JP2016534225A - 裏側冷却溝を備えるスパッタリングターゲット - Google Patents

裏側冷却溝を備えるスパッタリングターゲット Download PDF

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Abstract

本開示の実施態様は、基板を処理する目的に使用されるスパッタリングチャンバ用のスパッタリングターゲットに関する。一実施態様では、スパッタリングチャンバ用のスパッタリングターゲットが提供される。このスパッタリングターゲットは、半径方向内側領域、半径方向中央領域および半径方向外側領域を有する裏側表面を備えるスパッタリング板と、スパッタリング板に取り付けられた環形バッキング板とを備える。この裏側表面は、互いから間隔を置いて配置された複数の円形溝と、円形溝を横切り、スパッタリング板の半径方向内側領域から半径方向外側領域まで延びる少なくとも1つの弧状チャネルとを有する。この環形バッキング板は、スパッタリング板の裏側表面を露出させる開環を画定する。

Description

本開示の実施態様は、基板を処理する目的に使用されるスパッタリングチャンバ用のスパッタリングターゲットに関する。
集積回路およびディスプレイの製造では、基板上に材料をスパッタ堆積させるためにスパッタリングチャンバが使用される。スパッタリングチャンバは通常、基板支持体と向い合せに位置するスパッタリングターゲットを取り囲む囲いと、プロセスガスが導入されるプロセスゾーンと、このプロセスガスに通電するガスエナジャイザ(gas enegizer)と、チャンバ内のプロセスガスを排出し、チャンバ内のプロセスガスの圧力を制御する排気口とを備える。スパッタリングターゲットは、通電されたガス中で形成された高エネルギーイオンによって衝撃され、それによってスパッタリングターゲットから材料が叩き出され、叩き出された材料は基板上に膜として堆積する。このスパッタされる材料は、例えばアルミニウム、銅、タングステン、チタン、コバルト、ニッケル、タンタルなどの金属、または、例えば窒化タンタル、窒化タングステン、窒化チタンなどの金属化合物であることがある。
ある種のスパッタリングプロセスでは、スパッタリング特性001およびスパッタリングターゲットのスパッタリング面を向上させるため、磁場発生装置が、スパッタリングターゲットのスパッタリング面の付近に、整形された磁場を提供する。例えば、マグネトロンスパッタリングでは、スパッタリングターゲットの裏側で、回転可能な一組の磁石が回転して、スパッタリングターゲットの前面の付近に磁場を生み出す。この回転磁場は、スパッタリング速度をスパッタリングターゲットを横切って制御することによって、改良されたスパッタリングを提供する。
磁石およびその下のスパッタリングターゲットを冷却するため、冷却システムが、回転可能な磁石を取り囲むハウジング内に熱伝達流体を流す。しかしながら、従来の冷却システムはしばしば、十分に高いレベルの熱をスパッタリングターゲットから除去すること、および/またはスパッタリングターゲットから空間的に均一に熱を除去することに失敗する。その結果、しばしば、スパッタリングターゲットのより高温の領域が、隣接する領域よりも高いスパッタリング速度でスパッタされ、その結果、スパッタリングターゲットを横切って一様でないスパッタリングに帰着する。一様でないターゲットスパッタリングと回転磁場とによって、スパッタリングターゲットのスパッタリング面が、侵食溝(erosion groove)を生じさせることがあり、さらに、侵食溝から下方へ延びる微小亀裂(microcrack)が形成されることもある。侵食溝のところに生じるこの局所的な微小亀裂の結果、スパッタリングプロセス中に、スパッタされた粒子が放出されることがあり、それらの粒子は次いで、基板上に堆積して歩留りを低下させる。加熱/冷却サイクルに起因する熱応力のため、チャンバ構成要素上に降着したスパッタされた粒子が後に剥離することもある。
したがって、ターゲット冷却システムによってより効率的にかつより均一に冷却することができるスパッタリングターゲットを有することが望ましい。このスパッタリングターゲットが、熱応力に起因する低減された局所的亀裂を示すことも望ましい。
本開示の実施態様は、基板を処理する目的に使用されるスパッタリングチャンバ用のスパッタリングターゲットに関する。一実施態様では、スパッタリングチャンバ用のスパッタリングターゲットが提供される。このスパッタリングターゲットは、半径方向内側領域、半径方向中央領域および半径方向外側領域を有する裏側表面を備えるスパッタリング板と、スパッタリング板に取り付けられた環形バッキング板とを備える。この裏側表面は、互いから間隔を置いて配置された複数の円形溝と、円形溝を横切り、スパッタリング板の半径方向内側領域から半径方向外側領域まで延びる少なくとも1つの弧状チャネルとを有する。この環形バッキング板は、スパッタリング板の裏側表面を露出させる開いた環(以後、開環)を画定する。
他の実施態様では、スパッタリングチャンバが提供される。このスパッタリングチャンバは、スパッタリングチャンバ内に取り付けられたスパッタリングターゲットと、スパッタリングターゲットと向い合せに位置する基板支持体と、スパッタリングチャンバにガスを導入するガス分配装置と、このガスに通電して、スパッタリングターゲットをスパッタするプラズマを形成するガスエナジャイザと、スパッタリングチャンバからガスを排出する排気口とを備える。このスパッタリングターゲットは、半径方向内側領域、半径方向中央領域および半径方向外側領域を有する裏側表面を備えるスパッタリング板と、スパッタリング板に取り付けられた環形バッキング板であり、スパッタリング板の裏側表面を露出させる開環を画定する環形バッキング板とを備える。裏側表面は、互いから間隔を置いて配置された複数の円形溝と、円形溝を横切り、スパッタリング板の半径方向内側領域から半径方向外側領域まで延びる少なくとも1つの弧状チャネルとを有する。
他の実施態様では、マグネトロンスパッタリングターゲットアセンブリが提供される。このマグネトロンスパッタリングアセンブリは、(a)回転可能な複数の磁石の付近に熱伝達流体を保持することができる熱交換器ハウジングと、(b)スパッタリングターゲットであり、このスパッタリングターゲットの裏側表面に熱伝達流体が接触するような態様でハウジングに隣接するスパッタリングターゲットと、(c)002バッキング板の前面に取り付けられたスパッタリング板とを備える。スパッタリングターゲットは、裏側表面を有する003バッキング板を備え、裏側表面は、半径方向内側領域、半径方向中央領域および半径方向外側領域を含み、半径方向中央領域は、裏側表面に位置する複数の同心の円形溝、および004裏側表面の半径方向中央領域に位置する複数の同心の円形溝、ならびに裏側表面の半径方向内側領域から半径方向外側領域まで延びる複数の弧状チャネルを有する。バッキング板とスパッタリング板のうちの少なくとも一方の板は、Al0.5Cu、Al1.0Si、Al0.5Cu1.0Si、純アルミニウム、銅、クロム、チタン、タングステン、モリブデン、コバルト、タンタル、Li−P−O−N、ゲルマニウム、GeS2、シリコン、SiO2、石英、これらの組合せの中から選択された材料を含む。
上に挙げた本開示の諸特徴を詳細に理解することができるように、そのうちのいくつかが添付図面に示された実施態様を参照することによって、上に概要を示した本開示をより具体的に説明する。しかしながら、添付図面は本開示の典型的な実施態様だけを示したものであり、したがって添付図面を本開示の範囲を限定するものと考えるべきではないことに留意すべきである。等しく有効な別の実施態様を本開示が受け入れる可能性があるためである。
