JP2009516776A

JP2009516776A - 部分回転支持体及びセンタリングピンを含む可撓性マグネトロン

Info

Publication number: JP2009516776A
Application number: JP2008541408A
Authority: JP
Inventors: 真稲川; 昭弘細川; ヒエンミンヒフーリー; イリャラビトスキー; ジョンエムホワイト; タッドマーチン; ブラッドレイオースティムソン
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2005-11-17
Filing date: 2006-11-17
Publication date: 2009-04-23
Also published as: WO2007059347A3; KR20080070069A; WO2007059347A2; KR101019826B1

Abstract

マグネトロン（３２６）が頭上の走査機構内の支持プレート（２６８）からマグネトロン上の異なる水平位置に連結された複数のバネ（３３０）を介して部分的に支持され、下からはターゲット上の複数の位置で摺動子又はローラ（２８２）上で部分的に支持されているマグネトロン走査・支持機構を開示する。一実施形態において、ヨークプレートは連続的かつ均一である。別の実施形態において、マグネトロンの磁気ヨークは２つの可撓性ヨーク（２２０、２２４）に分割され、例えば補完型の蛇行形状であり、それぞれが各極性の磁石を支持している。別の実施形態において、ターゲットとマグネトロンはその他の構造によって隔てられた各条片（２６２、２６４）へと分割される。各マグネトロン条片は共通の走査プレートから上から部分的に支持され、各ターゲット条片によって部分的に支持される。センタリング機構（３５０、３５８、３６２、３６８）は異なるマグネトロン条片を整列する。

Description

関連出願

本願は、２００６年８月４日に出願された米国特許仮出願第６０／８３５６８０号の利益を主張する。本願は２００６年２月３日に出願された米国特許出願第１１／３４７６６７号及び２００５年１２月１２日に出願された米国特許出願第１１／３０１８４９号の一部継続出願であり、後者は２００５年１１月１７日に出願された米国特許出願第１１／２８２７９８号の一部継続出願である。

発明の分野

本発明は、概して、半導体集積回路の製造におけるスパッタ堆積に関連する。特に、本発明はスパッタリングターゲットの背面を走査するマグネトロンに関連する。

プラズママグネトロンスパッタリングは、シリコン集積回路の製造において長年に亘って実践されてきた。更に最近では、スパッタリングは、ガラス又はその他の材料の通常は矩形の大型パネルに材料層を堆積して、例えばコンピュータスクリーン又はテレビ等に使用する大型フラットパネルディスプレイを形成する際に応用されている。

ディマレイ（Ｄｅｍａｒａｙ）その他はこういったフラットパネルスパッタ用反応装置について米国特許第５５６５０７１号で記載しており、参照により本願に全て組み込まれる。彼らの反応装置は、図１の概略断面図に図示されるように、典型的には電気的に接地された矩形スパッタ台座電極１２を含み、真空チャンバ１８内において矩形のスパッタリングターゲットアセンブリ１６に対向して矩形のガラスパネル１４又はその他の基板を保持している。少なくともその表面がスパッタされる金属から構成されているターゲットアセンブリ１６は、アイソレータ２０を隔てて真空チャンバ１８に対して真空シールされている。典型的には、スパッタするターゲット材料層はバッキングプレートに接着され、バッキングプレートの内部にはターゲットアセンブリ１６を冷却するための冷却水路が形成されている。典型的にはアルゴンであるスパッタリングガスは、ミリトール範囲の圧力で真空チャンバ１８内に供給される。

バックチャンバ２２をターゲットアセンブリ１６の背面に真空シールして低圧に真空排気することで、ターゲットアセンブリ１６を隔てての圧力差を実質的に解消する。これにより、ターゲットアセンブリ１６をもっと薄くすることが可能となる。台座電極１２又は壁遮断部等のチャンバの別の接地部位に対して負のＤＣバイアスを導電性ターゲットアセンブリ１６に印加した場合、アルゴンがイオン化されてプラズマとなる。正のアルゴンイオンはターゲットアセンブリ１６に引き寄せられ、ターゲット層から金属原子をスパッタする。金属原子の一部はパネル１４方向に指向され、少なくとも一部がターゲット金属から構成される層がパネル上に堆積される。金属のスパッタリング中にチャンバ１８内に酸素又は窒素を補足的に供給することで、反応性スパッタリングと称される処理で金属酸化物又は窒化物を堆積する場合もある。

スパッタリング速度を上げるために、通常、ターゲットアセンブリ１６の背面にマグネトロン２４を載置する。マグネトロンがある垂直磁極性の中央磁極２６とそれを取り巻く、磁性が反対の外側磁極２８を有しており、チャンバ１８内にターゲットアセンブリ１６の正面側に平行に磁場が投射される場合、適当なチャンバ条件下においては、高密度のプラズマループがターゲット層に隣接する処理空間内に形成される。２つの反対の磁極２６、２８は、プラズマループの軌道を規定する実質的に一定の間隙により隔てられている。マグネトロン２４からの磁場が電子を捕捉することでプラズマの密度は上昇し、この結果、ターゲット１６のスパッタリング速度が上昇する。線形マグネトロン２４と間隙の幅は比較的狭いため、磁束密度が高くなる。単一の閉鎖軌道に沿って磁場の分布が閉鎖形状となっているため、端部からのプラズマの漏れが防止される。

スパッタ堆積される矩形パネルのサイズは大型化する一方である。ある世代ではサイズ１．８７ｍｘ２．２ｍのパネルを処理し、総面積が４００００ｃｍ^２を越えることから４０Ｋと称される。５０Ｋと呼ばれるその次の世代のパネルのサイズは、各辺が２ｍを超える。

これらの超大型サイズではマグネトロンの設計に問題が生じるが、これはターゲットは大面積でありマグネトロンは非常に重いにも関わらず、マグネトロンをターゲット全領域に亘って近接させて走査させなくてはならないからである。

発明の概要

プラズマスパッタチャンバで使用するマグネトロンは、その上をマグネトロンが回転又は摺動可能であるところのターゲット又はターゲットアセンブリの背面によって下から部分的に支持され、上からも走査機構のバネ仕掛けの支持体によって部分的に支持されている。これにより、マグネトロンはターゲットの背面全体を走査する際に、平坦でないターゲットの形状を追跡することができる。

一連の実施形態において、スパッタチャンバはガントリ又は台車を含み、ガントリ又は台車は例えば第１のローラ対を介してチャンバ本体部に対して第１方向に移動可能であり、かつ例えば第２のローラ対を介してマグネトロンを第２方向への運動にむけて支持する。ガントリはマグネトロンを複数のバネ式支持体を通して上から部分的に支持しており、その一方でローラ又はその他の手段がマグネトロンをターゲット上にて下から部分的に支えている。バネは第２のローラ対内に含めても、或いは第２のローラ対とマグネトロンとを係合しているトロリーを連結している部材に含めてもよい。例えば、第２のローラ対はマグネトロンを支持している支持プレートを固定手段又はバネ式の手段のどちらを介して懸装してもよい。

一実施形態においては、マグネトロンそれ自体が可撓性なため、ターゲットの形状に沿う。マグネトロンは間隙によって隔てられた２枚の交互に配置されたヨークプレートから構成され、この間隙はヨークプレートが構造的には分断されたものであっても磁気的には結合されるに十分な狭さである。各ヨークプレートが、それぞれの磁性の磁石を支持している。各ヨークプレートは上からは別々にバネで支えられ、ローラ又は摺動子によってターゲット上で部分的に支えられている。ヨークプレートはその軸に沿って可撓性を示すに十分なだけの薄さを有していてもよい。

別の実施形態においては、１枚のヨークプレートに細いスロットを形成することで、磁気的な結合を維持したままで、そのヨークプレートを複数の異なる部位へと構造的に分割している。

更に別の実施形態において、ターゲットは複数のターゲット条片を含み、各条片は帯状のターゲット層と帯状のヨークを含んでいる。アノード又はその他の特徴部がターゲット条片を隔てている。複数の帯状マグネトロンは共通の走査支持プレート上で別々に弾性的に支持され、それぞれのターゲット条片上を個々に回転するため、各ターゲット条片が別々に変形ターゲットを追跡する。

ヨークプレートに溝を刻む又はその他の方法で部分的に機械加工をその縦軸方向を横断して施すことで、ヨークプレートの異なる部位が柔軟に連結される。

本発明の別の態様において、好ましくは弾性的に支持プレートから懸装されているヨークプレート又はその他の支持部材は、ヨークプレート及び関連するマグネトロンの分割軸に沿ってずらして位置されている２つのセンタリング機構によってその縦軸に沿ってセンタリングされる。ある実施形態においては、第１センタリング機構は第１センタリングピンを回転自在かつ緊密に捕捉する円形ガイド穴を備えた位置決めブラケットを含み、第２センタリング機構は第２センタリングピンを分離軸を横断する方向には緊密に捉えるが、第２センタリングピンを分離軸に沿っては弛やかに捕捉する細長いガイド穴を備えたクロッキングブラケットを含み、これにより角度方向を定めている。

