要素１２Ａ）で測定した堆積薄膜の厚さを説明するためのものである。必ずしも必要ではないが、マグネトロンの各々を、プラズマループが内側磁極とそれを取り囲む外側磁極の間に形成される、図３Ａの長いレーストラック型マグネトロンの折り曲げた又はらせん状にしたバージョンと考えることもできよう。
【００２７】
図３Ｅ及び３Ｆは、２つのマグネトロンアセンブリ、蛇形マグネトロンアセンブリ２６０と渦巻形マグネトロンアセンブリ２７０の概略平面図を図示しており、ここで説明する発明の態様を実施するのに有用な閉じた回旋状マグネトロン形状をしている。図３Ｅは蛇形マグネトロンアセンブリ２６０の一実施例を図示しており、磁石の配列をマグネトロンプレート２６３に形成される溝２６４Ａ〜Ｂに揃えて配列して、第１磁極２６１と第２磁極２６２を形成する。第１磁極２６１と第２磁極２６２のような対向する２磁極が、第１磁極２６１と第２磁極２６２の間に形成される隙間２６５に磁界を形成する。１の態様において、図３Ｅに図示する蛇形マグネトロンアセンブリ２６０は円の配列「Ｍ」で概略的に図示する磁石の配列を使用して形成され、第１磁極２６１がマグネトロンアセンブリの北極（要素「Ｎ」）を形成し、第２磁極２６２がマグネトロンアセンブリの南極（要素「Ｓ」）を形成するように配向される。一般に、ここで説明される第１磁極２６１と第２磁極２６２を形成するのに使う磁石は永久磁石（例えば、ネオジム、サマリウムコバルト、セラミック、又はアルニコ）でも電磁石でもよい。マグネトロンアセンブリの縁にある外溝２６４Ａの幅は、一般に内溝２６４Ｂの幅の約半分である。これは外溝２６４Ａは１列の磁石だけを収容するのに対し、内溝２６４Ｂは互い違いの配列で２列の磁石（図示せず）を収容して、磁極間で生じる磁界の強さを均衡させるためである。１の態様において、１枚の磁気ヨークプレート（図３Ｂの要素２７Ａ）がマグネトロンプレート２６３の背面を覆って、すべての磁石の磁極を磁気結合してもよい。１の態様において、溝２６４Ａ及び２６４Ｂに配置される。磁石は、典型的には軟磁性ステンレススチール製で、形状と幅が形成される溝２６４Ａ又は２６４Ｂとほぼ等しいそのそれぞれの磁極片で端が覆われる。
【００２８】
図３Ｆは渦巻形マグネトロンアセンブリ２７０の一実施例を図示しており、磁石２７の配列はマグネトロンプレート２７３に形成される溝２７４Ａ〜Ｂに揃えて配列し、第１磁極２７１と第２磁極２７２を形成する。第１磁極２７１及び第２磁極２７２などの対向する２磁極が、第１磁極２７１と第２磁極２７２の間に形成される隙間２７５に磁界を形成する。１の態様において、図３Ｆに図示する渦巻形マグネトロンアセンブリ２７０は円の配列「Ｍ」で概略的に図示する磁石の配列を使って形成し、第１磁極２７１がマグネトロンアセンブリの北極（要素「Ｎ」を形成し、第２磁極２７２がマグネトロンアセンブリの南極（要素「Ｓ」）を形成するように配向する。マグネトロンアセンブリの縁にある外溝２７４Ａの幅は、一般に内溝２７４Ｂの幅の約半分である。これは外溝２７４Ａが１列の磁石のみを収容するのに対し、内溝２７４Ｂは互い違いの配列で２列の磁石（図示せず）を収容して、磁極間に発生する磁界の強さを均衡させるためである。１の態様において、１枚の磁気ヨークプレートでマグネトロンプレート２７３の背面を覆って、すべての磁石の極を磁気結合してもよい。１の態様において、溝２７４Ａ及び２７４Ｂに配置される磁石２７は、典型的には軟磁性ステンレススチール製で、形状と幅が形成される溝２７４Ａ又は２７４Ｂとほぼ等しいそのそれぞれの磁極片で端が覆われる。
【００２９】
図３Ｅ及び３Ｆを参照して、回旋状マグネトロンアセンブリ（例えば、蛇形マグネトロンアセンブリ２６０）の磁極の配向がどの方向にも対称にならない磁界を発生することに注目することが大切である。マグネトロンアセンブリのどの点においても、磁界又は磁束は３つの成分Ｂｘ、Ｂｙ、及びＢｚに分解でき、これが磁界のＸ、Ｙ、及びＺ方向に対応することに注目するべきである。成分Ｂｘ及びＢｙは図３Ｅ又は３Ｆのページに接線方向で、Ｂｚはページに垂直である。２磁極間に発生する磁束はおもに磁極（例えば、要素２６１、２６２又は２７１、２７２）間の最短距離である経路をたどり、そのため一般には磁極間に形成される隙間（例えば、要素２６５又は２７５）に垂直な接線方向の経路（例えば、Ｂｘ及びＢｙ）をたどることになる。蛇形マグネトロンアセンブリ２６０のパターンの磁極の配向は、磁極２６１、２６２が主にＹ方向に互いに平行して揃っているため、優先磁界発生方向（例えば、Ｂｘ)を有すると考えられる。しかし、渦巻形マグネトロンアセンブリ２７０のパターンの磁極の配向は、磁極２７１、２７２の直線長さがＸ及びＹ方向で長さが概ね等しいため、Ｘ方向とＹ方向でより均一になる傾向になる。「優先磁界発生方向」という用語は、ここでは一般にマグネトロンアセンブリのある点で発生する磁束密度が最も高く形成される方向をいうために使う。優先磁界発生方向はマグネトロンアセンブリ２３の様々な領域で変わり、そのため平均的な優先磁界発生方向は、マグネトロンアセンブリ２３が発生する磁界全部のベクトル和で計算できる。
【００３０】
Ｂ．下部チャンバアセンブリハードウェア
図２を参照すると、下部チャンバアセンブリ３５は一般に、基板支持アセンブリ６０と、チャンバ本体アセンブリ４０と、シールド５０と、プロセスガス供給システム４５と、遮蔽フレーム５２とを含む。遮蔽フレーム５２は一般に基板の縁を遮蔽して、処理中基板１２の縁と基板支持部６１の堆積を防ぐ又はその量を最小にするために使う（図２を参照）。一実施例において、チャンバ本体アセンブリ４０は一般に、１又は複数のチャンバ壁４１とチャンバ基部４２を含む。１又は複数のチャンバ壁４１、チャンバ基部４２、及びターゲット２４が一般に、下部真空領域１６と処理領域１５を有する真空処理エリア１７を形成する。１の態様において、シールド５０のシールド装着面５０Ａがチャンバ壁４１に形成される接地チャンバシールド支持部４３に装着され、又はそれに接続されて、シールド５０を接地する。プロセスガス供給システム４５は一般に１又は複数のガス供給源４５Ａを含み、それが下部真空領域１６（図２に示される）又は処理領域１５あるいはその両方に直接通じる１又は複数のインレットポート４５Ｂに流体連通して、プラズマプロセス中に使用できるプロセスガスを送り出す。典型的には、ＰＶＤ型の応用で使用するプロセスガスは、例えば、アルゴンのような不活性ガスであるが、窒素などの他のガスを使用してもよい。一実施例において、基板支持部６１は基板支持部６１の中に埋め込むＲＦバイアス可能要素（図示せず）を含んでもよく、これを使ってＲＦ電源６７及びＲＦマッチング装置６６により処理領域１５に発生するプラズマに基板支持部６１をＲＦ容量結合できる。基板支持部６１をＲＦバイアスできることは、プラズマ密度の向上、基板の堆積薄膜形状の改善、基板表面で堆積する材料のエネルギーの増加を助けるため有用である。