バッキング板上に取り付けられたスパッタリング板を備える、スパッタリングターゲットの一実施態様の側断面図である。 スパッタリング板の裏側表面の複数の交差円形溝および弧状チャネルを示す、スパッタリングターゲットの裏の005透視図である。 スパッタリング板の前面の上面図である。 バッキング板上に取り付けられたスパッタリング板を備える、スパッタリングターゲットの一実施態様の側断面図である。 バッキング板の裏側表面の複数の交差円形溝および弧状チャネルを示す、図4のバッキング板の裏の透視図である。 回転磁気アセンブリおよびスパッタリングターゲットの裏側表面を囲う熱交換器を示す、スパッタリングチャンバの略側断面図である。
理解を容易にするため、可能な場合には、上記の図に共通する同一の要素を示すのに同一の参照符号を使用した。特段の言及なしに、1つの実施態様の中で開示された要素を他の実施態様で有益に使用することが企図される。
本開示の実施態様は、基板を処理する目的に使用されるスパッタリングチャンバ用のスパッタリングターゲットに関する。スパッタリングターゲットからのプロセスチャンバ熱の抽出は、スパッタリングターゲットを横切って一様でないスパッタリングを回避するために決定的に重要である。スパッタリングターゲットは普通、マグネトロンキャビティ内に収納された冷却流体(例えばDI水)に裏側(非チャンバ側)をさらすことによって冷却される。スパッタリングターゲットの裏側のマグネトロンの間隔が約1mmであり、マグネトロンが約60RPMでスピンする(これらはマグネトロンの設計に依存する)とすると、スパッタリングターゲットの裏側と接触するのが薄い水の層でしかないことがある。この薄い水の層は、遠心力によってスピンされて、スパッタリングターゲットの中心から遠ざかり、このことが、スパッタリングターゲットの中心エリアの過熱につながり、この過熱が、006スパッタされた膜の性能を低下させる。いくつかの実施態様では、より深い水の膜が存在することを可能にするため、およびマグネトロンの遠心作用を使用して、加熱された水を中心の外へ流し、加熱された水をより冷たい水に置き換えるために、スパッタリングターゲットの裏側に溝が追加される。
長方形または他の形状のターゲットであり、それらの形状に対して適当となるように設計された溝プロファイルを有するターゲットに対して、本明細書に記載されたある種の実施態様を使用することもできる。本明細書に記載されたある種の実施態様は、スパッタターゲットの活性部分に対する冷却が大幅に増大しているという利点を有する。次いで、この増大した冷却を利用して、プロセスチャンバ内における電力密度をはるかに大きくし、それによって生産性、堆積速度および堆積特性を向上させることを可能にすることができる。さらに、熱が片側に加えられ、その反対側に冷却材流体が流される熱伝導性の任意の板を冷却する目的に、本明細書に記載された実施態様を使用することができる。
ある種の実施態様では、007バッキング板とスパッタリングターゲット堆積材料の両方の材料が異なる。ある種の実施態様では、008スパッタリング材料のバッキング材料を、アルミニウムおよびアルミニウム合金(例えば6061、2024、99.5%Al/0.5%Cu)、銅、OFE銅、銅合金(銅/クロム合金、銅/亜鉛合金、銅/スズ合金)または他の熱伝導金属などの適当な金属とすることができる。ある種の実施態様では、バッキング板が平らであり、または皿形である。
バッキング板とスパッタリング板のうちの少なくとも一方の板に対する他の例示的な材料は、Al0.5Cu(質量%)合金、Al1.0Si(質量%)合金、Al0.5Cu1.0Si(質量%)合金、純アルミニウム、銅、クロム、チタン、タングステン、モリブデン、コバルト、タンタル、Li−P−O−N、ゲルマニウム、GeS2、シリコン、SiO2、石英、これらの組合せおよびこれらの合金の中から選択された材料を含む。
スパッタされた材料を基板(例えば基板602)上に堆積させるためにスパッタリングプロセスチャンバ(例えばプロセスチャンバ600)内で使用することができるスパッタリングターゲットであって、溝侵食および微小亀裂が少ないスパッタリングターゲットの例示的な実施態様100が009図1〜6に示されている。図1を参照すると、一実施態様では、スパッタリングターゲット100が、バッキング板110およびスパッタリング板120を備える。スパッタリング板120とバッキング板110は、同じ高純度材料から製作された単一の構造体を含みバッキング板とスパッタリング板の両方の役目を果たすモノリス(monolith)とすることができ、または、スパッタリング板120およびバッキング板110を、一緒に接合されてスパッタリングターゲットを形成する別個の構造体とすることもできる。
スパッタリング板120は、スパッタリング面134の役目を果たす中心円筒メサ(mesa)130、スパッタリング面134の反対側に位置する裏側表面140、スパッタリング面134の反対側の裏面148、外側周囲壁142および内側周囲壁144を備える。外側周囲壁142および内側周囲壁144は円筒形とすることができ、これらの周囲壁はともに、わずかに傾斜させることができる。外側周囲壁142は、スパッタリング面134から裏面148まで延びる。内側周囲壁144は、裏側表面140から裏面148まで延びる。図1に示されているように、裏側表面140と内側周囲壁144の間には凹み146が形成されている。凹み146は、スパッタリング板120の裏側表面140を露出させる。
スパッタリング面134は頂部平面132を有し、チャンバ600内でスパッタリングターゲット100が使用されている間、頂部平面132は、基板602の平面に対して平行に維持される。スパッタリング板120は金属または金属化合物から製作される。例えば、スパッタリング板120は、例えばアルミニウム、銅、コバルト、ニッケル、タンタル、チタン、タングステンおよびそれらの合金のうちの少なくとも1つからなることができる。スパッタリング板120を、例えば窒化タンタル、窒化タングステン、窒化チタンなどの金属化合物とすることもできる。一実施態様では、スパッタリング板120がチタンを高純度レベルで含み、例えば、スパッタリング板120がチタンを、少なくとも約99.9%または少なくとも約99.99%含む。スパッタリング板120用の追加の金属および金属化合物が表Iに開示されている。
一実施態様では、スパッタリングターゲット100が、スパッタリング面134の反対側に位置する裏側表面140を備え、裏側表面140が、円形溝150(または150aおよび150b)と、交差する弧状チャネル154(または154aおよび154b)とからなるパターンを有する。円形溝150は、スパッタリング板120の半径方向内側領域122から、スパッタリング板120の半径方向外側領域124まで広がることができる。円形溝150は、半径方向内側領域122と半径方向外側領域124の間に形成された半径方向中央領域126に配置することができる。円形溝150は、丸みが付けられた断面を有することができる。交差する弧状チャネル154は、交点における円形溝150に対する局所的な水平接線に対して60〜90度の範囲の角度で、円形溝150を横切る。いくつかの実施態様では、弧状チャネル154が、スパッタリング板120の裏側表面の中心から測定された約30〜約90度の角度だけ互いから離隔されている。交差する弧状チャネル154は、円形溝150の連続したトレンチ構造を分断して、熱伝達流体が、交点のところで、円形溝150間を循環することを可能にする。交差する弧状チャネル154は、円形溝150の連続するトレンチ構造内での流体の停滞をかなり低減させることが分かっている。予想外に、そして驚くべきことに、010バッキング板110の裏側表面の円形溝150と交差する弧状チャネル154との組合せは、スパッタリングプロセス中に特定の基板上に堆積する粒子の数を大幅に減少させることも分かった。弧状チャネル154は、丸みが付けられた断面を有することができる。