好ましい実施形態の詳細な説明

参照により本願に組み込まれる、２００５年８月２４日に出願され、かつ米国特許出願公開第２００６／００４９０４０号で公開されている米国特許出願第１１／２１１１４１号において、テップマン（Ｔｅｐｍａｎ）は大型パネル又は可撓性シートへのスパッタリングに使用される大型マグネトロンについての問題を述べている。完成したパネルは薄膜トランジスタ、プラズマディスプレイ、フィールドエミッタ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）素子、又は有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を内臓していてもよく、典型的にはフラットパネルディスプレイを対象としている。太陽光電池も同様に製造することができる。関連技術はガラス窓の光学層でのコーティングにも使用できる。スパッタ堆積層の材料はアルミニウム又はモリブデン等の金属、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電体、及びケイ素、金属窒化物及び酸化物を含む更に別の材料であってもよい。

テップマンは、ターゲットより若干小さいにすぎないサイズの矩形に近いマグネトロンを開示しており、このマグネトロンにおいて磁石は螺旋又は褶曲構造のいずれかの形態で回旋形状の閉鎖プラズマループを形成するように配列されている。走査機構はターゲットの残りの領域全体に亘ってマグネトロンを次元走査パターンで走査し、より均一なスパッタリングプロファイルを形成する。リー（Ｌｅ）その他は、２００６年７月１１日に出願された米国特許出願第１１／４８４３３３号で、このスパッタチャンバとその操作に加える改良点について述べており、文献は参照により本願に組み込まれる。

テップマンはマグネトロン用の２種類の支持構造体について述べている。第１のタイプにおいて、ターゲットは頭上のマグネトロンをテフロン（登録商標）製のパッドを介して支持しており、パッドはマグネトロンの底部に取り付けられており、ターゲット上に支持されたマグネトロンに加えられた水平方向の押圧力と牽引力の推進下でターゲットの背面上を容易に摺動可能である。第２のタイプにおいては、マグネトロンはチャンバフレーム上に搭載されたガントリの形態の頭上の台車から懸装されており、懸装されたターゲットをその背面上方で走査可能である。

ターゲットによって支持されたマグネトロンはターゲットの形状を忠実に追跡し、これによりプラズマ領域における磁場の不均一性が軽減される。マグネトロンとターゲットとの間の間隙はパッドの厚みによって綿密に制御されることから、間隙は有利となるように最小限に抑えられる。しかしながら、ターゲットによって支持されたマグネトロンには、その磁石を含むマグネトロンが例えば１トンを越え、非常に重くなる可能性があるという欠点がある。この高重量により、その上からその底部の処理領域へとマグネトロンからの磁場を透過させるためには比較的薄くなくてはならないターゲットに大きな力が加わる。この結果、ターゲットはそれが支えるところのマグネトロンの重量によって撓って大きく湾曲する。過剰に湾曲することでターゲットとスパッタコーティングされるパネルとの間の間隙に大きなバラツキがでてしまい、それ自体の不均一性につながってしまう。

マグネトロンを台車で支持することで、マグネトロンの重量はターゲットからその上方に搭載された走査機構へと取り除かれるが、マグネトロンがターゲットから機械的に分断されるという欠点を有している。ターゲットが薄いと、例え荷重を加えることがなくとも、撓み易い。ターゲットの形状における湾曲はターゲット自身の重量の力により下方向であることが多い。しかしながら、状況によっては、上方向に撓る。上方向へのターゲットの湾曲の原因は完全には理解されていないものの、上方向への撓みは真空排気されたチャンバによって固締されたターゲットに内部の力が加わることから生じるとの解釈がある。更に、ターゲットの寿命を通じてスパッタリングを継続し、ターゲットが徐々に侵食され、その厚みが低下するにつれ、湾曲度が変化する場合がある。マグネトロンとターゲットとの間の間隔における空間的なムラはターゲット正面の磁場の不均一性と、これに伴うプラズマ密度、パネル上にスパッタ堆積される膜の厚みにおける不均一さを招く。商業的な生産のためには、膜厚は可能な限り均一でなくてはならない。慣用の台車支持型のマグネトロンでは間隔、特にはターゲット全体に亘る間隔のムラを容易に調節できない。

本発明は図２の分解正投影図に図示のマグネトロン走査機構アセンブリ３０に応用することができる。更なる詳細は、本発明の設計の由来となるテップマンの特許から得られる。２列のローラ３２が、図１のバックチャンバ２２の側壁を構成しているフレーム３４の対向する側部に支持されている。ローラ３２はその間でガントリ４０を支えている逆向きのフレームレール３６、３８を回転自在に支持している。ガントリ４０は内側ストラット４２、４４と外側ストラット４６、４８上に図示されていないローラ列を含み、逆さのガントリ内側レール５０、５２と外側レール５４、５６とを回転自在に支持している。レールはその下面に磁石を含むマグネトロンプレート５８を部分的に支持している。外側ストラット４６、４８及び外側レール５４、５６が重いマグネトロンプレート５８を側部で更に支え、縁部付近での下垂の程度を軽減する。テップマンの構成において、マグネトロンプレート５８は内側レール５０、５２に堅く固定されているため、ガントリ４０がマグネトロンプレート５８を完全に支持している。ベースプレート６０が、ガントリ４０を形成しているフレーム構造に固定されている。

支持されているマグネトロンの荷重によりレールが変形し易いことが観察されている。変形の影響はストラットを密接に離間された対として折り曲げ、対の個々のレール上に支持されたクロスバーの各端部に円筒形ローラアセンブリを有するＴ形状支持体にレールを差し替えることで実質的に解消可能である。

本発明の一態様において、ガントリ４０とマグネトロンプレート５８との間の連結は、ガントリ４０がマグネトロンプレート５８を部分的にのみ支持し、マグネトロンとガントリとの間の間隔が変動可能となるような、剛性の機械的な連結よりも柔軟性のあるものである。ガントリ４０とレール３６、３８、５０、５２、５４、５６の回転運動により、マグネトロンプレート５８はフレーム３４内で垂直方向に移動可能である。

図１のバックチャンバ２２の最上部壁部を形成している磁石チャンバ屋根部７０は屋根部とフレームとの間にガントリ構造体を配置した状態でフレーム３４上に支持、封止されており、屋根部はマグネトロンを格納しているチャンバの最上部を覆う真空壁部となる。磁石チャンバ屋根部７０は矩形開口部７２とブラケット凹部の底部７４を含む。ブラケットチャンバ７６はブラケット凹部７４に嵌合し、矩形開口部７２の周囲でチャンバ屋根部７０に封止される。ブラケットチャンバ７６の最上部にはトッププレート７８が封止され、真空シールを完成させている。

ブラケットチャンバ７６内で可動であるように配置されたガントリブラケット８０はガントリ４０のベースプレート６０に固定されている。磁石チャンバ屋根部７０の外側に固定された支持ブラケット８２及び中間山形鋼８４が、真空シールの外側の屋根部７０のアクチュエータ凹部８８にアクチュエータアセンブリ８６を保持している。支持ブラケット８２は更に磁石チャンバ屋根部７０のトラスシステムの一部としても作用する。アクチュエータアセンブリ８６は２つの封止された真空ポートを通してブラケットチャンバ７６の内部と連結されている。テップマンによって説明されるように、アクチュエータアセンブリ８６はガントリのベースプレート６０に固定されたガントリブラケット８０を通して加えられた力によってガントリ４０をある方向へと独立して移動し、その端部がマグネトロンプレート５８に固定されたベルトを備えたベルト駆動装置によりマグネトロンプレート５８を垂直方向に移動する。

本発明の一態様において、マグネトロン及びそのマグネトロンプレート５８はターゲットアセンブリ１６とガントリ４０（台車とも称される）によって部分的に支持されており、ガントリがマグネトロンをターゲット１６の背面で走査している。ターゲット上で部分的に支持されることでマグネトロンはターゲットの撓み又はその他の形状に沿うこととなり、マグネトロンとターゲットとの間の間隙の変動が軽減され、その結果、間隙の寸法が最小限にもなる。その一方で、台車によってマグネトロンを部分的及び通常は大半を支えることで、マグネトロンの重量の一部及び通常は大半がターゲットから取り除かれ、ターゲットの下方向に向かっての撓みが軽減される。リーその他は２００５年１２月１２日出願の米国親特許出願第１１／３０１８４９号で、ターゲットとマグネトロンとの間の垂直方向の分離を能動的に制御する走査機構について述べており、ガントリはターゲットの上に懸装されている。対照的に、ターゲットとガントリとの間で支持を分割することで、ターゲットの形状を受動的に追跡する方法が可能となる。