【００３１】
基板支持アセンブリ６０は一般に、基板支持部６１と、基板支持部６１を支持するようになされたシャフト６２と、シャフト６２とチャンバ基部４２を密封接続して、昇降機構６５によって基板支持部６１を下部チャンバアセンブリ３５に配置させることのできる可動真空シールを形成するジャバラ６３とを含む。昇降機構６５は従来のリニアスライド（図示せず）、空圧式エアシリンダ（図示せず）、又は親ねじに取り付けるＤＣサーボモーター（図示せず）あるいはその組合せを含むことができ、これらは基板支持部６１と基板１２が処理領域１５の所望の位置に配置されるために用いられる。
【００３２】
図２を参照して、下部チャンバアセンブリ３５も一般に、基板昇降アセンブリ７０と、スリットバルブ４６と、真空ポンプシステム４４を含む。昇降アセンブリ７０は一般に、３以上のリフトピン７４と、リフトプレート７３と、リフトアクチュエータ７１と、リフトアクチュエータ７１とチャンバ基部４２に密封接続して、リフトピン７４が、下部チャンバアセンブリ３５に入り込んでいるロボットブレード（図示せず）に配置される基板を中央搬送チャンバ（図示せず）から取り出して交換できるようにするジャバラ７２とを含む。伸張したロボットブレードがチャンバ壁４１の進入口３２を抜けて下部チャンバアセンブリ３５に入り、搬送位置（図示せず）に配置される基板支持部６１の上に配置される。真空ポンプシステム４４（要素４４Ａ及び４４Ｂ）は一般に、クライオポンプ、ターボポンプ、クライオターボポンプ、粗引きポンプ、又はルーツブロアあるいはその組合せを含み、下部真空領域１６と処理領域１５を所望のベース圧力又は処理圧力あるいはその両方に排気する。スリットバルブ４６を１又は複数のチャンバ壁４１に当てて又はこれらから離して配置されるようになされたスリットバルブアクチュエータ（図示せず）は、本技術分野でよく知られる従来の空圧式アクチュエータでよい。
【００３３】
堆積プロセス中様々な処理チャンバ１０の要素及びプロセス変数を制御するため、コントローラ１０１が用いられる。処理チャンバの処理変数はコントローラ１０１、典型的にはマイクロプロセッサベースのコントローラを用い制御できる。コントローラ１０１はユーザー又はプラズマ処理チャンバの様々なセンサあるいはその両方からの入力を受け取り、様々な入力とコントローラのメモリに保存されるソフトウェアの命令に従いプラズマ処理チャンバの要素を適切に制御するように構成される。コントローラ１０１は一般に、コントローラが様々なプログラムを保存し、プログラムを処理し、必要なときにプログラムを実行するために利用するメモリとＣＰＵを含む。メモリはＣＰＵに接続し、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フロッピー（商標名）ディスク、ハードディスク、又はローカルもしくはリモートのその他デジタル記憶装置のあらゆる形態など、容易に入手できる１又は複数のメモリでよい。ソフトウェアの命令とデータはＣＰＵに命令を出すためにコード化してメモリ内に格納できる。プロセッサを従来の方法で支持するために、サポート回路もＣＰＵに接続する。サポート回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入出力回路、サブシステム、及び本技術分野でよく知られる同様なすべてのものを有してもよい。コントローラ１０１で読み取れるプログラム（又はコンピュータ命令）は、プラズマ処理チャンバでどのタスクが行えるかを判断する。プログラムはコントローラ１０１で読み取れるソフトウェアで、定義されたルールと入力データに基づいてプラズマプロセスを監視、制御する命令を有することが好ましい。
【００３４】
陽極アセンブリ
図２、４、及び５Ａに図示する処理チャンバ１０の一実施例において、下部チャンバアセンブリ３５は１又は複数の陽極アセンブリ９１を含むことができる。一実施例において、各陽極アセンブリ９１は導電部材９３と処理領域１５を抜けて延びる導電部材支持部９７とを含む。陽極アセンブリ９１は接地され、ターゲット表面２４Ｃの全エリアに対して陽極の表面の分布がより均一になることにより処理領域１５で発生するプラズマをより均一にする。この構成では、導電部材９３は接地シールド５０と電気接触しているため、導電部材９３を流れる電流はシールド５０を通って接地に向かう。一実施例において、導電部材９３は固定導電部材支持部９７の上に配置され、導電部材支持部９７を処理領域１５で発生するプラズマから隠す又は隔離するために使用される（図６Ａ）。導電部材９７をプラズマから隠せる又は隔離できることで、固定導電部材支持部９７で起こる堆積の量が減り、これによって導電部材９３を処理チャンバ１０の処理領域１５から取り出すときに粒子の発生を最小限に抑える。一実施例において、陽極アセンブリ９１が延びる方向の寸法で陽極アセンブリ９１はターゲット表面２４Ｃよりも長く、そのため導電部材支持部９７は処理領域１５に発生するプラズマと導電部材支持部９７との相互作用を制限できるようにターゲット表面２４Ｃの下には配置されない。
【００３５】