いくつかの実施態様では、弧状チャネル154の代わりに直線的チャネルが使用される。それらの直線的チャネルは、スパッタリング板120の裏側表面の中心から測定された約30〜約90度の角度だけ互いから離隔させることができる。それらの直線的チャネルは、交点における円形溝150に対する局所的な水平接線に対して60〜90度の範囲の角度で、円形溝150を横切ることができる。それらの直線的チャネルは、011弧状溝154の平均と同じ角度を有することができる。
スパッタリングターゲットからの微粒子汚染のこの低減は、スパッタリングターゲット100の裏側表面140の円形溝150の中の熱伝達流体の流体動態に対する、交差する溝および弧状チャネル150、154の効果によるものと考えられる。一般に、円形溝150の底部の熱伝達流体および円形溝150の壁に最も近い部分の熱伝達流体は、流体と表面との間の摩擦のため、流体の大部分よりもゆっくりと移動する。この摩擦の効果により、裏側表面140の円形溝150の底部に、溝の中での熱伝達流体の循環を低減させる高温流体の停滞層が生じうる。交差する溝および弧状チャネルを持たない012バッキング板上では、この流体停滞層が、円形溝150の中に閉じ込められたままになり、過大な量の乱流にさらされることがない。さらに、熱伝達流体は通常、ハウジング内で中心軸を軸に回転する磁石アセンブリによって循環し、これによって円形溝150の中を通る流体の層流が増大し、このことがまた、高温流体を円形溝150の中に閉じ込めることに寄与する。交差する溝150および弧状チャネル154は、円形溝150をより短い部分に分断し、交点のところにコーナ(corner)を作り、このコーナの付近で流体流は乱流となると考えられる。この乱流は、円形溝150の底部の停滞層を撹拌して、この流体を溝の外に押し出し、新鮮な加熱されていない流体が溝に入ることを可能にする。このより速く移動する循環流体は、ゆっくりと移動する停滞層の厚さおよび断熱効果を相当に低減させ、それによってスパッタリング板120と熱伝達流体との間の熱伝達を増大させると考えられる。
円形溝150および弧状チャネル154はさらに、スパッタリング板120の裏側表面140の総表面積を増大させる。溝が切られた裏側表面140は、同様の寸法のスパッタリング板の平坦な裏側表面の表面積よりも50%〜120%大きい表面積を有することができる。例えば、従来のスパッタリング板の平坦な裏側の表面積が「A」cm2である場合、溝が切られたスパッタリング板120の面積は1.5A〜2.2Aになる。
一実施態様では、図2に示されているように、円形溝150が互い013から間隔を置いて配置されており、かつ互いに同心である。一実施態様では、円形溝の数が約2〜約50の範囲にある。他の実施態様では、円形溝の数が約10〜約40の範囲にある。他の実施態様では、円形溝の数が約20〜約30の範囲にある。他の実施態様では、溝の数が約20である。他の実施態様では、溝の数が約30である。溝の数は、使用される流体および特定の用途に応じて変更することができることを当業者は理解するであろう。
円形溝150はそれぞれ、約2mm〜約10mmの範囲のΔr(特定の円形溝150の外側半径と内側半径の間の距離)を備える。一例ではΔrが約6mmである。円形溝150間の円形のリッジ(ridge)152の幅は014約2mm〜約10mmの範囲にある。一例では、円形溝150間の円形リッジ152の幅が約6mmである。図2は、10本の同心の環状円形溝150と、介在する8つの円形リッジ152とを有する裏側表面140を示す。
円形溝150および円形リッジ152の分布は、その上を磁石が回転する領域が、円形溝150および円形リッジ152によってほぼ完全にカバーされるような態様で、回転磁石アセンブリの回転軌道と重なるように選択される。円形溝150の効果を最大にするため、一実施態様では、円形溝150が、裏側表面140の面積の少なくとも約50%、または裏側表面140の少なくとも75%の面積にわたって広がる。円形溝150がカバーする面積が以前の設計に比べてより大きいことは、裏側表面140から追加の熱を協力して放散させるのに役立ち、それによって、スパッタ処理の間、スパッタリングターゲット100は、その全体が、より低い温度で動作する。
一実施態様では、円形溝150が、最も内側の半径方向内側015溝150aおよび最も外側の半径方向外側円形溝150bを016含み、内側円形溝150aと外側円形溝150bの間に複数の円形溝150が分布する。内側円形溝150aの内径は、回転磁石アセンブリのシャフトの直径に関して選択され、磁石アセンブリシャフトと同じ直径にすることもできる。内側円形溝150aはシャフトの真下に位置し、外側円形溝150bの半径は、回転シャフトを軸とした磁石アセンブリの最大回転半径に関して選択される。例えば、外側円形溝150bの半径は、回転シャフトを軸とした磁石アセンブリの最大回転半径と実質的に同じになるように選択することができる。溝が切られたこの表面は、循環流体に対応する領域と、磁気的に強化されたスパッタリングを有し、さらなる温度制御の必要性を有する可能性があるスパッタリング面134の領域に対応する領域の両方において、冷却表面積を増大させる。
弧状チャネル154は、円形溝150の複数の円形リッジ152を横切ることによって円形溝150と交差する。弧状チャネル154は、円形溝150の中での熱伝達流体の停滞を防いで、交差する円形溝150と弧状チャネル154とからなるパターンからの熱伝達を大幅に向上させる排出チャネルの役目を果たす。弧状チャネル154は、湾曲し、主に半径方向に沿って延びる弧を備える。弧状チャネル154は、互いから距離を置いて配置されており、この距離は、半径方向に沿って変化し、裏側表面140の周縁の近くでは間隙がより大きく、裏側表面140の中心に近づくにつれて小さくなる。一実施態様では、017図2に示されているように、それぞれの弧状チャネルの形状を、下の極方程式によって近似することができる。
r=arcsin(θ) ここで0<θ<π/3
一実施態様では、弧状チャネル154が、図6の矢印659によって示されたチャンバ600内での回転磁石の方向に対して凸形に湾曲する。018整形された弧状チャネル154は、加熱された流体が円形溝150から流出することを可能にすることによって、円形溝150の中での熱伝達流体の停滞を防ぐ。この方向の弧形は、円形溝150を通り円形溝150から出る流体の層流を促進する。
図1および2に示されているように、弧状チャネル154はさらに、010バッキング板110の裏側表面140まで上方へ次第に浅くなる湾曲した先端領域156を有することができる。湾曲した先端領域156は、ほぼ外側円形溝150bの半径のところから始まる。この次第に浅くなる先端は階段状の先端よりも好ましい。これは、この次第に浅くなる先端が、弧状チャネル154の端からより層状の流体流が流出することを可能にするためである。
円形溝150および弧状チャネル154は、010バッキング板110の機械加工、例えば旋盤よる切削またはフライス削りによって形成することができる。この機械加工プロセスにおいて、円形溝150および結果として生じる円形リッジ152のコーナを丸めて、それらのコーナにおける侵食および応力集中を低減させることもできる。
溝が切られたスパッタリングターゲットは、CNCフライス盤および/または旋盤を使用して製造することができる。ターゲットブランク(target blank)を形成した後、ボールエンドミルフライス(フライス盤用)またはレイジアスド(radiused)もしくはシングルポイント(single point)旋盤カッタを使用し、次いでボールエンドミル(多頭旋盤またはミル)を使用して、溝を形成することができる。旋盤上で円形溝を形成することができ、次いで、フライス削りシステムまたは多頭旋盤を使用して、螺旋状または弧状のチャネルを切削することができる。標準CNCフライス削りシステム上で、円および弧を心残し削り(trepanning)するボールエンドミルを使用して、全ての溝を切削することができる。これらの溝は通常、スパッタリングターゲットの十分な冷却を容易にする十分な深さに切削されるが、プロセス条件下にあるときにスパッタリングターゲットの構造的剛性を低下させるほどには深く切削されない。例えば200mmアルミニウムターゲットに対しては、溝を0.25インチ程度とすることができる。他のターゲット直径およびターゲット材料に対しては、それらに応じて溝のサイズを調整することができる。丸いターゲットに対しては円形溝を使用することができ、これは、円形溝は製造が容易であり、真空装填下でもスパッタリングターゲットの一様でない撓みにつながらないためである。その後、スピンするマグネトロンによって支援された中心からエッジへの水の抽出を容易にするために、螺旋形の弧状019溝を追加することができる。