当然のことなら、その他のタイプの機構によってマグネトロンプレートをターゲットの背面に沿って滑動させることも可能である。枢動ローラ・ホィールをローラーボールの代替としてもよい。ターゲットを磨耗させることのない軟質パッドをローラーボールの代替として使用し、マグネトロンをターゲットの背面で摺動させてもよい。軟質パッドの例としては、テフロン（登録商標）シートから切り出し、保持具１５４の底面に接着したものが挙げられる。

図３の断面図及び図４の部分正投影図に図示の弾性的に支持されたマグネトロンの第１の実施形態において、マグネトロンプレート５８は、縦方向に固定されたレール５２、５６によって上から部分的に支えられ（同様の構造体が、もう一方の側でレール５０、５４に適用されている）、円筒形ローラアセンブリ９８上を回転する。部分的な支持は、複数のバネ式ボルトアセンブリ１００を介してもたらされている。各ボルトアセンブリ１００は、マグネトロンプレート５８のネジ穴にネジ止めされるネジ山をつけられたボルト１０２を含む。ボルト１０２は対応するレール、例えばレール５６のトップアーム部１０４の対応する穴部１０３内に延びている。レール穴部１０３はブッシング１０６を支持するネック部を含み、ボルト１０２はブッシング１０６を貫通し、穴部１０３の底部から出て、マグネトロンプレート５８のネジ山を付けられた穴部へとネジ止めされる。ブッシング１０６の最上部はアーム部１０４を越えて延び、ワッシャ形状としたバネシート１１２を支持する。バネシートはバネ１１４の底端部を支持する。管状保持具１１６はバネ１１４内に嵌合し、上部フランジ１１７はバネ１１４の最上部をその最上部全体で押圧する。ボルト１０２は保持具１１６を貫通し、保持具１１６によってバネ１１４からは横方向に隔離されている。上部ワッシャ１１８はバネ１１６の最上端と接触し、止めワッシャ１２０が上部ワッシャ１１８の上に位置している。ナット１２２が、マグネトロンプレート５８に螺入されたボルト１０２に螺合され、これによりフランジ１１７をバネ１１４に押し付け、バネを圧迫している。バネの圧縮の量により、バネ式ボルトアセンブリ１００を支持しているレール５６の最上部フランジ１０４から生じる力（重量）とそのボルトアセンブリ１００によって支持されたマグネトロンプレート５８の部分重量が決定される。ナット１２２は、マグネトロンプレート５８をトップアーム部１０４とガントリ４０に押し付けるに十分なほどにはきつく締められていない。その代わりに、これらの間にはその高さが変動する間隙が残ることから、マグネトロン５８はターゲットの形状に沿うことが可能となる。

図３に図示されるように、マグネトロンプレート５８はその底部に取り付けられた複数のローラーボールアセンブリ１３０を通してターゲット１２で更に部分的に支えられている。ローラーボールアセンブリ１３０の例は、ペンシルバニア州ペリョポリスのボールトランスファーシステム社（ＢａｌｌＴｒａｎｓｆｅｒＳｙｓｔｅｍ）ら入手可能なボールトランスファー・モデルＮＳＭＳ１／４であり、図５の断面図に図示されている。好ましくはナイロン等のプラスチックから構成され、比較的直径の大きい、例えば１インチ（２．５４ｃｍ）のローラーボール１３２が筐体１３４から突出しているが、筐体に対してはシール１３６によって封止されている。多数の小さなベアリングボール１３８がローラーボール１３２を筐体１３４の半球形の表面に対して回転自在に支持している。筐体１３４に固定されたボルト１４０は筐体１３４を格納するに十分な直径及び深さを有した、マグネトロンプレート５８又はその磁石保持具１５４の底部に形成された凹部の底部（稼動方向では上方となる）のネジ穴にネジ止めされる。凹部の深さにより、ローラーボール１３２がマグネトロンの下から突出する程度、例えば０．１６７インチ（４．２ｍｍ）が決定される。

ローラーボール１３０の底部はターゲットの背面、具体的には図３のバッキングプレート１４４と接触する。バッキングプレート１４４には液体冷却水路が形成されており、又、スパッタ堆積する材料のターゲット層１４６が接合されている。バッキングプレート１４４はチャンバ壁部１８の最上部にあるアイソレータ２０によって支持され、かつ封止されている。マグネトロンプレート５８からのローラーボール１３０の突出により、マグネトロン５８とターゲット１４４、１４６の背面との間の間隙が決定される。

図６の正投影図で図示されるように、磁気ヨークとして作用するように磁性材料から構成されたバッキングプレート５８の概して平坦な底部又はその保持具１５４にはその底部に凹部が機械加工されている。図７の平面図に図示されるように、各凹部１５０は保持具１５４の貫通穴又はマグネトロンプレート５８の非貫通穴として形成され、マグネトロンプレート５８には中央ネジ穴１５２が機械加工されている。ボールトランスファボルト４０はネジ穴１５２に螺入される。例えばアルミニウム製の多数の複雑な形状の非磁性保持具１５４がバッキングプレート１４４にはネジ止めされており、保持具１５４の鋸歯状縁部の間に保持される円筒形磁石の長さに概して対応する高さを有している。ローラーボールアセンブリ１３０用の凹部１５０は磁石から離れた保持具１５４の辺上に位置している。マグネトロンとターゲットとの間の間隙は、ローラーボール１３２が保持具１５４に保持された磁石の端部を超えて突出する量によって決定される。

バネ式支持体の第２の実施形態では、図８、９の正投影図及び図１０の断面図に図示されるように、円筒形ローラとレールとの間にバネ荷重がかかる。この実施形態において、レール４６、５０、５２、５６はレール５０、５２、５４、５６の切り欠き部１６２の底部に形成された通過穴を貫通し、マグネトロンプレート５８の最上部に形成されたネジ穴１６４へと螺入されるネジによってマグネトロンプレート４８に固定されている。但し、バネ式ローラアセンブリ１６６、１６８はストラット４２、４４、４６、４８の最上部にバネ仕掛けで設けられている。外側ストラット４６、４８上のローラアセンブリ１６６は内側ストラット４２、４４上のローラアセンブリ１６８と同じ機能ではあっても構成は異なるのだが、違いは既存のガントリ４０に本発明を取り入れたいという要求から生じるものである。或いは、全ローラアセンブリ１６６、１６８が同じ形状と構造を有していてもよい。ローラアセンブリ１６６、１６８はレール５０、５２、５４、５６とその懸装されたマグネトロンプレート５８とを回転自在に支持し、マグネトロンプレート５８によるレール方向に沿った回転を可能としている。

図９及び１０でよりわかり易く図示されているように、各ローラアセンブリ１６８は２つの円筒形ローラ１７０を含み、ローラは対向するベアリング筐体１７４、１７６に取り付けられたベアリング１７３内を自由に回転する軸１７２をそれぞれ有している。テップマンの構成のみならず従来の実施形態において、ベアリング筐体１７４、１７６はネジでストラットに固定されている。但し、この実施形態において、ベアリング筐体１７４、１７６及びそれに伴う円筒形ローラ１７０はＴ型バネ筐体１７８内に対として取り付けられており、筐体は中央バネチャンバ１８０をベース１８６の２つの底部領域間に有している。バネチャンバ１８０は２つのバネ１８８を格納している。ローラアセンブリ１６８内の対応するバネチャンバは６個のバネ１８８を格納している。肩付ネジ１８２はベアリング筐体１７４、１７６のタブ１８４上方で係合する頭部と、タブ１８４とバネ筐体のベース部１８６内の穴部を、ベース部１８６の貫通穴１９０内のブッシング１８９内側で貫通する軸を有している。肩付ネジ１８２はネジ山を付けられた端部を有しており、ストラットに螺入され保持された、内外部にネジ山をつけられたインサート１９２へと螺入される。

肩付ネジ１８２を締めることでストラットとバネチャンバ１８０の最上部との間でバネ１８８が圧縮される。但し、この締め付けは、ベース部１８６がストラットに押し付けられるほどには完全に行わない。その代わり、ベース部１８６とバネアセンブリ１６８全体をストラット上に、肩付ネジ１８２に加えられたトルクと部分的に支持されたマグネトロンの重量によって決定される間隙を挟んで浮かせる。これによりバネトルクが、ガントリによって支えられるマグネトロン重量の割合を一部決定することになる。間隙はマグネトロンがターゲットの形状に沿うに従って、変化する。この結果、ターゲットとガントリとの間でのマグネトロン重量の分散はターゲットの局所高さに依存する。

図８、９、１０の実施形態において、マグネトロンプレートを図５、６、７を参照して説明したローラーボール機構、又はその他の回転、摺動、又は滑動機構によってターゲット上で部分的に支えることで、マグネトロン重量をガントリとターゲットとの間で分散させてもよい。