図４は処理チャンバ１０の一実施例の等角図であり、処理領域１５に配置された１又は複数の陽極アセンブリ９１の構成を図示することを意図している。図４では蓋アセンブリ２０を外され、図示されておらず、下部処理チャンバアセンブリ３５の要素の一部をより明確に図示している。図４に示される実施例において、下部チャンバアセンブリ３５は一般に、基板支持アセンブリ６０と、チャンバ本体アセンブリ４０と、プロセスガス供給システム（図示せず；図２を参照）と、遮蔽フレーム５２とを含む。１の態様において、図４に示されるように、チャンバ本体アセンブリ４０は一般にプロセスキットホルダ１４０と、１又は複数のチャンバ壁４１と、チャンバ基部４２（図２）とを含む。プロセスキットホルダ１４０はチャンバ壁４１に配置され、シールド５０、上部シールド５０Ｅ（図８）、及び１又は複数の陽極アセンブリ９１（例えば、図４に示す３つ）を支持するために用いられる。１の態様において、プロセスキットホルダ１４０はシールド５０と上部シールド５０Ｅを接地されたチャンバ壁４１に電気接続される。シールド５０と上部シールド５０Ｅは一般に、プラズマとスパッタターゲット材料がプロセス領域１５から逃げて、下部チャンバアセンブリ３５の要素に堆積するのを防ぐようなサイズに形成され、そのように用いられる。図４に図示する構成では、下部チャンバアセンブリ３５は基板支持部６１の上に配置される３つの陽極アセンブリ９１を含む。１の態様において、図２及び４に示されるように、導電部材支持部９７は接地されたシールド５０に装着され、電気接続される。
【００３６】
図５Ａは陽極アセンブリ９１の一実施例の等角図であり、陽極アセンブリ９１はシールド５０に接続され、上に基板１２と遮蔽フレーム５２を配置した基板支持部６１の上に配置される。この図では、導電部材９３は横に移動されており、処理中の導電部材９３と基板支持部６１に対する導電部材支持部９７の相対位置を図示する。この構成では、導電部材支持部９７は一般に、導電部材９３を支持するために用いられる縦支持部９７Ｂと横支持部９７Ａを含み、シールド５０で電気接続され、支持される。
【００３７】
図６Ａ〜６Ｂは処理領域１５と導電部材９３の縦断面図を図示し、ターゲットから接地された導電部材９３までの電流流路を概念的に表すことが意図されている。図６Ａは、処理領域１５、ターゲット２４（要素２４Ａ及び２４Ｂ）、導電部材９３及び基板支持部６１に配置される基板１２に形成される堆積薄膜１１の縦断面図を図示する。
【００３８】
図５Ａ及び６Ａを参照して、１の態様において導電部材９３は板金から形成することができ、又は導電部材支持部９７に搭載して用いられる金属ブロックから形成することができる。他の態様では、図６Ｂを参照して、導電部材９３は導電部材支持部９７に搭載され、それを覆うように用いられる普通の丸形、四角形又は矩形の管から形成することができる。導電部材９３は、例えば、チタン、アルミニウム、プラチナ、銅、マグネシウム、クロム、マンガン、ステンレススチール、ハステロイＣ、ニッケル、タングステン、タンタル、イリジウム、ルテニウム及びその合金又は組合せあるいはその両方などの導電性金属で形成することができる。一般に、導電部材９３及び導電部材支持部９７は、ターゲットバイアスで生じる発生電流の大部分を受けるのに十分なサイズで、十分な導電性を有する材料で形成される必要がある一方、十分高い融点を有し、処理中に受ける高温で堆積材料の重量がかかってもさしたる変形を受けない強度がある材料で形成する必要がある。高温の原因となるのは、おそらく、導電部材９３と導電部材支持部９７を通る電流の流れによる放射型の伝熱と抵抗降下による加熱であろう。
【００３９】
図６Ａ〜Ｂを参照して、１の態様において、ＰＶＤ蒸着プロセスは主にラインオブサイト型のプロセスであるため、基板１２とターゲット２４の表面に対する導電部材９３の位置は堆積薄膜に対するその遮蔽効果を減らすように最適化する必要がある。基板表面の遮蔽は基板表面に形成される堆積層の均一性に影響される。導電部材９３から基板１２の表面までの最適な距離は、処理領域１５のガス圧、スパッタリングプロセス力、及び基板１２とターゲット表面２４Ｃとの距離によって変わる。一般に、導電部材９３はターゲットと基板のほぼ中程に置く。例えば、基板とターゲットの間隔が２００ｍｍの場合、導電部材９３はターゲットから約１００ｍｍの距離のところに配置される。１の態様において、処理領域１５に配置される１又は複数の導電部材９３は、ターゲット表面２４Ｃから約７０ｍｍから約１３０ｍｍの間の固定した距離に配置される。
【００４０】
陽極アセンブリ９１に要素（例えば、導電部材９３及び導電部材支持部９７）を形成するために用いられる断面積と材料は、それが処理中に受ける高温（例えば、抵抗加熱やプラズマとの相互作用）への耐性に影響するため重要であることに留意するべきである。陽極アセンブリ９１の数と処理領域１５に露出される導電部材９３の表面積も、それが各導電部材９３に流れる電流量、これによって処理中に各導電部材９３と導電部材支持部９７が達する最高温度に影響するため重要である。導電部材９３の総表面積は、処理領域の導電部材９３の長さ、導電部材９３の露出外周線の長さ、処理領域に配置される導電部材の数をそれぞれ乗じたものと定義される。１の態様において、処理領域１５に配置される陽極アセンブリ９１の数は、所望のプロセスの均一性、コスト、及び所望の応用で許容される複雑さによって、約１から約２０の間となる。好ましくは、処理領域１５を通過する陽極アセンブリ９１の数は約２から約１０の間である。図６Ａに図示される導電部材９３の実施例の露出外周線は一般に、導電部材９３の表面９３Ａの垂直長さ「Ａ」の２倍に水平長さ「Ｂ」を足したものと定義される（例えば、外周線＝２Ａ＋Ｂ、図６Ａ及び６Ｂを参照）。一例では、１８００ｍｍ×１５００ｍｍのサイズの基板の場合、導電部材９３全部の露出表面積は約５．０ｍ２であったが、これは１．９メートル長さの導電部材９３が７つ分である。１の態様において、導電部材９３の断面積は、ターゲットバイアスによって発生するプラズマから導電部材９３に送られる電流を流せるサイズにされる。一例では、全ての導電部材に流れることができる総電流は約１０００アンペアである。
【００４１】
図６Ａ及び６Ｂは略四角形の断面形状の導電部材９３を図示するが、この構成は本発明の範囲を限定するものではない。１の態様において、水平長さ「Ｂ」（図６Ａ及び６Ｂ）を垂直長さ「Ａ」より短くして、堆積処理中にターゲットから基板表面に移動するスパッタ材料の遮蔽を減らすことが望ましい。