一実施態様では、スパッタリング板120が、別個の構造体であるバッキング板110上に取り付けられる。バッキング板110は、前面160、内側周囲壁114および環状フランジ162によって画定された環形の本体を有する。環形の本体112は開環116を画定する。環形の本体112は、スパッタリング板120の裏側表面140を取り囲み、開環116を通して裏側表面140を露出させるようにサイズが決められる。前面160はスパッタリング板120を支持する。環状フランジ162は、スパッタリング板120の半径を超えて延びる。環状フランジ162は円形の周囲表面を備え、外側フーチング(outer footing)164を有し、外側フーチング164は、図6に示されているように、チャンバ600内においてアイソレータ(isolator)658上に載る。アイソレータ658は、バッキング板110をチャンバ600から電気的に絶縁および分離する。アイソレータ658は通常、酸化アルミニウムなどのセラミック材料から製作されたリングである。
例示的なバッキング板110は、銅−クロムを含む金属合金から製作される。銅−クロムの抵抗率は、その温度が摂氏600度を超えるまで変化しない。摂氏600度は、標準スパッタリングプロセス温度を超える十分に高い温度である。一実施態様では、この銅−クロム合金の銅とクロムの比が約80:1〜約165:1である。この銅−クロム合金は、銅を約98.5〜約99.1質量%、クロムを約0.6〜約1.2質量%含むことができる。この銅−クロム合金は、約340W/mKの熱伝導率および約2.2μΩcmの電気抵抗率を有する。いくつかの実施態様では、バッキング板110が、表Iに開示された材料から製作される。
バッキング板110、410は、表Iに開示されたバッキング板材料からなることができる。スパッタリング板120、420は、表Iに開示された堆積材料からなることができる。表Iの第3列に示されているように、バッキング板110、410およびスパッタリング板120、420は、モノリス型または接合型とすることができる。バッキング板のスパッタリング板への接合は、例えば溶接、拡散接合、はんだ付け、ろう付けまたは鍛造接合(forge bonding)によって実行することができる。表記「Al0.5Cu(質量%)合金」は、その合金が銅を0.5質量%含むことを示す。本明細書で使用されるとき、用語「銅」は無酸素銅(例えばC10100(オキシジェン−フリーエレクトロニック(Oxygen−Free Electronic:OFE))、酸素含量0.0005%の99.99%純銅)、C10200(オキシジェン−フリー(Oxygen−Free:OF))およびC11000(エレクトロリチック−タフ−ピッチ(Electrolytic−Tough−Pitch:ETP))を含む。
Figure 2016534225
バッキング板110は通常、高い熱伝導率を有するように、また、その中で熱伝達流体を循環させるように選択された材料から製作される。バッキング板110の適当に高い熱伝導率は、少なくとも約200W/mK、例えば約220〜約400W/mKである。このような熱伝導率レベルは、スパッタリングターゲット100の内部で発生した熱を効率的に放散させることにより、スパッタリングターゲット100が、より長いプロセス時間の間、操作されることを可能にする。一実施態様では、バッキング板110が、銅、アルミニウムなどの金属から製作される。他の実施態様では、バッキング板110が、例えば銅−亜鉛合金(ネーバル黄銅(naval brass))、クロム−銅合金などの金属合金を含む。例示的な一実施態様では、バッキング板110がC18000を含む。C18000は、Cr(0.8%)、Cu(96.1%)、Ni(2.5%)およびSi(0.6%)の成分質量を有する合金である。バッキング板110を、1つまたは接合された複数の板を含む別個の構造体とすることもできる。
バッキング板110はさらに、侵食溝の形成を低減させ、同時に、スパッタリングターゲット100の長時間にわたる操作を依然として可能にする望ましい範囲にある電気抵抗率を有することができる。この電気抵抗率は、スパッタリングの間、スパッタリングターゲット100が電気的にバイアスまたは充電されることを可能にする十分に低いものであるべきである。しかしながら、この電気抵抗率は同時に、スパッタリングターゲット100内の渦電流の影響を低減させる十分に高いものであるべきである。これは、スパッタリングターゲット100内を通る経路に沿って渦電流が流れたときに渦電流によって発生する熱は、その経路に沿って遭遇する電気抵抗に比例するためである。一実施態様では、バッキング板110の電気抵抗率が、約2〜約5μΩcm、または約2.2〜約4.1μΩcmである。
一実施態様では、バッキング板110と021スパッタリングターゲット120とを互いの上に置き、それらの板を適当な温度、通常は少なくとも摂氏約200度まで加熱することにより、スパッタリング板120がバッキング板110の前面160に、拡散接合によって取り付けられる。バッキング板110を021スパッタリングターゲットに結合する他の例示的な方法には、はんだ付け、真空または水素ろう付け、拡散接合および鍛造接合などがある。
一実施態様では、プロセス堆積物の剥離を低減させるために、スパッタリング板120のスパッタリング面134のプロファイルが、図2および5に示されているように作られる。例示的な実施態様では、外側周囲壁142が、中心円筒メサ130の頂部平面132を取り囲む傾斜した周囲リム(rim)170を形成する。傾斜したリム170は、中心円筒メサ130の頂部平面132に対して垂直な平面に対し、少なくとも約8度(例えば約10度〜約20度、例えば約15度)の角度αだけ傾斜している。
図4は、表Iに記載された材料を含むことができるスパッタリングターゲットの他の実施態様400の側断面図である。図5は、図4のバッキング板の裏の透視図であり、バッキング板410の裏側表面440の複数の交差円形溝および弧状チャネルを示している。スパッタリングターゲット400は、バッキング板410上に取り付けられたスパッタリング板420を備える。スパッタリングターゲット100とは違い、バッキング板410は、複数の交差する円形溝450(450aおよび450b)および弧状チャネル454をバッキング板の裏側表面に含む、中実のバッキング板である。いくつかの実施態様では、バッキング板410の代わりに、平らな表面(例えば図4および5に示された円形溝および弧状チャネルを含まない平らな表面)を有する平らなバッキング板を使用することができる。
スパッタリング板420とバッキング板410は、同じ高純度材料から製作された単一の構造体を含みバッキング板とスパッタリング板の両方の役目を果たすモノリスとすることができ、または、スパッタリング板420およびバッキング板410を、一緒に接合されてスパッタリングターゲットを形成する別個の構造体とすることもできる。スパッタリング板420は、スパッタリング面434の役目を果たす中心円筒メサ430を備え、中心円筒メサ430は頂部平面432を有し、チャンバ(例えばチャンバ600)内でスパッタリングターゲット400が使用されている間、頂部平面432は、基板の平面に対して平行に維持される。スパッタリング板420は金属または金属化合物から製作される。例えば、スパッタリング板420は、表I中で識別される材料のうちの任意の材料からなることができる。
