JP2015530484A - 粒子フリーの回転ターゲット及びそれを製造する方法 - Google Patents

Abstract

軸方向を画定する軸の周囲を回転するように構成された回転スパッタターゲットが説明される。回転スパッタターゲットは、少なくとも、ターゲットを形成する第１ターゲットセグメントと第２ターゲットセグメントとを含み、第１ターゲットセグメントと第２ターゲットセグメントの対向する側面のうちの少なくとも１つは、詳細には、１０μｍ Ｒｍａｘ以上、より詳細には１００μｍ Ｒｍａｘ以上の表面粗さに、粗面化される。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、回転スパッタターゲット及び回転スパッタカソードに関する本発明の実施形態は、詳細には、回転スパッタターゲット及び回転スパッタカソードに関し、ターゲットを形成するために２つ以上のセグメントが提供される。明確には、軸方向を画定する軸の周囲を回転するように構成された回転スパッタターゲット、回転スパッタカソード、及び、回転スパッタカソードを製造するための方法に関する。

多くの用途において、基板上に薄層を堆積することが望まれる。薄層を堆積するための既知の技術は、詳細には、蒸発、化学気相スパッタリング及びスパッタリング堆積である。例えば、スパッタリングは、セラミックの薄層のような薄層を堆積するために使用されうる。スパッタリングプロセス中に、イオンをターゲットの表面に衝突させることによって、コーティング材料が、その材料から成るスパッタリングターゲットからコーティングされるべき基板へと輸送される。スパッタリングプロセス中、処理区域内で発生したイオンが、ターゲット表面からターゲット材料の原子を除去するに十分なエネルギーでターゲット表面に衝突しうるように、ターゲットは電気的にバイアスされうる。スパッタされた原子は、アースされてアノードとして機能しうる基板上に堆積しうる。代替的には、スパッタされた原子は、反応性スパッタリングと称されるプロセスにおいて、プラズマ中のガス、例えば窒素又は酸素と反応して、基板上に堆積しうる。

直流（ＤＣ）スパッタリングと交流（ＡＣ）スパッタリングは、導電性ターゲットがイオンをターゲットに誘引するようバイアスされうる、スパッタリングの形態である。スパッタリングターゲットが非導電性である場合、中周波（ＭＦ）スパッタリング及び高周波（ＲＦ）スパッタリングが使用されうる。スパッタリングチャンバの側部は、チャンバ壁をスパッタリング中の堆積から保護し、また、ターゲット電力をスパッタリングチャンバ内で発生したプラズマに容量的に結合するためのアノードとして作用するよう、シールドで覆われうる。スパッタリングは現在、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をベースとするフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造に適用されている。ＦＰＤは、典型的には、ガラスの長方形薄型シート上で製造される。ガラスパネル上に形成された電気回路は、後続してガラスパネル上に装着されるか、又はガラスパネル内に形成される、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）又はプラズマディスプレイのような、光学回路を駆動するために使用される。更に他の種類のフラットパネルディスプレイは、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）をベースとする。例えば可撓性ポリマーシートのような、他の種類の基板が企図されている。同様の技術は、太陽電池の製造に使用されうる。

一般的な２種類のスパッタリングターゲット、平面スパッタリングターゲット及び回転スパッタリングターゲットアセンブリが存在する。平面スパッタリングターゲットアセンブリと回転スパッタリングターゲットアセンブリは両方とも、それらの利点を有する。カソードの形状寸法及び設計により、回転ターゲットは、典型的には、平面ターゲットよりも活用度が高く、動作時間が長い。回転スパッタリングターゲットアセンブリは、特に大面積基板処理で有用でありうる。ロボット回転ターゲットアセンブリの製造において、円筒型のターゲットチューブをバッキングチューブに結合することは困難である。これは特に、単一部品ターゲットを提供するのに十分に大きなサイズでは提供されえないターゲット材料にあてはまり、ターゲットセグメントは、スパッタリング用のターゲットを形成するために、互いに隣接して載置される必要がある。

回転スパッタリングカソードの多くは、典型的には、円筒型の回転チューブ、例えばバッキングチューブを含み、その外表面に適用されたターゲット材料の層を有する。かかる回転スパッタリングカソードの製造において、ターゲット材料は、例えば、バッキングチューブの外表面上への、噴射、粉末のキャスティング又は等方加圧によって、適用されうる。代替的には、ターゲットチューブとも称されうる中空円筒形のターゲット材料が、回転ターゲットを形成するために、バッキングチューブ上に配設され、かつ、例えばインジウムで、バッキングチューブに結合されうる。

堆積速度の増大を得るために、磁気的に強化されたカソードを使用することが提案されている。これは、マグネトロンスパッタリングとも称されうる。磁石の配列を含みうる磁気的手段が、スパッタリングカソードの内側、例えばバッキングチューブの内側に配設され、磁気的に強化されたスパッタリングのための磁界を提供しうる。カソードは、典型的には、それが磁気的手段に対して回動しうるように、その長手方向軸の周囲で回転可能である。

典型的なスパッタリングターゲットのターゲット材料は、スパッタリング中に、早急に、例えば１週間以内に、使い尽くされ、又は消費されうる。スパッタリング設置の操業コストの大部分は、ターゲットのコストである。そのため、改良版の及び／又はより費用対効果が高い回転ターゲットが、目下必要とされている。