その他のバネ式懸装機構を用いて、マグネトロンを水平方向に移動可能な台車から部分的に支えてもよい。例えば、円筒形ローラを部分的に圧縮されたバネによりレールの底部に連結し、ストラット上を回転させてもよい。

ガントリとターゲットとの間でマグネトロンの支持を分割することで、ターゲット背面を走査中に薄いターゲットを過度に湾曲させることなく、重いマグネトロンがターゲット形状を辿ることが可能となる。ガントリはマグネトロンの重量の少なくとも５０％を支えるべきである。好ましくは、ターゲットは重量の２５％未満、より好ましくは１５％未満を支える。複数の独立したバネ式支持体により、マグネトロンは垂直方向に移動可能となるだけでなく、追跡しているターゲットの部位が傾斜している場合に傾きを変えることが可能となる。ターゲット上でマグネトロンを部分的に支持することで、マグネトロンは湾曲した又は別の形で変形したターゲットの形状を辿ることが可能となる。これにより、マグネトロンと非平面のターゲットとの間の間隙の変動は著しく抑えられる。更に、間隙の設計規模を下げることで、ターゲットのスパッタリング面に隣接する有効磁場は増強される。

図１１の断面図にかなり概略的に図示されている別の実施形態では、ターゲット１６の傾斜形状に沿って合致可能な可撓性マグネトロン１９０を提供している。支持プレート１９２はバネ１９４を介してパターン形成された第１の磁気ヨークプレート１９６と、第１ヨークプレート１９６の間に挟まれた、パターン形成された第２の磁気ヨークプレート１９８を部分的に支えている。２つのヨークプレート１９６、１９８はそれぞれ軟磁性鋼又はステンレススチール等の磁化可能な材料から成り、２つのヨークプレート１９６、１９８が単一の磁気ヨークを形成するに十分な狭さの間隙２００によって隔てられている。例えば、間隙２００の幅は１／８インチ（３．２ｍｍ）であり、好ましくは６．４ｍｍ以下である。２つのヨークプレート１９６、１９８は保持具２０２、２０４を支持し、非平行である磁石２０６、２０８を整列している。磁石は各ヨークプレート１９６、１９８に対してこれらの磁場によって保持されている。第１ヨークプレート１９６及びその保持具２０２及び磁石２０６がマグネトロン１９０の第１磁極を形成し、第２ヨークプレート１９８とその保持具２０４及び磁石２０８が、磁性が反対の第２の磁極を形成する。ローラーボール２１０は保持具２０２、２０４の底部上で回転し、ターゲット１６の局所的な傾斜に応じて、ローラーボール２１０の一部又は全てがターゲット１６と係合し、その上で回転する。この結果、マグネトロンの各局所部位はバネ１９４の１つによって上から、下からは１つ又は２つのローラーボール２１０によって個々かつ部分的に支えられる。通常、図に直交する方向に、ヨークプレート１９６、１９８は延びているが、依然としてかなりの柔軟性を有するため、ヨークプレート１９６、１９８に沿って位置された複数のバネ１９４とローラーボール２１０により、屈曲してターゲットの局所形状に沿うことが可能となる。

マグネトロンシステムは図１２の正投影図と図１３の分解正投影図でより具体的に図示されている。パターン形成された外側ヨークプレート２２０は途切れのない外周と蛇行形状のスロット２２２を有している。パターン形成された内側ヨークプレート２２４は、その間に既定の間隙２００を介してスロット２２２内に嵌合する長い蛇行形状を有している。図示の蛇行形状は折り畳まれている。その他の蛇行形状には矩形状の螺旋又は平行な直線レーストラック形状が含まれる。保持具２２６、２２８は２つのヨークプレート２２０、２２４にネジ止めされ、図示されていない磁石を整列している。トランスファボールアセンブリ２３０（つまり、ローラーボールアセンブリ）はヨークプレート２２０、２２４のネジ穴２３１への螺入により２つのヨークプレート２２０、２２４の底部に固定されており、ローラーボールは保持具２２６、２２８を超えて突出し、ターゲットの背面上を転がる。ヨークプレート２２０、２２４は部分的に支持プレート２３２から懸装されている。バネアセンブリ２３４は支持プレート２３２とヨークプレート２２０、２２４とをバネ連結している。各バネアセンブリ２３４は各ヨークプレート２２０、２２４の下に位置されたバネ２３６と、バネ２３６の底部のバネ保持キャップ２３８と、バネ保持キャップ２３８の底部と係合するネジ頭部を有し、その本体部がバネ２３８とヨークプレート２２０、２２４の通過穴２３９を貫通しているネジ２４０と、支持プレート２３２内に螺入される、ネジ山が付けられたネジ端部とを含むため、マグネトロンは支持プレート２３２からバネ２３６を介して部分的に懸装される。バネ強度の例は７．４ｌｂ／インチ（１．７Ｎｔ／ｃｍ）である。次に支持プレート２３２は、図２を参照して説明したように、二次元方向に走査するように構成されたガントリによって支持され、かつ固定されていてもよい。支持プレート２３２は一枚のものとして描かれているが、それぞれをガントリで支持する細長い板に分割してもよい。

パターン形成したヨークプレート２２０、２２４は比較的柔軟な中央部を有していることから、変形することでその上で部分的に支持されているところのターゲットの形状に合致することが可能である。つまり、全体としてマグネトロンは二次元方向に変形可能であり、ターゲットの局所形状に合致可能である。更に、望ましい可撓性により、全体としてのマグネトロン構造を比較的軽量とすることができるが、これは剛性はもはや所望の設計目標ではないからである。支持プレート２３２は少々柔軟なものであってもよいことから、厚さ１／２インチ（１２．７ｍｍ）のアルミニウムから構成してもよい。ヨークプレート２２０、２２４が構造的な強度に大きく貢献する必要はなく、間隙２００が、間隙によって構造的に隔てられてはいるが、間隙を隔てて磁気的に結合されているヨークプレート２２６、２２８の厚さの７０％未満となるように厚さ３／８インチ（９．５ｍｍ）の軟磁性鋼プレートから形成してもよい。全体として、ガントリから懸装された図１２、１３のマグネトロンアセンブリの重量は、支持プレートとしても機能している剛性かつ一枚仕立てのヨークプレートをベースとしたマグネトロンアセンブリの重量からかなり、例えば１０％低下している。

同様の可撓性は図１４の平面図に図示の単体型パターン形成ヨークプレート２５０でも達成可能であり、このヨークプレートはプレート全体に亘ってではないがほぼ全体に亘って延びる平行スロット２５２を有している。スロット２５２の間の通路２５４及び途切れのない周縁領域２５６が保持具と２つの反対の磁極を構成する磁石とを支持している。より幅の広い周縁領域２５８は両方の磁極を支持しており、この間にプラズマ軌跡が形成される。スロット２５２は隣接する通路を磁気的に結合するに十分な狭さであるが、それでも周縁領域２５６の２つの部位の間に片持ちされている通路２５４をより容易に撓らせることは可能である。図１３のバネアセンブリ２３４及びトランスファボールアセンブリ２３０を単体型ヨークプレート２５０に同様に取り付けてもよい。

変形したターゲット上を追跡可能な可撓性マグネトロンを達成するための別の実施形態は、ターゲットを平行なターゲット条片へと分割する際に特に有用であり、条片は隆起したアノード又はその他の特徴部によって分離してもよい。個々のマグネトロンは各ターゲット条片に対応する。イナガワその他は２００６年８月４日に出願の米国特許仮出願第６０／８３５６７１号で複数のマグネトロンの連動走査について記載している。リーは、同じく２００６年８月４日出願の米国特許仮出願第６０／８３５６８１号で各マグネトロンにおける磁石の分布に加えた改良について述べている。両文献は参照により本願に組み込まれる。

図１５の断面図に図示されるこういったスパッタリングチャンバ２６０は、複数の帯状ターゲット２６２と、関連づけられた帯状マグネトロン２６４を含む。個々のバネ機構２６６が異なるマグネトロン２６２を、共通する二次元走査運動をもたらす共通支持プレート２６８から部分的に支えている。各帯状ターゲット２６２は軸方向に延びている側部切欠境界部２７２を有するターゲット層２７０を含む。各帯のターゲット層２７０は、帯状ターゲット層２７０とほぼ同じ水平方向範囲の接着層２７６を介して個々の帯状バッキングプレート２７４に接着されている。帯状バッキングプレート２７４は、そこを貫通して冷却路２７８が穿穴されている突条部で形成されている。軽量充填材料層２８０は誘電体であってもよく、突条部の間の谷部を充填し突条部上方で平坦化され、その上を帯状マグネトロン２６４のローラーボール２８２が回転する平坦面を構成する。帯状ターゲット２６２は、帯状バッキングプレート２７４の周縁部を支持する開口部を備えたラック２８４を含む、図示していない機械構造によりチャンバ１８上に固定して支持されている。帯状ターゲット２６２全てに電力を供給し、スパッタ作用ガスのプラズマを励起する。