一実施態様では、スパッタリング板420が、別個の構造体であるバッキング板410上に取り付けられ、バッキング板410が、スパッタリング板420を支持する前面438と、スパッタリング板420の半径を超えて延びる環状フランジ436とを有する。環状フランジ436は円形の周囲表面を備え、外側フーチング442を有し、外側フーチング442は、図6に示されているように、チャンバ600内においてアイソレータ658上に載る。アイソレータ658は、バッキング板410をチャンバ600から電気的に絶縁および分離する。アイソレータ658は通常、酸化アルミニウムなどのセラミック材料から製作されたリングである。
スパッタリングターゲット100を使用して基板602を処理することができるスパッタリングプロセスチャンバの例示的な実施態様600が図6に示されている。チャンバ600は、プラズマゾーン606を囲う囲い壁604を備え、側壁608、底部壁610および天井612を含む。チャンバ600を、022チャンバ間で基板602を移送するロボットアーム機構によって接続された相互接続された一群のチャンバを有する多チャンバプラットホーム(図示せず)の部分とすることができる。示された実施態様では、プロセスチャンバ600が、基板602上にチタンをスパッタ堆積させることができる、物理的気相堆積チャンバまたはPVDチャンバとも呼ばれるスパッタリングチャンバを構成する。しかしながら、例えばアルミニウム、銅、タンタル、窒化タンタル、窒化チタン、タングステンまたは窒化タングステンを堆積させるなどの他の目的にチャンバ600を使用することもでき、したがって、本開示の特許請求の範囲を、本開示を例示するために本明細書に記載された例示的な実施態様だけに限定すべきではない。
一実施態様では、さまざまな目的に対してチャンバ600を適合させるために、チャンバ600がプロセスキット(process kit)を備える。このプロセスキットは、チャンバ600から取り出すことができるさまざまな構成要素、例えば、構成要素表面からスパッタリング堆積物を取り除くための構成要素、侵食された構成要素を取り替えるための構成要素、または侵食された構成要素を修復するための構成要素を含む。一実施態様では、このプロセスキットが、図6に示されているように、基板支持体620の周囲壁付近に置くためのリングアセンブリ614を含み、リングアセンブリ614は、基板602の張り出したエッジの前に終わる。リングアセンブリ614は、堆積リング616およびカバーリング618を含み、これらのリングは、互いに協力して、基板支持体620の周囲壁または基板602の張り出したエッジでのスパッタ堆積物の形成を低減させる。
このプロセスキットはさらにシールドアセンブリ624を023含むことができ、シールドアセンブリ624は、スパッタリングターゲット100のスパッタリング面134および基板支持体620の周囲エッジを図6に示されているように包囲して、チャンバ600の側壁608および基板支持体620の下部へのスパッタリング堆積物の堆積を低減させる。図6に示されているように、シールドアセンブリ624は、上部シールド626および下部シールド628を含む。チャンバ環境に影響を及ぼすため、基板を処理する間、例えば上部シールド626などのシールドアセンブリ624の部分をバイアスすることができる。シールドアセンブリ624は、基板支持体620の表面、ならびにチャンバ600の側壁608および底部壁610へのスパッタリング材料の堆積を、これらの表面を陰に隠すことによって低減させる。
プロセスチャンバ600は、基板602を支持する基板支持体620を備え、基板支持体620はペデスタル630を備える。ペデスタル630は、基板602を受け取り、処理の間、基板602を支持する基板受取り面632を有し、基板受取り面632は、上方のスパッタリングターゲット100のスパッタリング面134に対して実質的に平行な平面を有する。基板支持体620はさらに、基板602を静電的に保持する静電チャック634、および/または電気抵抗ヒータ、熱交換器などのヒータ(図示せず)を含むことができる。動作について説明すると、チャンバ600の側壁608にある基板装填口(図示せず)を通して基板602をチャンバ600に導入し、基板支持体620上に置く。基板602を基板支持体620上に置く間、基板支持体620を上げたりまたは下げたりして、基板602を持ち上げたり、基板支持体620上に下ろしたりすることができる。プラズマ操作の間、ペデスタル630を、電気的に浮遊した電位または大地電位に維持することができる。
スパッタリングプロセスの間、スパッタリングターゲット100、基板支持体620および上部シールド626は、電源636によって互いに対して電気的にバイアスされる。スパッタリングターゲット100、上部シールド626、基板支持体620、および電源636に接続されたスパッタリングターゲットの他のチャンバ構成要素は、スパッタリングガスのプラズマを形成しまたはそれを持続させるガスエナジャイザとして動作する。このガスエナジャイザはさらに、源コイル(図示せず)を含むことができ、このコイルは、このコイルに電流を流すことによって作動する。プラズマゾーン606内で形成されたプラズマは、スパッタリングターゲット100のスパッタリング面134に高エネルギーで衝突し、スパッタリング面134を衝撃し、それによってスパッタリング面134から材料をスパッタして、基板602上に堆積させる。
スパッタリングガスは、ガス送達システム638を通してチャンバ600に導入される。ガス送達システム638は、プロセスガス源640からのガスを導管622を通して供給し、導管622は、設定された流量のガスを通過させる質量流量制御装置などのガス流量制御弁644を有する。これらのガスは混合マニホルド(これも図示されていない)に送られ、その中で混合されてプロセスガス組成物を形成し、これが、チャンバ600内にガス出口を有するガス分配装置646に送られる。プロセスガス源640は、ターゲットに高エネルギーで衝突しターゲットから材料をスパッタすることができるアルゴン、キセノンなどの非反応性ガスを含むことができる。プロセスガス源640は、酸素含有ガスと窒素含有ガスのうちの1種または数種のガスなど、スパッタされた材料と反応して基板602上に層を形成することができる反応性ガスを含むこともできる。使用済みのプロセスガスおよび副生物は、排気装置648を通してチャンバ600から排出される。排気装置648は、使用済みプロセスガスを受け取り、排気導管652に渡す排気口650を含む。排気導管652は、チャンバ600内のガスの圧力を制御する絞り弁654を有する。排気導管652は、1つまたは複数の排気ポンプ656に接続されている。チャンバ600内のスパッタリングガスの圧力は通常、真空環境など、大気圧よりも低いレベル、例えば1ミリトル〜400ミリトルのガス圧に設定される。
チャンバ600はさらに熱交換器を含むことができ、この熱交換器は、スパッタリングターゲット100の裏側表面140に隣接して取り付けられた、熱伝達流体を保持することができるハウジング660を備える。ハウジング660は、スパッタリングターゲット100の裏側表面140を取り巻く密封された壁を備える。ハウジング660は、ガラス繊維などの断熱媒体から製作することができる。ハウジング660には、冷却された脱イオン水などの熱伝達流体が入口を通して導入され、この熱伝達流体は、出口(図示せず)を通してハウジング660から取り出される。この熱交換器は、スパッタリングターゲット100をより低い温度に維持して、スパッタリングターゲット100内で侵食溝および微小亀裂を形成する可能性をさらに低減させる役目を果たす。