【００４２】
図６Ｃは、電気コネクタ１２１を導電部材９３と導電部材支持部９７の間に配置され、この２つの部品の電気接続を強化する陽極アセンブリ９１の一実施例を図示する。１の態様において、電気コネクタ１２１は、導電部材９３又は導電部材支持部９７に接着又は溶接される従来のＥＭＩ又はＲＦガスケットである。
【００４３】
図４、５Ａ〜Ｂ、７Ａ〜Ｂ、８及び９は、一般に直線形で、一般にロッド又はバー形の陽極アセンブリ９１の実施例を図示するが、この構成は本明細書で説明される発明の範囲を限定するものではない。一般に、ここで使用されるバー形、もしくはロッド形という用語は、その断面、即ち幅又は高さより長さが長い（例えば、図７Ａ〜ＢのＸ方向）要素を説明することを意図している。１の態様において、バー又はロッド形の陽極アセンブリ９１は直線ではなく、例えばその長さに沿って湾曲した又はコイル状に巻回された１又は複数の領域を有する。一実施例において、陽極アセンブリ９１は処理領域全体に配置され、陽極の表面積を増やし、及びターゲットから基板表面まで移動するスパッタ材料の束の量及び／又は方向を遮ったり、変更したりすることなく、基板表面のスパッタ堆積薄膜の均一性を改善する。図６Ａ及び６Ｂを参照して、一実施例において、陽極アセンブリ９１の要素（例えば、導電部材９３、導電部材支持部９７）の断面は、楕円形、円形、ひし形、又はターゲットから基板表面まで移動するスパッタ材料の束の量及び／又は方向を遮ったり、変更したりしない他の断面形状である。
【００４４】
ＰＶＤ蒸着プロセスを行うため、コントローラ１０１が真空ポンプシステム４４に命令を出して処理チャンバ１０を所定の圧力／真空に排気すると、プラズマ処理チャンバ１０がこれも真空になっている中央搬送チャンバ（図示せず）に装着されるシステムロボット（図示せず）から基板１２を受け取ることができる。基板１２を処理チャンバ１０に搬送するため、処理チャンバ１０を中央搬送チャンバから封止しているスリットバルブ（要素４６）が開き、システムロボットがチャンバ壁４１の進入口３２を通り抜けて延びることができる。更に、リフトピン７４が基板を伸張したロボットブレード（図示せず）から持ち上げることによって、基板１２を伸張したシステムロボットから取り出す。更に、システムロボットは処理チャンバ１０から後退し、スリットバルブ４６が閉じて、処理チャンバ１０を中央搬送チャンバから切り離す。更に、基板支持部６１がリフトピン７４から基板１２を持ち上げて、基板１２をターゲット２４の下の所望の処理位置に移動する。更に所望のベース圧力に達した後、所望のプロセスガスの流れが処理領域１５に注入され、電源２８を使用してターゲット２４にバイアス電圧を印加し、処理領域１５にプラズマを発生させる。電源２８によってＤＣバイアス電圧が印加されると、処理領域１５でイオン化されたガスがターゲット表面に衝突し、これにより基板支持部６１の表面に配置される基板表面に位置する金属原子を「スパッタ」する。図２に示される構成では、バイアス電圧の印加から発生する電流の一定割合が接地された導電部材９３を通過し、そのため発生するプラズマが処理領域全体でより均一に分布される。「接地された」という用語は一般に、処理チャンバの陽極アセンブリ９１と陽極表面の直接又は間接的な電気接続を説明することを意図していることに留意するべきである。
【００４５】
処理中及びアイドル期間中、導電部材９３の温度は大幅に変化するため、導電部材９３に堆積する薄膜１１Ｂが導電部材９３の形状を変化させたり、又は堆積材料が剥離し、粒子を発生させたりする可能性があり、これは処理する基板のデバイス生産高の問題の原因となる。１の態様において、この問題を解決するために、導電部材９３の表面９３Ａをグリットブラスト、化学エッチング、又は堆積薄膜の導電部材９３への機械的接着力を高めるその他従来の技術で粗くしてもよい。１の態様において、表面９３Ａは約１から約９マイクロメートルの範囲の平均表面粗さ（Ｒａ）に粗仕上げされる。一実施例において、導電部材９３の表面９３Ａにアーク溶射、フレーム溶射、又はプラズマ溶射によるアルミニウム被薄膜を施して、堆積薄膜の接着力を高めてもよい。１の態様において、表面９３Ａはアーク溶射、フレーム溶射、又はプラズマ溶射被薄膜を利用して、約１から約５０マイクロメートルの範囲の平均表面粗さ（Ｒａ)に粗仕上げされる。
【００４６】
図５Ｂは、導電部材支持部９７のシールドとして導電部材９３を利用しない陽極アセンブリ９１（図５Ｂに２つ図示する）の他の実施例の等角図を図示する。この実施例において、シールドされていない導電部材１９３を使って、プラズマから支持部１０２に、また最終的には接地シールド５０（例えば、図２の要素５０）まで電流を運ぶ。この構成では、シールドされていない導電部材１９３はＰＶＤ蒸着プロセス中直接堆積される。図５Ｃは、シールドされていない導電部材１９３が、支持部１０２の支持部電気接続点１０４に電気接触するために用いられる導電部材電気接続点１０５を有するある陽極アセンブリ９１の分解等角図を図示する。１の態様において、導電部材電気接続点１０５と支持部電気接続点１０４は、シールドされていない導電部材１９３を処理領域１５から出し入れさせられる（以下に説明する）旋回点１０６として作用する。図５Ｂ及び５Ｃを参照して、旋回点１０６を隠すために、この領域に支持部カバー１０３を被せて、スパッタ材料の堆積で処理領域１５からこれら要素の取り外しが妨げられないようにする。
【００４７】
図５Ｂ〜Ｃ、及び６Ｂを参照して、陽極アセンブリ９１の１の態様で、導電部材９３が導電部材支持部９７を囲んでいる場合（図６Ｂを参照）、導電部材支持部９７は一端に旋回点１０６と、導電部材９３を導電部材支持部９７の上に配置させる他方の垂直支持部（図示せず）から着脱可能な端部を有する。
【００４８】
図示していない一実施例において、陽極アセンブリは基板表面の上に片持ちされ、これによって基板全体には張り出さない。１の態様において、片持ちにされた陽極アセンブリの端部は、単に基板支持部に配置される基板の中心の上方の地点まで張り出すことができる。１の態様において、片持ちされた陽極アセンブリは処理領域１５全体に均一に分布される。