インジウムすず酸化物（ＩＴＯ）のターゲットは、大型サイズで作ることが困難である。ゆえに、ターゲットは通常、セグメント化された設計を備える、すなわち、いくつかのセグメントのターゲット材料が提供されてターゲットを形成する。しかし、近接するセグメントの接合部又は界面に、粒子が発生しうる。固定されていない粒子は、スキャッタリング及び／又は再堆積により、２つのターゲットセグメント間のこの接合部又は間隙内に蓄積しがちであることから、この領域内に、或いはこの領域に隣接して、粒子が発生しうる。粒子の発生は堆積プロセスの品質に有害でありうるという事実とは別に、ターゲットのクリーンスパッタリングのような対策はまた、ターゲット消費量の低減、或いは、少なくとも所望のターゲット消費量をもたらす。更に、これは、ターゲットを最大限まで完全には使用しないという傾向をもたらす。

以上を考慮するに、本発明の目的は、当該技術分野における問題の少なくとも一部を克服する、回転ターゲット及び／又は回転カソードを提供することである。

以上を踏まえ、独立請求項１による、軸方向を画定する軸の周囲を回転するように構成された回転スパッタターゲット、請求項１０による回転スパッタカソード、及び、独立請求項１３による回転スパッタカソードを製造する方法、が提供される。

一実施形態により、軸方向を画定する軸の周囲を回転するように構成された回転スパッタターゲットが提供される。回転スパッタターゲットは、少なくとも、ターゲットを形成する第１ターゲットセグメントと第２ターゲットセグメントとを含み、第１ターゲットセグメントの第１外半径は、第２ターゲットセグメントの第２外半径とは０．５ｍｍ以上、詳細には０．５ｍｍから３ｍｍ、より詳細には１ｍｍから１．５ｍｍ異なる。

別の実施形態により、回転スパッタカソードが提供される。カソードは、バッキングチューブと、軸方向を画定する軸の周囲を回転するように構成された回転スパッタターゲットとを含む。回転スパッタターゲットは、少なくとも、ターゲットを形成する第１ターゲットセグメントと第２ターゲットセグメントとを含み、第１ターゲットセグメントの第１外半径は、第２ターゲットセグメントの第２外半径とは０．５ｍｍ以上、詳細には０．５ｍｍから３ｍｍ、より詳細には１ｍｍから１．５ｍｍ異なる。

更なる実施形態により、回転スパッタカソードを製造する方法が提供される。方法は、第１ターゲットセグメントを第１軸位置でバッキングチューブに取り付けることと、第２ターゲットセグメントを、第２軸位置で、第１ターゲットセグメントに隣接してバッキングチューブに取り付けること、を含み、第１ターゲットセグメントと第２ターゲットセグメントによって形成されたターゲットの外表面に段差が提供され、段差は、少なくとも０．５ｍｍの、詳細には０．５ｍｍから３ｍｍの、より詳細には１ｍｍから１．５ｍｍの、高さを有する。

一実施形態により、軸方向を画定する軸の周囲を回転するように構成された回転スパッタターゲットが提供される。回転スパッタターゲットは、少なくとも、ターゲットを形成する第１ターゲットセグメントと第２ターゲットセグメントとを含み、第１ターゲットセグメントの第１外半径は、第２ターゲットセグメントの第２外半径とは０．５ｍｍ以上、詳細には０．５ｍｍから３ｍｍ、より詳細には１ｍｍから１．５ｍｍ異なり、詳細には、第１外半径は、第２外半径の第２軸位置に隣接するターゲットの第１軸位置にある。ターゲット又はカソードに関するかかる実施形態はそれぞれ、本書で説明されている他の実施形態の特徴を使用して、また更なる実施形態を得るよう、修正されうる。

また更なる実施形態により、軸方向を画定する軸の周囲を回転するように構成された回転スパッタターゲット、及び／又は、対応する回転スパッタカソード、並びにそれらを製造する方法が、提供される。回転スパッタターゲットは、少なくとも、ターゲットを形成する第１ターゲットセグメントと第２ターゲットセグメントとを含み、第１ターゲットセグメントは、第１径方向外表面と、第１径方向内表面と、２つの対向する第１側面、詳細には２つの対向する第１輪型側面とを有し、第２ターゲットセグメントは、第２径方向外表面と、第２径方向内表面と、２つの対向する第２側面、詳細には２つの対向する第２輪型側面とを有し、第２ターゲットセグメントの第２側面のうちの一側面に隣接して提供される、第１ターゲットセグメントの第１側面のうちの少なくとも１つの側面は、１０μｍ Ｒｍａｘ以上の、詳細には１００μｍ Ｒｍａｘ以上の、表面粗さを有する。ターゲット又はカソードに関するかかる実施形態はそれぞれ、本書で説明されている他の実施形態の特徴を使用して、また更なる実施形態を得るよう、修正されうる。

また更なる実施形態により、軸方向を画定する軸の周囲を回転するように構成された回転スパッタターゲット、及び／又は、対応する回転スパッタカソード、並びにそれらを製造する方法が、提供される。回転スパッタターゲットは、少なくとも、ターゲットを形成する第１ターゲットセグメントと第２ターゲットセグメントとを含み、第１ターゲットセグメントと第２ターゲットセグメントの対向する側面は、詳細には１０μｍ Ｒｍａｘ以上、より詳細には１００μｍ Ｒｍａｘ以上の表面粗さに、粗面化される。ターゲット又はカソードに関するかかる実施形態はそれぞれ、本書で説明されている他の実施形態の特徴によってまた更なる実施形態を生み出すよう、修正されうる。

本発明の更なる態様、利点及び特徴は、従属請求項、明細書及び添付の図面から明白となる。

実施形態は、開示されている方法によって製造された装置も対象とし、説明されているそれぞれの方法ステップによってもたらされる装置部品を含む。さらに、本発明による実施形態は、説明されている装置が製造される、又はそれが動作する方法も対象とする。方法は、装置のあらゆる機能を提供するための方法ステップを含む。