帯状ターゲット２６２により、軸方向に延びる接地アノード２９０を、２つの隣接する帯状ターゲット２６２の間の切欠境界部２７２により形成された間隙内に保持しながら、ターゲットのスパッタ面に向かって突出させることが可能となり有利である。接地アノード２９０は絶縁体３０２により帯状バッキングプレート１６６から電気的に隔離されており、絶縁体は充填材料層２８０の延長部から構成してもよく、高真空スパッタリングチャンバ１８と低真空バックチャンバ２２との間の真空シールとしてもよい。反対に、帯状ターゲット２６２に電力供給し、絶縁体２９２及びプラズマ暗部より狭いその他の間隙によりアノード２９０から隔離し、スパッタ用プラズマの発生におけるカソードとしてもよい。チャンバ２６０は電気接地シールド２９４を更に備えることで、アノードとしても機能させながら、チャンバ側壁を堆積から保護する。アイソレータ２０は、ラック２８４からチャンバ１８とラックが支持する帯状バッキングプレート２７４を電気的に隔離する。但し、代わりとして、電気的な隔離をラック２８４とそれが支持するところの異なる帯状ターゲット２６２のそれぞれとの間に設けてもよい。

支持プレート２６８は、全マグネトロン２６４が同じパターンに実質的に同期して走査されるようにパターンで走査される。マグネトロンの経路間におけるズレは、主に、支持プレート上のその支持体の弾力性から生じる。走査パターンは直交するｘ及びｙ軸の１つに沿って延びたものでよく、或いは、例えばｘ及びｙ軸に沿って延びる部分を有するＯ型パターン、２つの対角線に沿って延びる部分を有するＸ型パターン、対向する平行辺とその間の対角線に沿って延びるＺ型パターン、又はその他の複雑なパターンといった二次元のｘ／ｙ走査パターンであってもよい。複数のマグネトロンに対して単一の走査機構しか必要としないが、当然ながら、複数セットの複数のマグネトロン及び関連する走査機構が可能である

図１６の正投影図に図示されるように、図２及び３の先行の実施形態における磁気ヨークプレート５８の代わりに、通常は上から、前記のガントリレール５０、５２、５４、５６がその上側で支持プレート２６８を固定して支持する。好ましくは、支持プレート２６８は非磁性であり、アルミニウムから形成してもよい。図１７の正投影図でも図示されるように、支持プレート２６８はバネ機構２６６を介してその底部側で、磁性材料から構成される平行ヨーク条片３００を介して複数のマグネトロン条片２６４を弾性的に支持している。各ヨーク条片３００は複数の保持部位３０２を条片３００の軸に沿って支持しており、保持部位３０２はヨーク条片３００にネジ止めされている。図１７の平面図及び図１８の断面図に図示されるように、各ヨーク条片３００の上部側又は底部側は機械加工又はその他の手段によって横方向に溝が刻まれており、その正面側でヨーク条片３００を部分的に貫通して延びる平行溝部３０４を形成し、ヨーク部位３０６を形成しており、側縁ヨーク部位３０６ａ、３０６ｂを含み、薄いねじれ片３０８によってのみ接合されていることから、個々のヨーク部位３０６は比較的剛性でありながら、柔軟に連結されている。又、溝部３０４をヨーク条片３００の背面又は上面に位置させることも可能である。磁石を整列させるための前述の保持具は保持部位３０２のヨーク条片３００の底部に螺入され、かつ支持されているが、保持間隙３１０によって隔てられているため、２つの隣接するヨーク部位３０６に固定された保持具はない。これにより、保持具はヨーク条片３００の可撓性を大きく損ねることがない。

ヨーク条片３００には曲線状のコーナー部３１２が形成されており、概して、コーナー保持具の外形に合致し、プラズマ軌道の最外部は若干更に内側で形成される。コーナー部を整形することで、ターゲット上に再堆積されるスパッタされたターゲット材料の量が低減される。

マグネトロンが比較的縦方向に可撓性であるならば、支持プレート２６８からのその弾性的な支持は若干の角度的な柔軟性を有しているべきである。従って、図２０の断面図で図示されるように、バネ式支持体は支持プレート２６８の底部にネジ止めされた機械ネジ３２０を含んでいてもよい。ネジ３２０の本体部はヨーク条片３００内の広い貫通穴３２２を保持具３２６のアクセス穴３２４へと貫通する。アクセス穴３２４により、ネジ３２０を回転させるためのツールのアクセスが可能となる。ネジ３２０の頭部３２７がフランジ付のワッシャカップ３２８を支持している。圧縮バネ３３０はワッシャカップ３２８と貫通穴３２２の周囲でヨークプレート２６４の底部に形成された凹部３３２との間に捕捉される。圧縮バネ３３０は支持プレート２６８、関連する保持具及び磁石からヨーク条片３００を弾性的及び部分的に支持している。但し、複数の帯状マグネトロンのバネ支持体は図２０のものに限定されず、前述したようなその他のタイプのものを使用してもよい。

他方で、ローラーボール２８２がヨーク条片３００を帯状ターゲット２６２の背面上で部分的に支持している。ローラーボール２８２は図５に図示のもののように、ローラーボールアセンブリ３３６に組み込まれている。ローラーボールアセンブリ３３６は保持具３２６の開口部３３８内に位置され、ネジ切りされたボルト３４０がヨーク条片３００に、ローラーボール２８２の一部が保持具３２６の底部を越えて延びるような深さまで螺入されている。或いは、ローラーボールアセンブリ３３６を保持具３２６の凹部内に嵌合させ、保持具３２６の上面近くのネジ穴にネジ止めしてもよい。バネ３３０と関連するネジ３２０を支持プレート２６８内に更にねじ込むと、バネ３３０が圧縮され支持プレート２６８によるマグネトロンの重量の支持割合が上昇し、ローラーボール２８２とそれを支持している帯状ターゲット２６２から重量が除去される。これにより、ヨーク条片３００及び取り付けられた保持具３２６と、保持具３２６によって整列された磁石とがバネ３３０を介して支持プレート２６８によって弾性的に支持され、マグネトロンの重量の制御された一部だけがローラーボールを介してターゲットアセンブリ上に回転自在に支持される。帯状ターゲット２６２がマグネトロン重量のごく一部しか支持しない場合でも、マグネトロンは依然として様々な理由で変形するターゲットアセンブリ上で一定の高さ又は間隔を維持する。

ヨーク条片３００の各ヨーク部位３０６は、好ましくは少なくとも２つのこういったバネ式支持体によって支えられている。これにより、ヨーク条片３００はそれ自身の間で可撓性を示し、これは条片の間に剛性の連結が成されていないからであるが、可撓性のねじれ片３０８のおかげでヨーク条片２６４によって十分な整列がもたらされ、各部位に使用するバネ式支持体の数を減らしてもよい。又、ヨーク部位３０６はそれ自身の間で比較的柔軟であり、これはねじれ片３０８とその独立した弾性支持体の剛性が低く、その末端のみが支持プレート２６８に固定された支持ネジ３２０の角剛性が低いからである。この結果、マグネトロン部位は、主にガントリから支持される一方で、湾曲した又は別の形で変形したターゲット条片の形状を別々に辿る。

図１７では特に図示していないが、帯状マグネトロン２６４の磁石分布は図７に図示のそれよりもずっと狭く、例えば横幅の少なくとも４倍の軸長を有する。磁石は磁極間に閉鎖された間隙を有する単一の直線状のレーストラックを形成してもよく、これによって２つの１８０度に湾曲した端部によって連結された２本の長い平行部を備えた対応するプラズマ軌道が形成される。但し、より好ましくは、各帯状マグネトロン２６４は、図２１の底部平面図で図示されるように、２段式の蛇行型マグネトロンとして形成してもよく、ここでレーストラック形状の２つの端部は同方向に折り畳まれ、端部は中央で接している。特に、帯状マグネトロン２６４は、ヨーク条片３００にネジ止めされた一連の図示されていない保持具を含む。各保持具は典型的には帯状マグネトロン２６４の長さの一部にしか過ぎず、好ましくはヨーク部位３０６間の連結部付近に端部を有しているため、帯状マグネトロン２６４の可撓性を損なうことがない。保持具は円筒形の穴部つまりその間に内側磁石位置３４２と外側磁石位置３４４とを規定する対向する鋸歯状縁部を有し、極性が反対の円筒形磁石がそれぞれその中に挿入される。各セットはほぼ連続的に分布されるため、内側磁石位置３４２によりある極性の内側磁極が規定され、外側磁石位置３４４により、内側磁極を取り巻く、極性が反対の外側磁極が規定される。この実施形態において、大部分について、磁石はマグネトロンの内側では最密二列型に、マグネトロンの周縁部では一列に配置されている。内側及び外側磁極の間の間隙３４６の幅はほぼ一定であり、閉鎖形状つまりループに形成され、これはマグネトロンがターゲットのスパッタ面に形成するプラズマ軌道にほぼ対応している。但し、保持具に追加の磁石位置を列の内側又は外側、特には間隙部３４６のコーナー部周辺に設け、磁場の分布と強度を調整してもよい。ローラーボールアセンブリ及びバネ支持体は図２１に図示していないが、概して、磁石位置３４２、３６４とは離れて保持具内又はその間に嵌合し、間隙３４６の領域内であってもよい。リーはより完全な説明を上記の仮特許出願内でしている。