【００４９】
本明細書に図示される処理チャンバ１０の実施例はすべてシールド５０に接触する陽極アセンブリ９１を示しているが、この構成は本明細書で説明される発明の範囲を限定するものではない。従って、いくつかの実施例において、垂直支持部（例えば、図５Ａ及び８の要素９７Ｂ、図５Ｂの要素１０２）をチャンバ本体アセンブリ４０に配置されるブラケット又は支持面に装着してもよい。
【００５０】
陽極アセンブリの整列
発明の１の態様において、基板の処理面全体の均一な堆積を確保するために、ターゲット２４あるいは基板支持部６１に配置される基板に対する１又は複数の陽極アセンブリ９１の形状構成（例えば、表面）の並び、配向、又は位置あるいはその組合せ、又は対称軸を最適化できる。図８Ａは、ターゲット２４、内部に蛇形マグネトロンアセンブリ２４０を有するマグネトロンアセンブリ２３、及び複数の陽極アセンブリ９１の例示的な位置関係を概略的に図示する平面図である。一実施例において、図８Ａに示されるように、複数の陽極アセンブリ９１（例えば、図では５つ）がＹ方向に互いに等間隔で分離され、蛇形マグネトロンアセンブリ２４０の磁極２６１及び２６２が主に整列する方向（例えば、Ｙ方向に平行）に垂直な方向に整列している。いくつかの場合、マグネトロンアセンブリ２３は、処理中アクチュエータ２４Ａ（図示せず、図３Ｂを参照）を使用してターゲット２４の表面をＸ−Ｙ面で移動できる。１の態様において、磁極２６１及び２６２の主たる整列線は、アクチュエータ２３Ａによってマグネトロンアセンブリ２３が移動する間、陽極アセンブリ９１の整列線方向に垂直な向きを維持するように設計される。図７Ａは一般にバー形の陽極アセンブリ９１を矩形のターゲット２４の長手方向に整列し、蛇形マグネトロンアセンブリ２４０の磁極を基板の長手方向に垂直に整列した場合を図示しているが、この構成は本明細書で説明される発明の範囲を限定するものではない。一実施例において、陽極アセンブリ９１を磁極２６１及び２６２が主に整列する方向に平行な方向に整列することが望ましい場合もある。１の態様において、陽極アセンブリは１つのマグネトロンアセンブリ又はすべてのマグネトロンアセンブリの平均的な優先磁界発生方向に対して整列する。
【００５１】
図８Ｂは、ターゲット２４、マグネトロンアセンブリ２３、及び複数の陽極アセンブリ９１の例示的な位置関係を概略的に図示する平面図である。一実施例において、図８Ｂに示されるように、複数の陽極アセンブリ９１（例えば、図では５つ）は、Ｙ方向に互いに等間隔に分離され、渦巻形マグネトロン２５０タイプのマグネトロンアセンブリ２３の様々なセクションに平行及び垂直に配置される。１の態様において、マグネトロンアセンブリ２３は、処理中アクチュエータ２４Ａ（図３Ｂ）を使用してターゲット２４の表面をＸ−Ｙ面で移動する。１の態様において、磁極２７１及び２７２の主たる整列線は、処理中マグネトロンアセンブリ２３の移動中陽極アセンブリ９１に対して同じ向きを維持するように設計される。
【００５２】
図７Ａ〜７Ｂを参照して、１の態様において、ターゲット２４の中心の下には、多くの陽極アセンブリ９１が配置され、ターゲット２４の縁の下には少なく配置され、これによって処理領域１５で陽極アセンブリ９１を不均一な分布となるようにするのが望ましい。図６Ａ〜６Ｂと合わせて上述したように、陽極アセンブリをターゲット表面及び基板表面からある所望の距離に配置して、基板表面の堆積材料の遮蔽を減らすのが望ましい。
【００５３】
導電部材の取り出し
図８〜１０を参照して、発明の一実施例において、導電部材９３又はシールドしていない導電部材１９３（図示せず；図５Ｂ〜５Ｃ）はシールド５０に形成され、プロセスキットホルダ１４０に形成される進入口９８と一直線上にある進入穴５０Ｂを通じて処理チャンバ１０から取り出すようになされている。１の態様において、進入口９８は図２に図示されるようにチャンバ壁４１に形成してもよい。図８〜１０は、進入穴５０Ｂ及び進入口９８を通じて処理領域１５からの差し込み又は取り出しの様々な状態における導電部材９３を図示する等角断面図である。図８〜１０では、蓋アセンブリ２０を外し、下部処理チャンバアセンブリ３５の一部をより明確に図示できるようにしている。
【００５４】
一実施例において、処理チャンバ１０は一般に、シールド５０と、プロセスキットホルダ１４０に取り付け、処理チャンバ１０の処理領域１５に配置される上部シールド５０Ｅとを含む。シールド５０と上部シールド５０Ｅは基板のプラズマ処理中に発生する、それた堆積材料を収集するために用いられる。一般に、シールド５０と上部シールド５０Ｅは重ね合わせた設計にし、スパッタ材料を遮蔽して進入穴５０Ｂと下部真空チャンバ１６内に進まないようにする。図２に図示される１の態様において、進入穴５０Ｂを任意の進入穴カバー５０Ｄで覆って、処理中下部真空領域１６でのスパッタターゲットの原子の堆積を防ぐようにしてもよい。進入穴カバー５０Ｄはシールド５０に枢着して、進入穴５０Ｂを覆う位置に近づけたり遠ざけたりできるようにしてもよい。
【００５５】
図８は、２つの陽極アセンブリ９１の一端を示す下部チャンバアセンブリ３５の等角断面図を図示する。図８に示される構成では、導電部材支持部９７は一般に、水平支持部９７Ａに載せた導電部材９３を支持するようになされた垂直支持部９７Ｂと水平支持部９７Ａを含む。一実施例において、導電部材９３は、導電部材９３の表面に付着又は溶接して、シールド５０に形成される進入穴５０Ｂとプロセスキットホルダ１４０に形成される進入口９８から導電部材９３の差し込みや取り出しを容易にするハンドル９３Ｂを有する。
【００５６】