本発明の上記の特徴を詳細に理解することができるように、実施形態を参照することによって、上記で簡潔に概説した本発明のより詳細な説明を得ることができる。添付の図面は本発明の実施形態に関し、以下において説明される。
本書で説明されている実施形態による、複数のターゲットセグメントを有する回転スパッタカソード及び回転スパッタターゲットを概略的に示す。 本書で説明されている実施形態による、複数のターゲットセグメントを有する別の回転スパッタカソード及び別の回転スパッタターゲットを概略的に示す。 本書で説明されている実施形態による、回転スパッタターゲットの一セグメントを概略的に示す。 本書で説明されている実施形態による、回転スパッタカソード及び回転スパッタターゲットが内部に提供された堆積装置を概略的に示しており、ターゲットは複数のターゲットセグメントを有する。 本書で説明されている実施形態による、回転スパッタカソード及び回転スパッタターゲットが内部に提供された更なる堆積装置を概略的に示しており、ターゲットは複数のターゲットセグメントを有する。 本書で説明されている実施形態による、回転スパッタカソードを製造する方法を図示するためのフロー図を示す。

これより本発明の種々の実施形態が詳細に参照されることになるが、その一又は複数の例が図に示されている。図面についての以下の説明の中で、同じ参照番号は同じ構成要素を表す。概して、個々の実施形態に関しての相違のみが説明される。各例は、本発明の説明として提供されているが、本発明を限定することを意図するものではない。更に、一実施形態の一部として図示又は説明された特徴を、他の実施形態で、又は他の実施形態と共に使用して、また更なる実施形態を得ることが可能である。本明細書は、かかる修正及び改変を含むことが意図されている。

更に、以下の説明では、回転ターゲットのターゲットセグメントが言及される。ターゲットセグメントは、タイル又はターゲットタイルとも称されうると、理解される。従って、一又は複数のターゲット、例えば４つから８つの、或いはそれを上回りさえするターゲットが、軸方向に互いに隣接して提供されて、ターゲットを形成しうる。従って、ターゲット並びにターゲットセグメントは、スパッタリングプロセス中に、軸、すなわち回転軸の周囲を回転するよう構成される。更にそれは、回転ターゲット並びに回転カソードと称される。従って、ターゲットは基板に堆積されるべきターゲット材料を含むことが、理解されよう。カソードは、典型的には、ターゲット並びにバッキングチューブ（もしあれば）を含み、更に、マグネトロンスパッタリングのために、ターゲット又はバッキングチューブ内に磁石アセンブリを含みうる。また更なる修正例により、カソードは、バッキングチューブ内の磁石アセンブリを冷却するための、及び／又は、バッキングチューブを冷却するための、冷却チャネルも含みうる。そのため、回転ターゲットはスパッタされるべき材料を含むことから、ターゲットは、典型的には堆積システム内でスパッタリングプロセスのために利用される、回転カソードの一部でありうる。

本発明の実施形態は概して、例えば円筒形のターゲットアセンブリでありうる回転ターゲットと、スパッタリングターゲット又はスパッタリングカソードを製造するための方法及び装置とを含む。従って、ターゲット又は対応するカソードはターゲットセグメントを備え、ターゲットセグメントは、セグメント間の界面又は開口における自由粒子を低減するために改良される。典型的には、以下の４つの措置のうちの少なくとも１つが提供される。：近接するターゲットセグメント間の径方向の段差、ターゲットセグメント側面、すなわち、セグメントの、別のセグメントの近接する側面に対面する側面の粗面化、ターゲットが接合された間隙の低減、及び、軸方向、すなわち回転軸の方向に沿ったターゲット長の増大。スパッタリングターゲットアセンブリ又は回転ターゲットは、カリフォルニア州Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａの、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， Ｉｎｃ．の子会社であるＡＫＴ（登録商標）から入手可能なＰＶＤチャンバ、又は、ドイツのＡｌｚｅｎａｕにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｇｍｂｈ ＆ Ｃｏ． ＫＧから入手可能なＰＶＤチャンバのような、ＰＶＤチャンバ内で使用されうる。しかし、スパッタリングターゲットアセンブリは、大面積基板、連続ウェブの形態の基板、大面積円形基板を処理するよう構成されたチャンバ、及び、他の製造業者によって生産されたチャンバを含む、他のＰＶＤチャンバ内でも有用であることを、理解されたい。

図１は、回転カソード１００を示す。下記では概して参照番号１２０により表されるいくつかのターゲットセグメント１２０ａから１２０ｆは、結合層１２２によってバッキングチューブ１３０に結合される。見てわかるように、ターゲット又はカソードはそれぞれ、６つのターゲットセグメント１２０を含む。しかし、本書で説明されている他の実施形態と組み合わされうる、また更なる実施形態により、別の数のセグメントが提供されることも可能である。典型的には、ターゲットの数は、ターゲットセグメントの軸方向の長さ、及び、ターゲット全体の長さに依拠する。本書で説明されている他の実施形態と組み合わされうる典型的な実施形態により、カソード１００の全てのターゲットセグメント１２０のうちの少なくとも１つの長さは、典型的には、３００ｍｍ以上であり、典型的には、４００ｍｍから６００ｍｍである。従って、２００ｍｍの、通常使用される短尺のターゲットセグメントと比較して、ターゲットが接合された間隙の数が低減されうる。そのため、接合間隙の数が低減することにより、接合された間隙に発生する自由粒子の問題も、低減されうる。対応するターゲットセグメント長が、図２の参照番号２３８によって示されている。