このチャンバはさらに、回転可能な複数の磁石を備える磁場発生装置680を含むことができる。一実施態様では、図6に示されているように、磁場発生装置680が、共通の板666上に取り付けられた回転可能な磁石の2つのセット662、664を備え、これらの2つの磁石セットは、スパッタリングターゲット100の裏で中心軸を軸に回転することができる。
回転可能な磁石の第1のセット662は、第1の磁束または磁場方向を有する1つまたは複数の中心磁石670、および第2の磁束または磁場方向を有する1つまたは複数の周囲磁石672を備える。一実施態様では、第1の磁束と第2の磁束の比が少なくとも約1:2、例えば約1:3〜約1:8、または約1:5である。このことは、周囲磁石672からの磁場が、基板602に向かってチャンバ600内へより深く延びることを可能にする。一例では、回転可能な磁石の第1のセット662が、第2の磁場方向を有する一組の周囲磁石672によって取り囲まれた第1の磁場方向を有する一組の中心磁石670を備える。この第2の磁場方向は、例えば、極性の向きが中心磁石670の極性の向きとは反対になるように周囲磁石672を配置することによって発生させることができる。
図6の実施態様は、回転可能な磁石のより大きな第2のセット664を示す。回転可能な磁石の第2のセット664は、第1の磁束または磁場方向を有する中心磁石674、および第2の磁束または磁場方向を有する周囲磁石676を備える。一実施態様では、第1の磁束と第2の磁束の比が約1:1である。
磁場発生装置680は、回転可能な磁石のセット662、664がその上に取り付けられた共通の板666を回転させるモータ682および回転軸684を備える。この回転システムは、回転可能な磁石のセット662、664を、約60〜約120rpm、例えば約80〜約100rpmで回転させる。一実施態様では、回転可能な磁石のセット662、664がNdFeBを含む。回転可能な磁石の第1のセット662は、スパッタリングターゲット100のエッジを走査して、高度にイオン化されたスパッタ束を生成するために使用される。回転可能な磁石の第2のセット664は、スパッタリングターゲット100の中心領域および周囲領域の付近にイオン衝撃束を生成するために使用される。回転可能な磁石のより大きなセットまたは第2のセット664をオンにして、スパッタリングターゲットの中心および周縁付近に再堆積した材料を取り除くことができる。変化する回転磁場をスパッタリング面134付近に提供することに加えて、磁場発生装置680および回転可能な磁石のセット662、664は、熱伝達流体を押したり撹拌したりし、それによってハウジング660内の熱伝達流体を循環させる。
スパッタリングターゲット100に送達される大量の電力に対抗するため、スパッタリングターゲット100の裏を、裏側冷却材チャンバに対して密封することができる。この裏側冷却材チャンバはハウジング660とは別個とすることができ、または、図6に示されているように、冷却材チャンバとハウジング660を、統合された単一のチャンバとすることもできる。熱伝達流体690、例えば冷却された脱イオン水または他の冷却液を含む熱伝達流体690を、冷却材チャンバの内部で循環させて、スパッタリングターゲット100を冷却する。磁場発生装置680は通常、熱伝達流体690中に浸されており、回転軸684は、ロータリシール686を通って裏側チャンバを通過する。
チャンバ600はコントローラ692によって制御され、コントローラ692は、チャンバ600内の基板602を処理するようにチャンバ600の構成要素を動作させる命令セットを有するプログラムコードを備える。コントローラ692は例えば、基板支持体620および基板輸送機構を動作させる基板位置決め命令セット、チャンバ600へのスパッタリングガスの流量をセットするようにガス流量制御弁644を動作させるガス流量制御命令セット、チャンバ600内の圧力を維持するように絞り弁654を動作させるガス圧制御命令セット、ガスに通電する電力レベルをセットするようにガスエナジャイザを動作させるガスエナジャイザ制御命令セット、基板602または壁608の温度をセットするように、ペデスタル630または壁608の中の温度制御システム(図示せず)を制御する温度制御命令セット、およびチャンバ600内のプロセスを監視するプロセス監視命令セットを含む、プログラムコードを備えることができる。
このスパッタリングプロセスを使用して、チタンまたはチタン化合物を含む層を基板上に堆積させることができる。これらのチタン層は単独で使用することができ、または他の層と組み合わせて使用することもできる。例えば、024スパッタされたチタン層をバリア層として使用することができる。例えば、積み重ねられたTi/TiN層はしばしば、ライナ(liner)バリア層として使用され、また、トランジスタのソースおよびドレインへの接点を提供するために使用される。他の例では、シリコンウエハ上にチタン層を堆積させ、そのチタン層のシリコンと接触した部分を、アニールによってケイ化チタン層に転化させる。他の構成では、基板602上にチタンをスパッタ堆積させ、次いでその基板を酸化チャンバに移し、酸素環境中でチタンを加熱することによりチタンを酸化して酸化チタンを形成することによって形成された酸化チタン層を、金属導体の下の拡散バリア層が含む。酸化チタンは、チタンがスパッタされている間に酸素ガスをチャンバに導入することによって堆積させることもできる。窒化チタンは、チタンをスパッタリングしている間に窒素含有ガスをチャンバに導入することによる反応性スパッタリング法によって堆積させることができる。
本開示を、その好ましいある種の実施態様に関して説明したが、他の実施態様も可能である。例えば、スパッタリングターゲット100のスパッタリング板120およびバッキング板110は本明細書に記載された材料以外の材料から製作することもでき、他の形状およびサイズを有することもできる。したがって、添付の特許請求項の趣旨および範囲を、本明細書に含まれている好ましい実施態様の記述だけに限定すべきではない。
以上の説明は本開示の実施態様を対象としているが、本開示の基本的な範囲を逸脱することなく本開示の他の追加の実施態様を考案することができる。本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

Claims (15)

  1. スパッタリングチャンバ用のスパッタリングターゲットであって、
    半径方向内側領域、半径方向中央領域および半径方向外側領域を有する裏側表面を備えるスパッタリング板であり、前記裏側表面が、
    互いから間隔を置いて配置された複数の円形溝、ならびに
    前記円形溝を横切り、前記スパッタリング板の前記半径方向内側領域から前記半径方向外側領域まで延びる少なくとも1つの弧状チャネル
    を有するスパッタリング板と、
    前記スパッタリング板に取り付けられた環形バッキング板であり、前記スパッタリング板の前記裏側表面を露出させる開環を画定する環形バッキング板と
    を備えるスパッタリングターゲット。
  2. 前記円形溝が同心の溝である、請求項1に記載のスパッタリングターゲット。
  3. 前記円形溝が、約20〜約30の溝を含む、請求項2に記載のスパッタリングターゲット。
  4. 前記円形溝の全てが、前記裏側表面の前記半径方向中央領域に位置する、請求項1に記載のスパッタリングターゲット。
  5. 前記裏側表面が、少なくとも8つの弧状チャネルを有する、請求項1に記載のスパッタリングターゲット。
  6. 前記弧状チャネルが、前記裏側表面の中心から測定された約30〜約90度の角度だけ互いから離隔されている、請求項5に記載のスパッタリングターゲット。
  7. 前記バッキング板が銅とクロムの合金を含む、請求項1に記載のスパッタリングターゲット。
  8. 前記バッキング板が、025Al0.5Cu、Al1.0Si、Al0.5Cu1.0Si、純アルミニウム、銅、クロム、チタン、タングステン、モリブデン、コバルト、タンタル、Li−P−O−N、ゲルマニウム、GeS2、シリコン、SiO2、石英およびこれらの組合せの中から選択された材料を含む、請求項1に記載のスパッタリングターゲット。