図８を参照して、導電部材９３がその耐用年数に達すると、導電部材９３は、処理チャンバ１０を脱気し、プロセスキットホルダ１４０に密封可能に装着した封止蓋９９を取り外し、ユーザーが進入穴５０Ｂと進入口９８から導電部材に手が届くことができるようにして、処理領域１５から取り出すことができる。導電部材９３を取り外すプロセスは、真空ポンプ（図示せず）をシャット「オフ」した後、アルゴンなどの不活性ガスの流れをガス供給源４５Ａ（図２に示される）から真空処理エリア１７に送り込んで、真空処理エリア１７に大気圧よりも高い圧力を生み出す工程を有してもよい。導電部材９３を取り外す間に、処理エリア１７にプラスの圧力を生み出すことは、大気中の汚染（例えば、大気中のガス、蒸気、又は粒子）にプロセスキット要素が露出されることによる処理領域１５に配置されるチャンバ要素の汚染を防ぐために有利である。１の態様において、進入穴５０Ｂと進入口９８は意図的に出来るだけ小さくして、大気中の汚染が処理領域１５に侵入できる面積を最小化する。これによって、チャンバ蓋アセンブリ２０やその他大型のチャンバ要素を取り外して配置し直す必要がなく、吸収されたガスや水分を処理チャンバ要素から排除するためにチャンバを焼き出す必要がなく、更に大気中の汚染に露出されることにより汚染した要素を交換する必要がないため、処理チャンバ１０のダウンタイムを最小化できる。
【００５７】
図９は、処理チャンバ１０を外側から見た等角断面の分解図であり、処理チャンバ１０の処理領域１５から一部取り出した位置の導電部材９３と封止蓋９９を図示する。
【００５８】
図１０Ａは、処理チャンバ１０の等角断面図であり、複数の折り重ね区分９３Ｃから形成される導電部材９３の一実施例を図示する。折り重ね区分９３Ｃは、導電部材９３が処理チャンバ１０の外側及びその隣接のエリアに過度に入り込まなくても、導電部材９３を処理領域１５から取り出せるように用いられる。従って、この実施例は処理チャンバ１０に保守作業を行うために必要な所要空間を小さくする。その理由は、導電部材９３と、処理チャンバ１０を含むクラスターツール（図示せず）上の他の処理チャンバ、又は処理チャンバ１０及びクラスターツールを取り付ける空間の壁の間の干渉を防ぎ、又は最小化できるためである。一実施例において、導電部材９３は、互いに枢着して、導電部材９３の折り重ね区分９３Ｃのすべてが一体として簡単に取り出せて処理領域１５に配置できるようにした複数の折り重ね区分９３Ｃから形成される。１の態様において、折り重ね区分９３Ｃのそれぞれは間にできる隙間が最小となるように重ね合わせる。最小限の隙間は一般に、処理中に堆積材料の量を制限して、最小限の隙間から折り重ね区分９３Ｃが載る導電部材支持部９７に進めない又は進まないように設計する。
【００５９】
図１０Ａは、接続ジョイント９３Ｄで互いに枢着した３つの折り重ね区分９３Ｃを有する一実施例を図示する。図１０Ｂは、図１０Ａに示される接続ジョイント９３Ｄの１つの拡大図を図示する。図１０Ｂに示される一実施例において、隣り合う折り重ね区分９３Ｃを、ある折り重ね区分９３Ｃの張出アーム部９３Ｅを別の折り重ね区分９３Ｃに形成されるポスト部材９３Ｆと連結して係合することによって、接続ジョイント９３Ｄで互いに連結する。この構成では、折り重ね区分９３Ｃをまとめて繋げて、１グループとして配置できる。１の態様において、折り重ね区分９３Ｃのそれぞれを１度に１つずつ個々に装着して、配置されることが望ましい。１の態様において、接続ジョイント９３Ｄを、張出アーム部９３Ｅが他の折り重ね区分９３Ｃのポスト部材９３Ｆに係合したり分離したりするように折り重ね区分９３Ｃを方向付けて、折り重ね区分９３Ｃのそれぞれを互いに着脱できるように構成できる。接続ジョイント設計９３Ｄは、折り重ね区分９３Ｃが互いに連結できる１つの可能な方法を図示しているが、発明の基本的な範囲を逸脱することなく本発明の他の及び追加の実施例を案出することができる。
【００６０】
図１１Ａ〜１１Ｄは処理チャンバ１０の一実施例の横断面図であり、シールド５０に形成される進入穴５０Ｂとチャンバ壁４１に形成される進入口９８から処理領域１５に差し込まれた様々な段階の折り重ね区分９３Ｃを図示している。図１１Ａ〜１１Ｄに図示される構成及びステップは、折り重ね区分９３Ｃが図６Ｂに示される導電部材９３の断面と類似の断面を有することが特に有用であろう。図１１Ａでは、水平支持部９７Ａはその「処理位置」にあるところが図示されており、水平支持部９７Ａが一般に水平で、サドル支持部９７Ｄに物理的かつ電気的に接触した位置である。サドル支持部９７Ｄは一般に、水平支持部９７Ａの係合端９７Ｅに接触するようになされた一端に形成されるＵ字形の形状部を有するブロックである。図１１Ａでは、水平支持部９７Ａの外面が処理領域１５に直に露出している。図１１Ａは、ツール１２２が進入穴５０Ｂと進入口９８にすでに差し込まれていて、水平支持部９７Ａの係合端９７Ｅと係合し、係合端９７Ｅ（図１１Ｂを参照）を水平支持部９７Ａの他端に位置する旋回点１６に対して持ち上げられる場合を図示している。図１１Ｂは上昇位置にある水平支持部９７Ａを図示しており、折り重ね区分９３Ｃがツール１２２、係合端９７Ｅ、及び水平支持部９７Ａを摺動できる。図１１Ｃは上昇位置で、複数の折り重ね区分９３Ｃが水平支持部９７Ａの上に配置され、それを覆っている状態の水平支持部９７Ａを図示される。図１１Ｄを参照すると、折り重ね区分９３Ｃが水平支持部９７Ａの上に配置され、それを覆った後、水平支持部９７Ａの係合端９７Ｅは、係合端９７Ｅがサドル支持部９７Ｄに接触することになるその「処理位置」に戻すことができる。１の態様において、図１１Ａ〜１１Ｄに示されるステップを逆にたどれば、折り重ね区分９３を処理領域１５から取り外すことができる。
【００６１】