回転ターゲットセグメントは、図１のターゲットセグメント１２０ａについての参照番号１３４によって例示的に示されている、径方向の厚みを有する。見てわかるように、本書で説明されている実施形態により、ターゲット厚はターゲットセグメントごとに変わりうる。そのため、セグメント１２０ａのターゲットセグメント厚は、ターゲット１２０ｂのターゲットセグメント厚と比べて異なる。セグメント１２０ｂのターゲットセグメント厚は、ターゲット１２０ｃのターゲットセグメント厚と比べて異なる。セグメント１２０ｃのターゲットセグメント厚は、ターゲット１２０ｄのターゲットセグメント厚と比べて異なり、同じように続く。ゆえに、隣接又は近接するターゲットセグメント間に、段差１３２により図示される、厚みの増大が提供される。換言すると、一セグメントの、近接するターゲットの隣接する軸端位置に対する軸端位置について考慮する場合、ターゲットセグメントの外径又は外半径は変わる。

従って、本書で説明されている他の実施形態と組み合わされうる種々の実施形態により、ターゲットセグメントの外半径又は厚みの変動は、軸位置の関数としての外表面位置の傾斜によって説明されうる。例えば、第１軸位置Ｐ（ｍｍ）は、外半径がＲ１（ｍｍ）という値を有する、第１ターゲットセグメントの軸位置によって提供されうる。Ｐ＋０．５ｍｍという軸位置において、外半径はＲ２＝Ｒ１＋１ｍｍであるように変化する。そのため、２つの軸位置ＰとＰ＋０．５との間の外半径を画定する関数の傾斜は、２である。典型的な実施形態により、傾斜は、少なくとも２以上であり、典型的には、少なくとも３以上であり、より一層典型的には、少なくとも５以上でありうる。

従って、図１と図２は、円筒形のターゲットを表しており、ターゲットセグメントの外半径は、各ターゲットセグメントの長さに沿って原則的に一定である。つまり、ターゲットセグメントは、その基表面が環帯をなしている一円筒を形成する。また、本書で説明されている他の実施形態と組み合わされうる代替的な実施形態により、ターゲットセグメントはまた、円錐形状の外表面を有し、或いは、軸方向に沿っての、外表面の直径又は半径の別の変動を有しうる。従って、例えば、一端部の直径がより大きく、セグメントの対向する軸端の第２直径の方が小さい、複数の類似したターゲットセグメントが存在することが、可能となるであろう。そのため、類似した配向を備えた近接するターゲットセグメントでは、近接するセグメントのより大きな直径が、それよりも小さい第１ターゲットセグメントの第２直径に隣接していることがあり、その場合には、段差も発生するであろう。

上述の図１と図２、及びそれらの修正例は、ターゲットの外表面の直径の変化、及び／又は、隣接するターゲットセグメント間の各接合間隙における各ターゲット厚の変化を表す。また、ターゲットの外表面の直径の変化、及び／又は、ターゲット厚の変化はそれぞれ、ターゲット又はカソード１００に含まれる、一又は複数の接合間隙においてのみ提供されうることが、理解されよう。典型的な実施形態により、ターゲットの外表面の直径の変化、及び／又は、ターゲット厚の変化は、それぞれ、ターゲット又はカソード内に存在する接合間隙のうちの、少なくとも３０％又は５０％において、提供されうる。

ターゲットの外表面の直径の変化、及び／又は、ターゲット厚の変化の機能は、図１と図２の参照番号１６０によって表されている、スキャッタされた粒子に関して、理解されうる。プラズマ内でスキャッタされた粒子は、ターゲット表面に向けて方向付けられ、その衝突の際に、ターゲット材料を放出する。参照番号１６０で記された例示的粒子によって示される、複数の方向に方向付けられる粒子は、ターゲットセグメント間の接合間隙に衝突しない。従って、これらのスキャッタされた粒子は、接合間隙に蓄積しえず、かつ／又は、接合間隙に蓄積された自由粒子を放出しえないが、蓄積された粒子の接合間隙からの放出は、堆積に有害でありうる。そのため、ターゲットセグメント間の段差を踏まえると一角度方向が遮られている場合、粒子の蓄積、及び／又は、接合間隙内に或いは接合間隙において蓄積された粒子の放出を、約５０％低減させることが可能であり、図１と図２の（左側及び右側からの）２方向の場合も、ほぼ同じ確率である。ターゲット長が２倍に増大することによってターゲットの接合間隙の数も５０％低減すれば、解決されるべき問題も、７５％低減しうる。

ターゲットセグメントの表面側壁を粗面化することによって、更なる改良が提供されうる。例示的なターゲットセグメントを図３に示す。ターゲットセグメントは、外表面２２４と側面２２２とを有する。環帯形状の基型を備えた円筒２２６の内部表面である、更なる表面を、図２に示す。垂直壁、すなわちターゲットセグメント接合領域の側面２２２は、２つのセグメント間の接合間隙に蓄積している粒子と機械的に連結するよう、粗面を有する。典型的な実施形態により、近接するセグメントの、２つの対向する輪型の又は環帯形状の側面のうちの一方又は両方は、１０μｍ Ｒｍａｘ以上の、詳細には１００μｍ Ｒｍａｘ以上の表面粗さを有する。従って、接合間隙に蓄積した粒子との機械的連結が発生し、接合間隙からの自由粒子の問題を、７５％未満にまで、更に低減させる。例えば、また更なる修正例により、セグメント又はタイルの端部又は側面は、上述のように、ビードブラスト法によって粗面化されうる。有利には、また更なる実施形態により、タイル又はセグメントの対向する側部は、好ましくは結合に先立って、ビードブラストされるか、さもなければ粗面化される。その結果として、対向する側部に再堆積されたどのスパッタ材料も、タイル又はセグメント１２０の側部２２２により良好に接着して、剥離を低減又は遅延させる。ビードブラスト法は、タイルの表面を粗面化するために、例えばシリカ又は炭化ケイ素の粒子のような硬質粒子を、タイルに方向付けられた高圧ガス流内に混入することによって、実行されうる。