別々に支持された帯状マグネトロンは、複数の帯状ターゲットを備えた分離したターゲットで特に有用である。しかしながら、別々に支持された帯状マグネトロンは帯状マグネトロンの間に構造体を導入していない実質的に均一で単一のターゲットでも使用することができる。これにより、帯状マグネトロンをターゲットのより広い範囲に亘って走査可能である。

しかしながら、帯状マグネトロン２６４の可撓性には、縦方向の運動をヨーク条片２６４の間でその縦軸に沿って可能としながら、異なるヨーク条片３００と関連する個々のマグネトロンとを水平方向に互いに整列し続けなくてはならないという問題が生じる。この問題はセンタリングピンによって緩和可能である。図２２に図示されるように、あるヨーク条片３００の底部は支持プレート２６０の一端で弾性的に支持されている。この図は保持具を図示していない。３つのローラーボールアセンブリ３３６が各側縁ヨーク部位３０６ａ、３０６ｂにとりつけられ、これらのヨーク部位３０６ａ、３０６ｂについて帯状ターゲット２６２の背面上で３点での回転による支持が構成されている。内側のヨーク部位３０６のローラーボールアセンブリ３３６の数はこれより少なくても或いは全くなくてもよく、これはこれらのヨーク部位が隣接するヨーク部位２７０によって両側で横方向に支持されているからである。一実施形態において、内側ヨーク部位２７０は０から４個のローラーボールアセンブリ３３６と交互となっている。

同じく図２３の正投影図で図示されている位置決めブラケット３５０は、位置決めブラケット３５０の通過穴３５２を通るネジによってヨーク条片３００の第１側縁ヨーク部位３０６ａの底部の凹部に取り付けられ、第１側縁ヨーク部位３０６ａのネジ穴にネジ止めされている。位置決めブラケット３５０は、図２４の断面図で更に図示されるように、円形の側壁３５６を備えた垂直方向に延びる円形のガイド穴３５４を含み、ネジ３６０によって支持プレート２６８に固定された円形センタリングピン３５８を密接に収容している。センタリングピン３５８はガイド穴３５４内を縦方向に動くことでマグネトロンの柔軟な動きに対応する。位置決めブラケット３５４とセンタリングピン３５８との組み合わせによりヨーク条片３００の一点が支持プレート２６８のある点に二次元的に固定されるが、ヨーク条片３００によるその点を中心とた回転が可能となる。

他方で、図２２の底部平面図と図２４の正投影図の双方で図示されるクロッキングブラケット３６２がヨーク条片３００の第２側縁ヨーク部位３０６ｂの底部の凹部に、通過穴３６４を貫通して第２側縁ヨーク部３０６ｂのネジ穴へとネジ止めされているネジによって同様に取り付けられている。好ましくは、誤って入れ替わったり、１つのヨーク条片３００上で同じタイプのもの２つが使用できないようにと、２つのブラケット３５０、３６２の通過穴３５２、３６４の間の幅を異なるものにする。クロッキングブラケット３６２は、図２５の断面図で更に図示されるように、ネジ３７０によって支持プレート２６８に固定された円形の第２センタリングピン３６８を受けるための垂直方向に延びる細長いガイド穴３６６を含む。ここでも、センタリングピン３６８はガイド穴３６６内で垂直方向に動くことでマグネトロンの柔軟な動きに対応している。細長いガイド穴３６６は、その半径が第２センタリングピン３３６の半径より若干大きい２つの半円形の側壁３７２と、半円形の側壁３７２を連結している２つの対向する、ここでもまた第２センタリングピン３６８の半径より若干大きい距離によって隔てられた平坦な側壁３７４を含んでいる。ヨーク条片３００上に取り付けた際、平坦な側壁３７４と細長いガイド穴３６６の縦軸は位置決め及びクロッキングブラケット３５０、３６２のガイド穴３５０、３６６の中心をつなぐ図２２の条片中心軸３７６と平行に延びているため、ガイド穴３６６は第２センタリングピン３６８をその方向に弛く捕捉するにすぎない。この結果、第２センタリングピン３６８は条片中心軸３７６に沿って運動可能となる。他方で、細長いガイド穴３６６は第２センタリングピン３６８を条片中心軸３７６に直交する方向には緊密に捕捉するため、条片中心軸３７６に直交する方向への動きは制限される。この結果、ヨーク条片３００のそれぞれが２つのセンタリングピン３５８、３６８の中心の間で支持プレート２６８へのその取り付け部で各軸と揃えられるが、ヨーク条片３００はそれぞれ、そのヨーク部位２７０が互いに撓るにつれ、それぞれの軸に沿って若干動くことが可能である。つまり、クロッキングブラケット３５０はヨーク条片３００の角度方向を位置決めブラケット３５０を中心に制御している。当然ながら、２つのセンタリングピンをつなぐ軸が条片の中心縦軸である必要はない。又、当然ながら、センタリングピンとブラケットの片方又は双方の対の位置が支持プレートとヨークプレートとで逆であってもよい。又、センタリング構造はヨークに取り付けられた非磁性プレートに組み込んでもよい。

上述の実施形態で説明のバネは全て螺旋圧縮バネであるが、その他の形態のバネを使用してもよく、引張バネ及び板バネを含む。

従って、本発明は細い非平面のターゲットでのマグネトロンによる忠実な追跡と、走査するマグネトロンアセンブリの重量の減量を可能とするものであり、この双方の特徴の、今後のより大型のフラットパネル用のスパッタチャンバでの重要性は増してきている。

矩形パネル上へのスパッタ用に構成された慣用のプラズマスパッタリングチャンバの概略断面図である。図１のスパッタリングチャンバで使用可能な二次元走査機構の正投影図である。バネ式支持体の第１実施形態の断面図である。図３のバネ式支持体のうちの２つの部分分解正投影図である。マグネトロンをターゲットの背面上で部分的に支持する際に使用可能なボールトランスファの断面図である。バネ式支持体を通して上からマグネトロンを部分的に支持しているガントリ及び支持プレートの裏面の正投影図である。磁石をヨークプレート上で整列させるために使用する保持具の平面図である。本発明の第２実施形態における、マグネトロンを部分的に支持しているガントリの正投影図である。図８のガントリ上に支持されたバネ式ローラアセンブリの分解等角図である。図９のローラアセンブリの断面図である。可撓性マグネトロンを含む本発明の第３実施形態の概略断面図である。第３実施形態における、交互に配置されたヨークプレートと支持プレートの正投影図である。図１２の一部の分解正投影図である。プレートの撓みを可能とする細い平行スロットを有するヨークプレートの平面図である。複数のターゲットを有しているスパッタチャンバの概略断面図である。複数のマグネトロンを支持している走査可能な支持プレートの概して上からの正投影図である。柔軟に連結された部位への各マグネトロンの分断を含む、図１５の走査可能な支持プレート及び複数のマグネトロンの概して下からの正投影図である。溝を刻んだヨークプレートを有する図１６のマグネトロンの１つの平面図である。溝を刻んだヨークプレートと個別の保持部位を有している図１７のマグネトロンの断面図である。支持プレートによって弾性的に支持されているヨークプレートの断面図である。ローラーボールアセンブリ及びバネ支持体の断面図である。帯状マグネトロンの磁石配列の一実施形態の底部平面図である。位置決め及びクロッキングブラケットを含むセンタリング機構を組み込んだ帯状マグネトロンの底部平面図である。円形のガイド穴を備えた位置決めブラケットの正投影図である。センタリングピンを緊密に捕捉している図２３の位置決めブラケットの断面図である。細長いガイド穴を備えたクロッキングブラケットの正投影図である。センタリングピンを弛く捕捉している図２５のクロッキングブラケットの断面図である。