図１１Ｅは、図６Ｂに示される構成に類似した断面を有する２つの折り重ね区分（要素９３Ｃ’及び９３Ｃ’’）の横断面図である。この実施例において、折り重ね区分９３Ｃを接続領域１６０で互いに接続して、処理チャンバ１０の処理領域１５にある水平支持部９７Ａから容易に抜き差しできるようにしている。この構成は、折り重ね区分９３Ｃを図１１Ａ〜１１Ｄに図示されるステップを使って処理領域１５から差し込んだり取り出したりするときに有用であろう。接続領域１６０は一般に、第１折り重ね区分９３Ｃ’にある雄区分１６２と、第２折り重ね区分９３Ｃ’’にあるハードストップ領域１６６と、ハードストップ領域１６６から第２折り重ね区分９３Ｃ’’の端１６８まで延びる雌区分１６３とを含む。一実施例において、接続領域１６０は第１折り重ね区分９３Ｃ’にある影形状部１６１も含む。１の態様において、雄区分１６２の長さ、雌区分１６３の長さ、影形状部１６１の位置及び形状は、折り重ね区分（要素９３Ｃ’及び９３Ｃ’’）の外面に届く堆積物（図示せず）が折り重ね区分を接続する「堆積材料ブリッジ」を形成しないようなサイズとする。材料のブリッジが形成されると、堆積処理中及び処理チャンバのアイドルタイムの間、折り重ね区分が加熱、冷却されて、折り重ね区分の熱膨張と収縮が起こることによって、堆積材料に生じる応力が原因で粒子が生成されることがある。一般に、影形状部１６１は第１折り重ね区分９３Ｃ’の雄区分１６２に形成される凹形の形状部であり、第２折り重ね区分９３Ｃ’’の端１６８が遮蔽する堆積材料を収集するのに十分な深さで、かつ堆積材料が雄区分１６２と雌区分１６３の間に形成される界面１６５に進まず、「堆積材料ブリッジ」を形成しないようにするのに十分な長さである。１の態様において、係合形状部１６７を雄区分１６２（図１１Ｄに示される）、又は雌区分１６３に形成して、連続する折り重ね区分９３Ｃが１グループとしてより簡単に処理領域１５から抜き差しできるように他の折り重ね区分９３Ｃと確実に係合する（例えば、ロケーションフィット又は締まりばめ）領域を作る。一般に、図１１に図示される形状構成は従来の金属工作又は加工技術によって形成できる。
【００６２】
陽極アセンブリ要素の自動取り出し
図１２Ａに示される一実施例において、陽極アセンブリ９１は、運動アセンブリ１５０を、シールド５０に形成される進入穴５０Ｂと処理チャンバ１０のチャンバ壁４１に形成される進入口９８を通じて導電部材９３に堆積物を供給することによって、処理領域１５で堆積した導電部材９３を取り出しやすくするように用いられる。逆に、運動アセンブリ１５０は導電部材９３を処理チャンバ１０に送り込んで、導電部材支持部９７に載せてこれを覆うように用いられる。運動アセンブリ１５０は一般に、第１ガイドローラー１５１と、第２ガイドローラー１５３と、駆動ローラー１５２とを含み、処理チャンバ１０から取り出すとき又は処理チャンバ１０に置かれるとき導電部材９３を案内して位置決めするように用いられる。１の態様において、導電部材９３が処理領域１５に正しく配置されている場合、導電部材９３は第２ガイドローラー１５３及び駆動ローラー１５２に常に接触している。この構成では、アクチュエータ（図示せず）に接続される駆動ローラー１５２は、導電部材９３を導電部材支持部９７上のその位置から、進入穴５０Ｂ及び進入口９８を通じて、処理チャンバ１０の外に搬送するように用いられる。導電部材９３の取り出しプロセス中、駆動ローラー１５２及びガイドローラー１５３の主な役割は、導電部材９３を導電部材支持部９７上のその位置から処理チャンバ１０の外側の位置まで移動させることである。導電部材９３の差し込みプロセス中、駆動ローラー１５２及びガイドローラー１５３の主な役割は、導電部材９３を処理チャンバ１０の外側の位置から導電部材支持部９７上の所望の位置まで移動させることである。
【００６３】
１の態様において、第１ガイドローラー１５１をアクチュエータ（図示せず）に連結して、導電部材９３を第２ガイドローラー１５３及び駆動ローラー１５２に搬送できるようにする。この構成では、導電部材９３は、駆動ローラー１５２及び第１ガイドローラー１５１の連係運動で処理チャンバ１０から搬送できる。
【００６４】
図１２Ｂは運動制御アセンブリ１１６の一実施例の断面図を図示しており、駆動ローラー１５１及び／又は第１ガイドローラー１５１を回転させて、導電部材９３が処理領域１５、進入穴５０Ｂ及び進入口１９８を通過するとき、その位置を調整するように用いられる。一般に運動制御アセンブリ１１６は、シールアセンブリ１９８とモーターアセンブリ１９７とを含む。シールアセンブリ１９８は一般に、モーターアセンブリ１９７及び駆動ローラー１５２（又は第１ガイドローラー１５１）に連結するシャフト１１３と、取付プレート１１５と、少なくとも１つのシール１１２とを含む。モーターアセンブリ１９７は一般に、アクチュエータ１１７と、アクチュエータ１１７をシールアセンブリ１９８に付着するのに使う取付ブラケット１１１と、アクチュエータ１１７をシャフト１１３に付着するモーター継手１１０とを含む。この構成では、モーターアセンブリ１９７の回転運動が駆動ローラー１５２（又は第１ガイドローラー１５１）に伝えられて、チャンバ壁４１の外側から、駆動ローラー１５２（又は第１ガイドローラー１５１）に接続する下部真空領域１６の内側の位置まで伝わる。図１２Ｂに示される１の態様において、シール１１２は、シャフト１１３の回転を可能にして、大気中の汚染が処理チャンバに漏れるのを防ぐようになされた２つのリップシール（要素１１２Ａ及び１１２Ｂ）を備える。１の態様において、２つのシール間の領域を差動排気して（図示せず）、１つのシール（要素１１２Ａ又は１１２Ｂ）の圧力低下を減らす必要がある。本発明の１の態様において、シール１１２は従来の磁性流体シール（例えば、ジョージア州キャントンのスクノバーから購入）、又は真空環境で部品に回転運動を伝えるために本技術分野でよく知られた回転フィードスルーを磁気結合する。そのため、プレート１１５とチャンバ壁４１の間に形成されるシール１１２とＯリングシール１１４を使って、下部真空領域１６と処理領域を大気中の汚染から守ることができる。１の態様において、駆動ローラー１５２とガイドローラー１５３は、本技術分野で周知であるが、ローラーに連結されるＤＣサーボモーター又はステッパモーターで駆動してもよい。
【００６５】
シールドと陽極アセンブリバイアス