本書で説明されている他の実施形態と組み合わされうる、また更なる実施形態により、ターゲットセグメント間の接合間隙は、図１と図２の参照番号１３６によって記されている接合間隙が０．３ｍｍ以下に、典型的には０．１ｍｍから０．３ｍｍになるように、提供されうる。これは結果として、また更なる改善をもたらしうる。

そのため、接合間隙に又は接合間隙内に蓄積された自由粒子のスパッタリング中の放出を低減させるための、いくつかの態様、すなわち、本書で説明されているセグメントの接合間隙における半径の変化、セグメントの軸方向の長さ、セグメントの粗い側面、及び、接合間隙の寸法が、既に言及された。これらの措置は、相互に単独で使用されうることが、理解されよう。しかし有益には、これらの措置全てが使用される。更に、少なくとも、セグメント長の増大と組み合わされた接合間隙におけるターゲット厚の変化、少なくとも、セグメント長の増大と組み合わされたターゲットセグメント側面の粗面化、又は、少なくとも、セグメント長の増大及びターゲットセグメント側面の粗面化と組み合わされた接合間隙におけるターゲット厚の変化が、利用されうる。従って、実施形態は、接合間隙からの粒子放出を低減しうる。本書で説明されている実施形態によって低減される望ましくない粒子の放出は、以下のように発生しうる。セグメント化されたターゲットの設計により、固定されていない粒子は、ターゲットセグメント領域内、すなわちターゲットセグメントの接合部内に、蓄積するという傾向がある。固定されていない粒子は、再堆積又は材料のスキャッタリングによって発生する。固定されていない粒子の量、及び／又は、放出された固定されていない粒子の量を最小化するために、実施形態は、以下を提供する。：ターゲット接合領域へのスキャッタされた粒子の粒子入来を低減するための、この領域における段差、粒子を機械的に連結するための粗面を有する、ターゲット接合領域の垂直壁、０．１〜０．３ｍｍに最小化されたターゲット接合間隙長、及び、ターゲット接合領域の数を低減させるための、約２倍の長さのターゲットセグメント長。

本書で説明されている他の実施形態と組み合わされうる種々の実施形態により、ターゲット材料は、セラミック、金属、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＧＺＯ、ＡＺＯ、ＳｎＯ、ＡｌＳｎＯ、ＩｎＧａＳｎＯ、チタン、アルミニウム、銅、モリブデン、及びそれらの組み合わせから成る群から、選択されうる。従って、ターゲット材料は、典型的には、基板上に堆積されるべき材料によってか、若しくは、反応性ガスと反応した後に次いで基板上に堆積されるべき、処理領域内で反応性ガスと反応するはずの材料によって、提供される。

図２は、回転カソード１００を示す。下記では概して参照番号２２０により表される、いくつかのターゲットセグメント２２０ａから１２０ｆは、バッキングチューブ１３０で提供される。従って、ターゲットは非結合ターゲットとして提供される。本書で説明されている典型的な実施形態により、図１に関して示されるように結合されるターゲットセグメントは、非結合ターゲットとしても提供されうる。従って、ターゲットセグメントは、バッキングチューブに収縮嵌めされるか、又は、バッキングチューブまで若干の距離を備えうる。典型的には、特に脆性材料に関しては、非結合ターゲットは製造がより困難であることから、結合ターゲットが使用される。しかし、本書で説明されている実施形態は、非結合ターゲットに関しても提供されうる。

図２を見てわかるように、ターゲット又はカソードはそれぞれ、６つのターゲットセグメント２２０を含む。しかし、他の実施形態と組み合わされうる、また更なる実施形態により、別の数のセグメントが提供されることも可能である。典型的には、ターゲットの数は、ターゲットセグメントの軸方向の長さ、及び、ターゲット全体の長さに依拠する。本書で説明されている他の実施形態と組み合わされうる典型的な実施形態により、カソード１００の全てのターゲットセグメント１２０のうちの少なくとも１つの長さは典型的に３００ｍｍ以上であり、典型的には、４００ｍｍから６００ｍｍである。従って、２００ｍｍの通常使用される短尺のターゲットセグメントに照らして、ターゲットが接合される間隙の数が低減されうる。そのため、接合間隙の数が低減することにより、接合された間隙に発生した自由粒子の問題も、低減されうる。これに対応するターゲットセグメントの長さが、参照番号２３８によって示されている。

本書で説明されている他の実施形態と組み合わされうる、また更なる実施形態により、図２に関して示され、説明されているターゲットとカソードは、図１に関して説明されているターゲットと実施形態に類似の修正例を有しうる。そのため以下では、図１に関して説明されているターゲットとカソードからの更なる修正例のみが説明される。

本書で説明されている他の実施形態と組み合わされうる、また更なる実施形態により、一方又は両方のターゲットの軸方向端部で提供されるターゲットセグメントは、図２に図示するように、ターゲット厚１３４が増大しうる。図２では、ターゲットの左端のターゲットセグメント、及び、ターゲットセグメントの右端のターゲットセグメントは、図１と比較すると、厚みが増大している。従って、本書で説明されている実施形態について、円筒形のターゲットの代わりに所謂ドッグボーンターゲットに相当するターゲット形状が提供される。ターゲットの軸方向端部におけるターゲットセグメントに関するターゲット厚の増大は、これらの領域におけるターゲット消費の増大が相殺されうるという利点を有する。そのため、全体的なターゲット使用が増大しうる。