  9. 前記スパッタリング板がチタンまたは窒化チタンからなる、請求項8に記載のスパッタリングターゲット。
  10. 前記スパッタリング板の前記裏側表面の付近に熱伝達流体を保持することができる熱交換器ハウジングと、前記ハウジング内の回転可能な複数の磁石とをさらに備える、請求項1に記載のスパッタリングターゲット。
  11. スパッタリングチャンバであって、
    前記スパッタリングチャンバ内に取り付けられたスパッタリングターゲットであり、
    半径方向内側領域、半径方向中央領域および半径方向外側領域を有する裏側表面を備えるスパッタリング板であり、前記裏側表面が、
    互いから間隔を置いて配置された複数の円形溝、ならびに
    前記円形溝を横切り、前記スパッタリング板の前記半径方向内側領域から前記半径方向外側領域まで延びる少なくとも1つの弧状チャネル
    を有するスパッタリング板と、
    前記スパッタリング板に取り付けられた環形バッキング板であり、前記スパッタリング板の前記裏側表面を露出させる開環を画定する環形バッキング板と
    を備えるスパッタリングターゲットと、
    前記スパッタリングターゲットと向い合せに位置する基板支持体と、
    前記スパッタリングチャンバにガスを導入するガス分配装置と、
    前記ガスに通電して、スパッタリングターゲットをスパッタするプラズマを形成するガスエナジャイザと、
    スパッタリングチャンバからガスを排出する排気口と
    を備えるスパッタリングチャンバ。
  12. 前記円形溝が同心の溝である、請求項11に記載のスパッタリングチャンバ。
  13. 前記円形溝が全て、前記裏側表面の前記半径方向中央領域に位置する、請求項12に記載のスパッタリングチャンバ。
  14. 前記裏側表面が、少なくとも約8つの弧状チャネルを有する、請求項11に記載のスパッタリングチャンバ。
  15. 前記弧状チャネルが、前記裏側表面の中心から測定された約30〜約90度の角度だけ互いから離隔されている、請求項11に記載のスパッタリングチャンバ。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018207577A1 (ja) * 2017-05-09 2018-11-15 富士フイルム株式会社 成膜装置および圧電膜の成膜方法
JP2021505770A (ja) * 2017-12-11 2021-02-18 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated 改善されたターゲット冷却構成を有するマグネトロン
JP2021049493A (ja) * 2019-09-25 2021-04-01 芝浦機械株式会社 表面処理装置

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9779920B2 (en) 2013-08-14 2017-10-03 Applied Materials, Inc. Sputtering target with backside cooling grooves
EP3098332B1 (en) * 2014-01-21 2019-10-16 Sumitomo Chemical Company, Limited Sputtering target
US10497606B2 (en) * 2015-02-09 2019-12-03 Applied Materials, Inc. Dual-zone heater for plasma processing
US10586718B2 (en) * 2015-11-11 2020-03-10 Applied Materials, Inc. Cooling base with spiral channels for ESC
US10640865B2 (en) 2016-09-09 2020-05-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Substrate processing apparatus and method for manufacturing semiconductor device using the same
JP7270540B2 (ja) * 2016-10-14 2023-05-10 エヴァテック・アーゲー スパッタリングソース
CN107805790B (zh) * 2017-11-14 2024-07-12 有研亿金新材料有限公司 一种高比表面积的靶材组件及其制造方法
USD868124S1 (en) 2017-12-11 2019-11-26 Applied Materials, Inc. Target profile for a physical vapor deposition chamber target
CN108204902B (zh) * 2018-01-12 2019-03-08 北京航空航天大学 带筒体双层防溅射分子沉及其冷却方法
CN107976328B (zh) * 2018-01-12 2019-03-08 北京航空航天大学 防溅射分子沉骨架
WO2019225472A1 (ja) * 2018-05-21 2019-11-28 株式会社アルバック スパッタリングターゲット及びその製造方法
TWI672387B (zh) * 2018-08-28 2019-09-21 住華科技股份有限公司 濺射靶材及其使用方法
RU2699702C1 (ru) * 2019-02-07 2019-09-09 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) Распыляемый блок магнетрона для осаждения пленок твердых растворов TixW1-xO3
JP7509790B2 (ja) * 2019-02-11 2024-07-02 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド パルスpvdにおけるプラズマ改質によるウエハからの粒子除去方法
CN112853286A (zh) 2019-11-12 2021-05-28 应用材料公司 压电膜的物理气相沉积
CN113013008B (zh) * 2019-12-19 2024-06-07 中微半导体设备(上海)股份有限公司 电感耦合型等离子处理设备及其盖体、介电窗温控方法
CN112518256A (zh) * 2020-11-30 2021-03-19 宁波江丰电子材料股份有限公司 一种环形背板的加工方法
JP2023029111A (ja) * 2021-08-20 2023-03-03 Ktx株式会社 成形用金型及びその製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005307351A (ja) * 2004-04-23 2005-11-04 Heraeus Inc スパッタ・ターゲット、スパッタ・ターゲット・アセンブリ及びそれらの製造方法
US20090090620A1 (en) * 2007-10-05 2009-04-09 Applied Materials, Inc. Sputtering target with grooves and intersecting channels
JP2010537043A (ja) * 2007-08-13 2010-12-02 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド 結合したターゲットアセンブリ用のターゲット設計および関連方法、その製造および使用の方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5009765A (en) * 1990-05-17 1991-04-23 Tosoh Smd, Inc. Sputter target design