処理チャンバ１０の一実施例において、バイアス可能シールド５０Ｆを処理領域に配置して、ターゲット及び基板の縁部付近で発生する電界とプラズマ密度を変更してもよい。図１３は、基板１２の周縁に配置され、電気要素５０Ｇを使って設置したシールド５０に電気接続したバイアス可能シールド５０Ｆの一実施例を図示する。１の態様において、電気要素５０Ｇを「隔離碍子」として使用してバイアス可能シールド５０Ｆをシールド５０から物理的に離してもよい。「接地された」という用語は一般に、ある要素と陽極との直接又は間接的な電気接続をいうものであることに留意するべきである。バイアス可能シールド５０Ｆと陽極表面との電気経路に抵抗性、容量性、又は誘導性素子あるいはその組合せを追加できる電気要素５０Ｇを取り入れるため、バイアス可能シールド５０Ｆは陽極表面とは異なる電位で意図的にバイアスすることができる。１の態様において、処理中、一般には陽極性が低いバイアス電圧は、ターゲットと陽極表面（例えば、シールド５０）の間にバイアスが印加され、バイアス可能シールド５０Ｆが処理領域で発生するプラズマと相互作用するために、バイアス可能シールド５０Ｆに「受動的に」誘起できる。図示していない別の態様では、バイアス可能シールド５０Ｆ及び陽極表面と通電する電源（図示せず）を使って、バイアス可能シールド５０Ｆを個別にバイアスしてもよい。この構成では、電気要素５０Ｇは絶縁体として作用することができる。
【００６６】
処理チャンバ１０の他の実施例において、陽極アセンブリ９１と陽極表面との間の電気経路に抵抗性、容量性、又は誘導性要素あるいはその組合せを取り入れることによって、陽極アセンブリ９１を陽極表面とは異なる電位で意図的にバイアスすることができる。図１３に示される一実施例において、第２電気要素５０Ｈを陽極アセンブリ９１とシールド５０の間の電気経路に配置して、陽極アセンブリ９１をシールド５０とは異なる電位でバイアスすることができる。１の態様において、処理中、一般に陽極性の低いバイアス電圧は、ターゲットと陽極表面（例えば、シールド５０）との間にバイアスが印加され、陽極アセンブリ９１が処理領域で発生するプラズマと相互作用するため、陽極アセンブリ９１に「受動的に」誘起できる。図示していない別の態様では、陽極アセンブリ９１及び陽極表面と通電する電源（図示せず）を使って、陽極アセンブリ９１を個別にバイアスしてもよい。この構成では、第２電気要素５０Ｈは絶縁体として作用することができる。
【００６７】
上記は本発明の実施例を対象としているが、本発明の他の及び更なる実施例は本発明の基本的な範囲を逸脱することなく案出することができ、その範囲は特許請求の範囲に基づいて定められる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
本発明の上述した構成が詳細に理解されるように、上記部分で要約されている本発明の具体的な説明は実施例を参照することにより得られるものであり、これらは添付図面に記載されている。しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施例のみを記載したものであり、従って、本発明は同等に効果的な実施例を含むものであり、図面は本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【図１】従来の物理気相蒸着チャンバの縦断面図である。
【図２】本発明に係る例示的な物理気相蒸着チャンバの一実施例の縦断面図である。
【図３Ａ】本発明の実施例で用いることができる線形マグネトロンの平面図である。
【図３Ｂ】例示的な物理気相蒸着チャンバに形成される処理領域の一実施例の縦断面図である。
【図３Ｃ】本発明の一態様に係る蛇形マグネトロンにより形成されるプラズマループの一実施例の概略平面図である。
【図３Ｄ】本発明の一態様に係る矩形渦巻形マグネトロンにより形成されるプラズマループの他の実施例の概略平面図である。
【図３Ｅ】本発明の一態様に係る蛇形マグネトロンの平面図である。
【図３Ｆ】本発明の他の態様に係る蛇形マグネトロンの平面図である。
【図４】例示的な物理気相蒸着チャンバの下部チャンバアセンブリの等角図である。
【図５Ａ】例示的な物理気相蒸着チャンバに形成される陽極アセンブリの等角断面図である。
【図５Ｂ】例示的な物理気相蒸着チャンバに形成される陽極アセンブリの等角断面図である。
【図５Ｃ】例示的な物理気相蒸着チャンバに形成される陽極アセンブリの等角断面図である。
【図６Ａ】本明細書に開示される発明の態様を実施するのに有用な導電部材アセンブリの断面図である。
【図６Ｂ】本明細書に開示される発明の態様を実施するのに有用な導電部材アセンブリの断面図である。
【図６Ｃ】本明細書に開示される発明の態様を実施するのに有用な導電部材アセンブリの断面図である。
【図７Ａ】本明細書に開示される発明の態様を実施するのに有用なターゲット、陽極アセンブリ、及びマグネトロンアセンブリの位置関係を図示する平面図である。
【図７Ｂ】本明細書に開示される発明の態様を実施するのに有用なターゲット、陽極アセンブリ、及びマグネトロンアセンブリの位置関係を図示する平面図である。
【図８】本発明に係る例示的な物理気相蒸着チャンバの下部チャンバアセンブリの等角断面図である。
【図９】本発明に係る例示的な物理気相蒸着チャンバの下部チャンバアセンブリの等角断面図である。
【図１０Ａ】本発明に係る例示的な物理気相蒸着チャンバの下部チャンバアセンブリの等角断面図である。
【図１０Ｂ】本明細書に開示される発明の態様を実施するのに有用な図１０Ａに示す導電部材の等角断面図の拡大図である。
【図１１Ａ】本発明に係る例示的な物理気相蒸着チャンバに形成される処理領域の縦断面図である。
【図１１Ｂ】本発明に係る例示的な物理気相蒸着チャンバに形成される処理領域の縦断面図である。
【図１１Ｃ】本発明に係る例示的な物理気相蒸着チャンバに形成される処理領域の縦断面図である。
【図１１Ｄ】本発明に係る例示的な物理気相蒸着チャンバに形成される処理領域の縦断面図である。
【図１１Ｅ】本明細書に開示される発明の態様を実施するのに有用な導電部材の等角断面図である。
【図１２Ａ】本発明に係る例示的な物理気相蒸着チャンバの縦断面図である。
【図１２Ｂ】本明細書に開示される発明の態様を実施するのに有用な図６に略図示する運動アセンブリの横断面図である。
【図１３】本発明に係る例示的な物理気相蒸着チャンバに形成される陽極アセンブリの等角断面図である。
【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３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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