通常、ターゲット厚は約９ｍｍであり、ターゲットは、最小ターゲット厚を備える軸方向位置における残部ターゲット厚が約１ｍｍになると交換される。従って、結合材料又はバッキングチューブがスパッタされても所望の堆積プロセスが不履行になりかねないという状況が、回避される。ターゲットの端部が厚くなっている初期ターゲット厚を使用することで、最小ターゲット厚に到達する軸方向位置の分量又は数が増大することから、又は、第１位置が危機的閾値厚さ、例えば１ｍｍに到達する時点における平均ターゲット厚が低減することから、ターゲットのより長期の使用が可能になる。そのため、ターゲットの端部におけるターゲットセグメント厚の増大によって、全体的な使用が増大しうる。更に、ターゲットをクリーンスパッタする、すなわち、ダミー基板上で、又は、薄膜を製造するために基板のない方向に、スパッタリングを行うことによって、ターゲットを接合間隙内に蓄積された粒子から浄化する、必要性が低減する。従って、従来型のターゲットと比較して、本書で説明されている実施形態は、最大９０％のターゲット使用を可能にする。

本書で説明されている他の実施形態と組み合わされうるいくつかの実施形態により、より厚いターゲットセグメント、及び／又は、ターゲット直径の増大は、最深浸食領域に、例えばターゲットの軸方向端部に、配置されうる。ゆえに、ターゲット寿命は、従来型のターゲットと比較すると、最大３０％延長されうる。

本書で説明されている他の実施形態と組み合わされうる、また更なる実施形態により、バッキングチューブ１３０は、例えば、ステンレス鋼、チタン、アルミニウム及びそれらの組み合わせといった、硬性材料から製造されうる。図１に示す結合材料１２２は、スパッタリングターゲットをバッキング板又はバッキングチューブに結合するに適切な材料である。適切な結合材料の例は、インジウム及びインジウム合金のようなインジウム系結合材料を含むが、それらだけに限定される訳ではない。加えて、ターゲットアセンブリの内部には、一又は複数のマグネトロン（図示せず）が提供されうる。マグネトロンは、ターゲットアセンブリのセンター内で回転しうる。加えて、冷却流体チューブのような冷却機構（こちらも図示せず）が、ターゲットアセンブリ１００の内部に配置されうる。ターゲットアセンブリ１００は、使用時に均一なターゲット浸食を促進するよう、ターゲット又はカソードの軸の周囲を回転可能である。

図４は、堆積装置４００の第１の複数の実施形態を説明するために使用される。堆積装置は、少なくとも、排気されるよう構成されうる堆積チャンバ４０２を有する。例えば、堆積チャンバは、真空フランジ４１３を有する。ポンピングシステム（図示せず）は、チャンバ内に技術的真空を提供するために、チャンバ４０２に接続されうる。典型的には、真空は、スパッタリングプロセスのために所望に応じて提供されうる。典型的なプロセス圧力は、１×１０^−３と１０×１０^−３ｍｂａｒとの間でありうる。

基板支持体４２２が、チャンバ４０２内に提供されうる。基板支持体は、カソード１００による基板上への層又は薄膜の堆積中に、基板４１０を支持する。図４に示す例では、４つのカソードが提供されている。カソードは、アノードに対して、及び／又はチャンバ壁４０２に対して、バイアスされる。更に、基板又は基板支持体４０２は、その上への層の堆積のためにバイアスされうる。

典型的な実施形態により、カソードは、一対のカソード、例えば回転可能ＭＦツインカソードとして提供されうる。ＩＴＯのようなセラミックターゲットに関しては、カソードがＤＣ電圧へとバイアスされる、スパッタリングプロセスが提供されうる。従って、典型的な実施形態により、シリコンターゲット、アルミニウムターゲットやモリブデンターゲットなどからのスパッタリングは、中周波スパッタリングであるＭＦスパッタリングによって実施される。本書の実施形態により、中周波は、５ｋＨｚから１００ｋＨｚまで、例えば１０ｋＨｚから５０ｋＨｚまでの範囲内の周波数である。透明な導電酸化膜のためのターゲットからのスパッタリングは、典型的には、ＤＣスパッタリングとして実施される。

種々の代替例により、チャンバ４０２内の基板支持体４２２は支持ペデスタルであることが可能であり、基板４１０は、ロボットアームのようなアクチュエータでペデスタル上に供給される。代替的には、基板支持体は、基板輸送システムの一部であることが可能であり、チャンバ４０２の中へ、及びチャンバ４０２から外へ、基板を輸送するためにローラが提供される。ローラシステムは、基板、又は、内部の基板を運ぶことになるキャリアを、ガイドしうる。

更に、また更なる代替例として、輸送システムの場合、基板はインラインプロセスにおいても堆積されうる。インラインプロセスで、基板は、堆積されつつ、チャンバ４０２を通って移動する。かかる事例では、チャンバ４０２の左側に示すようなバルブユニット４０８などを有するチャンバ開口部が、チャンバ４０２の右側にも提供されるであろう。更に、典型的には、チャンバ４０２の、チャンバ４０１に対向する側部に、別のチャンバが提供されるであろう。典型的な実施形態により、チャンバ４０１は、例えば堆積、エッチングや加熱などのための、例えばロボットを含むか、又は隣接する処理チャンバでありうる、ロードロックチャンバ、移送チャンバでありうる。