US5487822A (en) * 1993-11-24 1996-01-30 Applied Materials, Inc. Integrated sputtering target assembly
US5687600A (en) * 1994-10-26 1997-11-18 Johnson Matthey Electronics, Inc. Metal sputtering target assembly
US5529673A (en) * 1995-02-17 1996-06-25 Sony Corporation Mechanically joined sputtering target and adapter therefor
US5738770A (en) * 1996-06-21 1998-04-14 Sony Corporation Mechanically joined sputtering target and adapter therefor
US6117281A (en) 1998-01-08 2000-09-12 Seagate Technology, Inc. Magnetron sputtering target for reduced contamination
EP1339100A1 (en) * 2000-12-01 2003-08-27 Ebara Corporation Inspection method and apparatus using electron beam, and device production method using it
KR101179726B1 (ko) * 2001-11-14 2012-09-04 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 스퍼터링 및 재스퍼터링을 위한 자기-이온화 및 유도 결합 플라즈마
US20070141857A1 (en) 2002-10-24 2007-06-21 Strothers Susan D Target designs and related methods for enhanced cooling and reduced deflection and deformation
US20060032740A1 (en) 2004-08-16 2006-02-16 Williams Advanced Materials, Inc. Slotted thin-film sputter deposition targets for ferromagnetic materials
TW200706670A (en) * 2004-08-16 2007-02-16 Williams Advanced Materials Inc Slotted thin-film sputter deposition targets for ferromagnetic materials
US7691240B2 (en) 2005-05-02 2010-04-06 Honeywell International Inc. Target assemblies, targets, backing plates, and methods of target cooling
JP5403852B2 (ja) * 2005-08-12 2014-01-29 株式会社荏原製作所 検出装置及び検査装置
US8647484B2 (en) * 2005-11-25 2014-02-11 Applied Materials, Inc. Target for sputtering chamber
KR100870485B1 (ko) * 2006-10-18 2008-11-26 한국건설기술연구원 광섬유 센서를 이용한 신축성 구조부재
US8968536B2 (en) 2007-06-18 2015-03-03 Applied Materials, Inc. Sputtering target having increased life and sputtering uniformity
US8133368B2 (en) 2008-10-31 2012-03-13 Applied Materials, Inc. Encapsulated sputtering target
CN102224561B (zh) * 2008-11-24 2014-12-31 欧瑞康先进科技股份有限公司 射频溅射配置
JP5502442B2 (ja) 2009-02-26 2014-05-28 キヤノンアネルバ株式会社 マグネトロンスパッタカソード、マグネトロンスパッタ装置及び磁性デバイスの製造方法
CN201999986U (zh) * 2011-01-21 2011-10-05 许舒华 具冷却流道的背板结构
CN102560401A (zh) * 2012-03-01 2012-07-11 上海福宜新能源科技有限公司 大功率密度的磁控溅射阴极
US9779920B2 (en) * 2013-08-14 2017-10-03 Applied Materials, Inc. Sputtering target with backside cooling grooves

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005307351A (ja) * 2004-04-23 2005-11-04 Heraeus Inc スパッタ・ターゲット、スパッタ・ターゲット・アセンブリ及びそれらの製造方法
JP2010537043A (ja) * 2007-08-13 2010-12-02 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド 結合したターゲットアセンブリ用のターゲット設計および関連方法、その製造および使用の方法
US20090090620A1 (en) * 2007-10-05 2009-04-09 Applied Materials, Inc. Sputtering target with grooves and intersecting channels

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018207577A1 (ja) * 2017-05-09 2018-11-15 富士フイルム株式会社 成膜装置および圧電膜の成膜方法
JPWO2018207577A1 (ja) * 2017-05-09 2020-03-12 富士フイルム株式会社 成膜装置および圧電膜の成膜方法
JP2021505770A (ja) * 2017-12-11 2021-02-18 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated 改善されたターゲット冷却構成を有するマグネトロン
JP7451404B2 (ja) 2017-12-11 2024-03-18 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 改善されたターゲット冷却構成を有するマグネトロン
JP2021049493A (ja) * 2019-09-25 2021-04-01 芝浦機械株式会社 表面処理装置
JP7430504B2 (ja) 2019-09-25 2024-02-13 芝浦機械株式会社 表面処理装置

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WO2015023585A1 (en) 2015-02-19
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