Claims

磁化可能な材料を含み、スパッタリングターゲットに隣接して第１方向に走査可能なマグネトロンを形成している複数の磁石を支持して磁気的に結合している少なくとも１つのヨークプレートと、
少なくとも１つのヨークプレートの第１主要面に取り付けられ、スパッタリングターゲットの裏面と移動自在に接触可能であり、少なくとも１つのヨークプレートがスパッタリングターゲット上に部分的に支持されている間に、少なくとも１つのヨークプレートの第１方向に沿っての運動を可能とする複数の接触部と、
少なくとも１つのヨークプレートの第２主要面から延びる複数のバネ支持体とを備えるマグネトロンアセンブリ。
接触部が回転ボールを備えている請求項１記載のマグネトロンアセンブリ。
接触部がスパッタリングターゲットの裏面に沿って摺動可能なパッドを備えている請求項１記載のマグネトロンアセンブリ。
第１方向に移動可能であり、かつバネ支持体を介して少なくとも１つのヨークプレートを部分的に支持しているガントリを更に備えている請求項１記載のアセンブリ。
バネ支持体がガントリ上に支持されたローラ上を回転するレールに第１端部上で係合し、第２端部上で少なくとも１つのヨークプレートに固定された部材に係合されている請求項１〜４のいずれか１項記載のアセンブリ。
バネ支持体が、ガントリと係合している第１端部と、少なくとも１つのヨークプレートに固定されたレールを支持しているローラを支持している第２端部を有しているバネを含む請求項４記載のアセンブリ。
少なくとも１つのヨークプレートが第１のパターン形成されたヨークプレートと、第１ヨークプレートを取り巻き、かつ第１ヨークプレートからは既定の間隙により離間されているパターン形成された第２のヨークプレートを含み、各ヨークプレートが複数のバネ式支持体を備えている請求項１〜４のいずれか１項記載のアセンブリ。
間隙が第１及び第２ヨークプレートの厚みの７０％未満である請求項７記載のアセンブリ。
少なくとも１つのヨークプレートが、実質的にヨークプレート全体に亘って延びるスロットを含むスロット形成されたヨークプレートを含む請求項１〜４のいずれか１項記載のアセンブリ。
スロット間に形成された通路が磁石を支持し、各通路が少なくともバネ支持体の１つと接触部の１つを含む請求項９記載のアセンブリ。
スロットの幅が、スロット形成されたヨークプレートの厚みの７０％未満である請求項９記載のアセンブリ。
少なくとも１つのヨークプレートが、反対の磁極を支持するプレート部位を隔てている、その部位の間の間隙を含み、間隙の幅が磁場全体を結合するに十分な狭さである請求項１〜４のいずれか１項記載のアセンブリ。
間隙の幅が少なくとも１つのヨークプレートの厚みの７０％未満である請求項１２記載のアセンブリ。
バネ式支持体を介して少なくとも１つのヨークプレートを部分的に支持し、かつ二次元パターンに少なくとも１つのヨークプレートを走査可能な走査機構を更に備えている請求項１〜４のいずれか１項記載のアセンブリ。
二次元パターンが、その各辺が少なくとも２ｍの概して矩形の領域全体に亘る請求項１４記載のアセンブリ。
走査機構が少なくとも１つのマグネトロンプレート及び磁石を含むそこに固定された構成部品の重量の少なくも５０％を支持する請求項１４記載のアセンブリ。
走査機構が重量の少なくとも７５％を支持する請求項１６記載のアセンブリ。
走査機構が重量の少なくとも８５％を支持する請求項１７記載のアセンブリ。
基板用の支持体を含み、その第１面に上に基板へのスパッタコーティング材料を含むターゲットに封止されて構成された真空チャンバと、
二次元パターンに走査を行うための、基板に対向する第２ターゲット上に配置された、真空チャンバ上で支持された走査機構と、
複数の磁石を備えたマグネトロンと、
マグネトロンを走査機構へと連結し、マグネトロンを部分的に支持するための複数のバネと、
マグネトロンをターゲットの第２面上で部分的に支持可能な、マグネトロンの底部上での移動が可能な複数の接触部とを備えるプラズマスパッタチャンバ。
移動可能な接触部がマグネトロンに回転自在に支持され、ターゲットの第２面上を回転可能な回転ボールを備えている請求項１９記載のスパッタチャンバ。
走査機構がバネによって支持されたローラを含む請求項１９記載のスパッタチャンバ。
マグネトロンが、そこにバネの第１端部が固定して接続される少なくとも１つの磁気ヨークプレートを含む請求項１９〜２１のいずれか１項記載のスパッタチャンバ。
複数の磁石を支持するための少なくとも１つの支持プレートを含むマグネトロンと、
少なくとも１つの支持プレートに固定され、かつターゲットの片面上で回転するように構成された複数のローラを備えるマグネトロンアセンブリ。
支持プレートが磁性であり、磁気ヨークとして作用する請求項２３記載のアセンブリ。
支持プレート上に支持された磁石が第１磁性の複数の第１磁石と、第１磁性とは反対の第２磁性の複数の第２磁石を含む請求項２３記載のアセンブリ。
ローラが、支持プレートと反対側に第１及び第２磁石を越えて延びる回転面を有している請求項２３〜２５のいずれか１項記載のアセンブリ。
支持プレートに機械的に連結され、支持プレートを二次元パターンに移動可能な走査機構を更に備えている請求項２３〜２５のいずれか１項記載のアセンブリ。
走査機構及びローラが全て共に支持プレートとその上に支持された磁石を支持している請求項２７記載のアセンブリ。
第１磁極性の複数の第１磁石と、
第１磁極性と反対の第２磁極性の複数の第２磁石と、
第１及び第２磁石を支持し、かつこれらを磁気的に結合している少なくとも１つの可撓性マグネトロンプレートであり、そのターゲットアセンブリに沿っての運動の間、スパッタリングターゲットを含む非平面のターゲットアセンブリに受動的に合致可能である可撓性マグネトロンプレートとを備えるマグネトロンアセンブリ。
少なくとも１つのマグネトロンプレートが、
第１磁石を支持している第１マグネトロンプレートと、
第２磁石を支持している第２マグネトロンプレートとを含み、第１及び第２マグネトロンプレートとの間には間隙が形成されている請求項２９記載のアセンブリ。
間隙が６．４ｍｍを越えない請求項３０記載のアセンブリ。
第１及び第２マグネトロンプレートが各自それぞれ、ターゲットアセンブリの背面上で少なくとも部分的に移動自在に支持可能である請求項３０又は３１記載のアセンブリ。
少なくとも１つのマグネトロンプレートが第１及び第２磁石をそれぞれ支持している部位の間に形成されたスロットを有している第１マグネトロンプレートを含む請求項２９又は３０記載のアセンブリ。
スロットの幅が６．４ｍｍを越えない請求項３３記載のアセンブリ。
部位が各自それぞれ水平方向に移動可能であり、ターゲットアセンブリの背面上で少なくとも部分的に縦方向に支持可能である請求項３３記載のアセンブリ。
スパッタリングターゲットを含むターゲットアセンブリと、スパッタリングターゲットに対向して基板を支持しているプラットフォームを備えたプラズマ反応チャンバ内でプラズマを発生させる工程と、
マグネトロンをプラットフォームに対向するターゲットアセンブリの背面に沿って走査する工程と、
マグネトロンをターゲットアセンブリ上で部分的に支持する第１下位工程と、マグネトロンをマグネトロン上方から部分的に支持する第２下位工程とを含むマグネトロンの支持工程とを含み、マグネトロンにより裏面と反対のターゲットの正面に隣接してプラズマ反応チャンバ内で磁場が形成される基板のスパッタ処理方法。
マグネトロンをターゲットの背面に沿って二次元パターンで走査する請求項３６記載の方法。
走査がマグネトロンを部分的に支持する２つの下位工程と繋がっている請求項３６記載の方法。
走査に少なくとも部分的にマグネトロンを覆っている走査機構を水平方向に移動させることが含まれ、第１の部分的に支持する下位工程がマグネトロンを走査機構にバネ連結させることを含む請求項３８記載の方法。
第２の部分的に支持する下位工程が、ターゲットアセンブリの背面上でマグネトロンを摺動させることを含む請求項３６〜３９のいずれか１項記載の方法。
第２の部分的に支持する下位工程が、マグネトロンをターゲットアセンブリの背面上で回転させることを含む請求項３６〜３９のいずれか１項記載の方法。
ターゲットアセンブリの背面に隣接し、その内部にマグネトロンが配置されているバックチャンバ内の圧力を低下させることを更に含む請求項３６〜３９のいずれか１項記載の方法。
スパッタリングターゲットを含むターゲットアセンブリと、ターゲットに対向して基板を支持しているプラットフォームを含むプラズマ反応チャンバ内でプラズマを発生させる工程と、