本書で説明されている他の実施形態と組み合わされうるいくつかの実施形態により、本書で説明されている実施形態は、ディスプレイＰＶＤ、すなわちディスプレイ市場向けの大面積基板上のスパッタ堆積に、利用されうる。幾つかの実施形態によると、大面積基板、又は、複数の基板を有するそれぞれのキャリアは、少なくとも０．６７ｍ^２のサイズを有しうる。典型的には、サイズは、約０．６７ｍ^２（０．７３×０．９２ｍ−Ｇｅｎ４．５）から約８ｍ^２、より典型的には約２ｍ^２から約９ｍ^２、又は、最大で１２ｍ^２でさえありうる。典型的には、本書で説明されている実施形態による構造、カソードアセンブリのような装置及び方法の提供の対象である基板又はキャリアは、本書で説明されている大面積基板である。例えば、大面積基板又はキャリアは、約０．６７ｍ^２の基板（０．７３×０．９２ｍ）に相当するＧＥＮ４．５、約１．４ｍ^２の基板（１．１ｍ×１．３ｍ）に相当するＧＥＮ５、約４．２９ｍ^２の基板（１．９５ｍ×２．２ｍ）に相当するＧＥＮ７．５、約５．７ｍ^２の基板（２．２ｍ×２．５ｍ）に相当するＧＥＮ８．５、又は、約８．７ｍ^２の基板（２．８５ｍ×３．０５ｍ）に相当するＧＥＮ１０でさえありうる。ＧＥＮ１１及びＧＥＮ１２といった、より一層大きな世代、及び、相当する基板面積が、同様に実現されうる。

図５は、実施形態による堆積チャンバ５００の概略図を示す。堆積チャンバ５００は、ＰＶＤプロセス、又はＣＶＤプロセスなどの堆積プロセスに適合する。基板輸送装置上に配置されている、一又は複数の基板が示されている。いくつかの実施形態により、基板支持体は、チャンバ内の基板の位置の調整を可能にするよう、可動でありうる。特に本書で説明されているような大面積基板に関しては、垂直な基板配向、又は、原則的に垂直な基板配向を有して、堆積が実施されうる。従って、輸送装置は、一又は複数のドライバ５２５、例えばモータによって駆動される、下部ローラ５２２を有しうる。ドライバ５２５は、ローラの回転のために、シャフト５２３によってローラ５２２に接続されうる。従って、例えばローラをベルトやギアシステムなどに接続することによって、１つのモータ５２５が２つ以上のローラを駆動することが可能になる。

ローラ５２４は、垂直な位置又は原則的に垂直な位置に基板を支持するために使用されうる。典型的には、基板は垂直であるか、又は、垂直位置から若干、例えば最大で５°．逸脱しうる。１ｍ²から９ｍ²の基板サイズを有する大面積基板は、典型的には大変薄く、例えば０．７ｍｍか、又は０．５ｍｍでさえあるように、１ｍｍ未満である。基板を支持し、かつ、基板を固定位置に供給するために、基板は基板処理中、キャリア内で供給される。そのため、基板は、キャリア内で支持されたまま、例えば複数のローラ及びドライバを含む輸送システムによって輸送されうる。例えば、内部に基板を有するキャリアは、ローラ５２２及びローラ５２４のシステムによって支持される。

堆積材料源、すなわち本書で説明されている実施形態によるカソード１００は、コーティングされるべき基板の側部に対面して、チャンバ内に提供される。堆積材料源１００は、基板上に堆積されるべき堆積材料５６５を供給する。図５に示すように、本書で説明されている実施形態により、カソード１００は、ターゲットセグメントを有し、かつ、表面上に堆積材料を備えたターゲットでありうる。

いくつかの実施形態により、参照番号５６５によって示されている層堆積中の堆積材料は、堆積プロセス及びコーティングされた基板のその後の用途に従って選択されうる。例えば、材料源の堆積材料は、例えば透明な導電酸化物を形成するために、アルミニウム、モリブデン、チタンや銅などの金属、シリコン、ＩＺＯ、ＩＧＺＯ、ＡＺＯ、ＳｎＯ、ＡｌＳｎＯ、ＩｎＧａＳｎＯ、及び他の材料からなる群から選択された材料でありうる。典型的には、かかる材料を含みうる酸化物、窒化物又は炭化物の層を、材料源から材料を供給することによって、又は反応性堆積、すなわち材料源からの材料が処理ガスからの酸素、窒化物又は炭素のような要素と反応することによって、堆積させることが可能である。
図６は、回転スパッタカソードを製造するための方法の実施形態を図示している。方法はステップ６０２で、第１ターゲットセグメントを第１軸位置でバッキングチューブに取り付けることを含む。ステップ６０４では、第２ターゲットセグメントが、第２軸位置で、第１ターゲットセグメントに隣接してバッキングチューブに取り付けられる。第１ターゲットセグメントの外表面と第２ターゲットセグメントの外表面における段差が提供され、段差は、少なくとも０．５ｍｍの、詳細には０．５ｍｍから３ｍｍの、より詳細には１ｍｍから１．５ｍｍの、高さを有する。ステップ６０２とステップ６０４では、典型的なそれらの修正例により、第１ターゲットセグメントと第２ターゲットセグメントがバッキングチューブに結合されうる。更なる実施形態が得られるまた更なる修正例により、第１ターゲットセグメントと第２ターゲットセグメントの対向する側面が粗面化される。例えば、それらは、第１ターゲットセグメントと第２ターゲットセグメントの研磨後に粗面化されうる。典型的には、それらは、ビートブラスト法などによって、１０μｍ Ｒｍａｘ以上、詳細には１００μｍ Ｒｍａｘ以上の表面粗さに、粗面化されうる。

上記の記述は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の基本的な範囲を逸脱することなくそれ以外の更なる実施形態を考案することが可能であり、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって定められる。

Claims (15)

1. 軸方向を画定する軸の周囲を回転するように構成された回転スパッタターゲットであって、
   少なくとも、ターゲットを形成する第１ターゲットセグメントと第２ターゲットセグメントとを備え、
   前記第１ターゲットセグメントは、第１径方向外表面と、第１径方向内表面と、２つの対向する第１側面、詳細には２つの対向する第１輪型側面とを有し、
   前記第２ターゲットセグメントは、第２径方向外表面と、第２径方向内表面と、２つの対向する第２側面、詳細には２つの対向する第２輪型側面とを有し、
   前記第２ターゲットセグメントの前記２つの第２側面のうちの一遠位側面に隣接して提供される、前記第１ターゲットセグメントの前記２つの対向する第１側面のうちの少なくとも１つの側面は、１０μｍ Ｒｍａｘ以上の、詳細には１００μｍ Ｒｍａｘ以上の表面粗さを有する、ターゲット。
2. 前記第１ターゲットセグメントの第１外半径は、前記第２ターゲットセグメントの第２外半径とは０．５ｍｍ以上、詳細には０．５ｍｍから３ｍｍ、より詳細には１ｍｍから１．５ｍｍ異なる、請求項１に記載のターゲット。
3. 前記ターゲットは、軸方向に外側の第１のターゲットセグメントと、軸方向に外側の対向するターゲットセグメントとを有し、前記第１ターゲットセグメントと前記第２ターゲットセグメントのうちの少なくとも１つは、前記軸方向に外側の第１のターゲットと前記軸方向に外側の対向するターゲットとの間に、軸方向に提供される、請求項１又は２に記載のターゲット。
4. 前記第１ターゲットセグメントと前記第２ターゲットセグメントとの間の接合間隙は、０．５ｍｍ以下、詳細には０．１ｍｍから０．３ｍｍである、請求項１から３のいずれか一項に記載のターゲット。
5. 前記第１ターゲットセグメントと前記第２ターゲットセグメントのうちの少なくとも１つの長さは、３００ｍｍ以上、詳細には４００ｍｍ以上、より詳細には４００ｍｍから５００ｍｍである、請求項１から４のいずれか一項に記載のターゲット。
6. 前記第１ターゲットセグメントの前記第１外半径は、前記ターゲットの第１軸位置において提供され、前記第２ターゲットセグメントの前記第２外半径は、前記ターゲットの第２軸位置において提供され、前記第１位置と前記第２位置は互いから約１ｍｍ離れている、請求項１から５のいずれか一項に記載のターゲット。
7. 前記軸方向に外側の第１のターゲットセグメントと前記軸方向に外側の対向するターゲットセグメントは、前記軸方向に外側の第１のターゲットセグメントと前記軸方向に外側の対向するターゲットセグメントとの間の前記ターゲットセグメントの前記外半径よりも大きな外半径を有する、請求項２から６のいずれか一項に記載のターゲット。
8. 前記ターゲットの材料は、セラミック、金属、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＧＺＯ、ＡＺＯ、ＳｎＯ、ＡｌＳｎＯ、ＩｎＧａＳｎＯ、チタン、アルミニウム、銅、モリブデン、及びそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項１から７のいずれか一項に記載のターゲット。
9. 前記ターゲットの軸方向の長さは、１．５ｍ以上、詳細には２ｍ以上である、請求項１から８のいずれか一項に記載のターゲット。
10. 回転スパッタカソードであって、
    バッキングチューブと、
    請求項１から９のいずれか一項に記載の回転スパッタターゲットとを備える、回転スパッタカソード。
11. 前記ターゲットは前記バッキングチューブに結合される、請求項１０に記載の回転スパッタカソード。
12. 前記ターゲットは非結合ターゲットである、請求項１０に記載の回転スパッタカソード。
13. 回転スパッタカソードを製造する方法であって、
    第１ターゲットセグメントを第１軸位置でバッキングチューブに取り付けることと、
    第２ターゲットセグメントを、第２軸位置で、前記第１ターゲットセグメントに隣接して前記バッキングチューブに取り付けること、を含み、
    前記第１ターゲットセグメントは、第１径方向外表面と、第１径方向内表面と、２つの対向する第１側面、詳細には２つの対向する第１輪型側面とを有し、
    前記第２ターゲットセグメントは、第２径方向外表面と、第２径方向内表面と、２つの対向する第２側面、詳細には２つの対向する第２輪型側面とを有し、
    前記第２ターゲットセグメントの前記２つの第２側面のうちの一側面に隣接して提供される、前記第１ターゲットセグメントの前記２つの対向する第１側面のうちの少なくとも１つの側面は、１０μｍ Ｒｍａｘ以上の、詳細には１００μｍ Ｒｍａｘ以上の表面粗さを有する、方法。
14. 前記第１ターゲットセグメントと前記第２ターゲットセグメントによって形成された前記ターゲットの前記外表面に、段差が提供され、前記段差は、少なくとも０．５ｍｍの、詳細には０．５ｍｍから３ｍｍの、より詳細には１ｍｍから１．５ｍｍの、高さを有する、請求項１３に記載の方法。
15. 前記第１ターゲットセグメントと前記第２ターゲットセグメントの対向する側面が、前記第１ターゲットセグメントと前記第２ターゲットセグメントの研磨後に粗面化される、請求項１３又は１４に記載の方法。
    

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