可撓性マグネトロンをプラットフォームに対向するターゲットアセンブリの背面に沿って走査し、その一方で走査中に背面の形状に可撓性マグネトロンの形状を受動的かつ動的に合致させる工程とを含む基板のスパッタ処理方法。
マグネトロンをターゲットアセンブリ上で部分的に支持し、マグネトロンを上から部分的に懸装させることを更に含む請求項４３記載の方法。
複数の磁石を含み、かつスパッタリングターゲットに隣接して第１方向に沿って走査可能なマグネトロンと、
スパッタリングターゲットに対向する、マグネトロンの上面から延び、スパッタリングターゲットの垂直方向上方の機械的支持体に連結されている複数のバネ支持体を備えるマグネトロンアセンブリ。
機械的支持体が第１方向に移動可能な走査機構内に含まれている請求項４５記載のマグネトロンアセンブリ。
走査機構が第１方向に直交する第２方向に移動可能である請求項４６記載のマグネトロンアセンブリ。
スパッタリングターゲットを含むターゲットアセンブリと、スパッタリングターゲットに対向して基板を支持しているプラットフォームを備えたプラズマ反応チャンバ内でプラズマを発生させる工程と、
マグネトロンをマグネトロン上方からターゲットアセンブリに対向するマグネトロンの背面とマグネトロン上方の機械的支持体との間に連結された複数のバネを介して支持する工程を含む基板のスパッタ処理方法であり、ここでマグネトロンがプラットフォームに面するスパッタリングターゲットの正面側に隣接してプラズマ反応チャンバ内で磁場を発生し、これによりスパッタリングターゲットの材料が基板上に堆積され、
ターゲットアセンブリの背面に沿って、支持されたマグネトロンを走査することを含む方法。
走査工程により機械的支持体を水平方向に移動させる請求項４８記載の方法。
走査工程により機械的支持体を二次元パターンに水平方向に移動させる請求項４９記載の方法。
複数の磁石を含み、スパッタリングターゲットアセンブリに隣接して第１方向に沿って走査可能なマグネトロンと、
マグネトロンの第１主要面に回転自在に取り付けられ、かつスパッタリングターゲットアセンブリの背面上で回転するように構成されることで、第１方向に沿ってのマグネトロンの運動を可能とし、これによりスパッタリングターゲットアセンブリが少なくとも部分的にマグネトロンを支持する複数のローラを備えるマグネトロンアセンブリ。
ローラがマグネトロンによるスパッタリングターゲットの背面上での二次元運動を可能とするローラーボールを備えている請求項５１記載のマグネトロンアセンブリ。
ローラーボールがマグネトロンをスパッタリングターゲットアセンブリ上で完全に支持している請求項５２記載のマグネトロンアセンブリ。
ローラがスパッタリングターゲットアセンブリの背面上を回転する際に、マグネトロンが可撓性であり、ターゲットアセンブリの形状に合致する請求項５１〜５３のいずれか１項記載のマグネトロンアセンブリ。
ローラが、マグネトロンによるスパッタリングターゲットアセンブリの背面での二次元回転運動を可能とするローラーボールを備えている請求項５４記載のマグネトロンアセンブリ。
スパッタリングターゲットを含むターゲットアセンブリと、スパッタリングターゲットに対向して基板を支持しているプラットフォームを備えたプラズマ反応チャンバ内でプラズマを発生させる工程と、
ローラを介してマグネトロンをプラットフォームに対向するターゲットアセンブリの背面上で支持する工程と、
ターゲットアセンブリの背面に沿って、支持されたマグネトロンを走査する工程を含み、
マグネトロンにより背面とは反対のスパッタリングターゲットの正面に隣接してプラズマ反応チャンバ内で磁場が発生し、これによりスパッタリングターゲットの材料が基板上にスパッタ堆積される基板のスパッタ処理方法。
マグネトロンの垂直位置が走査中、ターゲットアセンブリの形状に沿う請求項５６記載の方法。
マグネトロンが可撓性であり、マグネトロンの形状が走査中、ターゲットアセンブリの形状に沿う請求項５７記載の方法。
走査が二次元パターンで実行される請求項５８記載の方法。
走査が二次元パターンで実行される請求項５６記載の方法。
少なくとも一方向に移動可能な支持部材と、
支持部材上に弾性的に支持された可撓性マグネトロンであり、可撓性マグネトロンに固定され、その間に閉鎖間隙を形成している、第１磁極性の複数の第１磁石と反対の第２磁極性の複数の第２磁石を含む可撓性マグネトロンと、
スパッタリングターゲットアセンブリの背面と摺動的に係合する、支持部材と反対のマグネトロン側に配置された少なくとも１つのローラとを備える可撓性マグネトロンアセンブリ。
可撓性マグネトロンが第１及び第２磁石を磁気的に結合する可撓性ヨークを含む請求項６１記載のアセンブリ。
可撓性ヨークが第１軸に沿って延び、かつその少なくとも片側に第１軸に直交する第２軸に沿って溝が刻まれている磁気プレートを備えている請求項６２記載のマグネトロン。
請求項６１〜６３のいずれか１項記載の、支持部材から共通してはいるが別々に弾性的に支持された複数のマグネトロンを備えているマグネトロンシステム。
少なくとも１つのローラが複数のマグネトロンのそれぞれの上に配置された少なくとも１つのそれぞれのローラを備える請求項６４記載のマグネトロンシステム。
マグネトロンの第１点を支持プレートに固定し、かつ軸に沿って第１点からずれたマグネトロンの第２点を軸に沿って移動させることはできるが、軸に直交しては移動できない手段を更に備えている請求項６１〜６３のいずれか１項記載のマグネトロン。
可撓性ヨークと可撓性ヨークを支持している支持プレートとの間に手段が連結されている請求項６６記載のマグネトロン。
少なくとも一方向に移動可能な支持部材と、
支持部材上にそれぞれ個別に弾性的に支持された複数の可撓性マグネトロンであり、可撓性マグネトロンに固定され、その間に閉鎖間隙を形成している、第１磁極性の複数の第１磁石と反対の第２磁極性の複数の第２磁石を含む可撓性マグネトロンと、
スパッタリングターゲットアセンブリの背面と摺動的に係合する、支持部材と反対の各マグネトロン側に配置された少なくともローラを備える可撓性マグネトロンアセンブリ。
各マグネトロンが第１軸に沿って延びヨーク条片であり、かつ第１軸と直交する第２軸に沿って部分的に通って延びる溝を含むヨーク条片を備えている請求項６８記載のアセンブリ。
支持部材をスパッタリングターゲットアセンブリのスパッタ面に平行な二次元方向に走査する走査機構を更に備えている請求項６８又は６９記載のアセンブリ。
可撓性マグネトロンが第１方向に沿って配置され、更に各可撓性マグネトロンと関連し、可撓性マグネトロンを第１方向を横断する第２方向に沿ってセンタリングするための、支持部材に連結されたセンタリング機構を更に備えている請求項６８又は６９記載のアセンブリ。
支持プレートと、
第１軸に沿って延び、かつ支持プレートから弾性的に支持されているマグネトロンと、
第１センタリングピンと、第１センタリングピンを密接かつ回転自在に捕捉する円形ガイド穴を備えている、支持プレートの間に連結された位置決め装置と、
支持プレートの間に連結され、第１軸に沿って位置決め装置からずれた位置に形成され、第２センタリングピンと、第１軸に直交する第２軸に沿って第２センタリングピンを密接に捕捉し、かつ第２センタリングピンの第１軸に沿った動きを可能とする長いガイド穴とを備えているクロッキング装置とを備えているセンタリングされたマグネトロン。
センタリングピンが支持プレートに固定されている請求項７２記載のマグネトロン。
請求項７２及び７３のいずれか１項記載の複数のマグネトロンを備え、支持体から各自弾性的に支持され、かつ各自が位置決め及びクロッキング装置を有しているマグネトロンシステム。
可撓性ヨークを含むマグネトロンをスパッタリングターゲットの背面に沿って動かすことを含むＰＶＤシステムの動作方法。
マグネトロンが、ターゲットの形状に合致するようにターゲット上に少なくとも部分的に支持されている請求項７５記載の方法。
少なくとも部分的にターゲット上で支持された複数の前記マグネトロンをスパッタリングターゲットの背面に沿って移動させることで、各マグネトロンをその動きに従ってターゲットの形状に合致させることを含む請求項７５又は７６記載の方法。
支持プレートから少なくとも部分的に支持された複数のマグネトロンを含むＰＶＤシステムの動作方法であり、支持プレートを二次元パターンに走査することを含み、更に、走査の最中に各マグネトロンについて
マグネトロンの各第１位置を支持プレートの対応する第２位置に定め、その一方でマグネトロンを第２位置を中心として回転させる第１工程と、
マグネトロンの各第３位置を第１及び第３位置とを分離している各軸に対して動的かつ角度的に定める第２工程を更に含む方法。