JP2018523752A - 感熱結合された金属ターゲットの冷却及び利用の最適化 - Google Patents

Abstract

スパッタリング源が記載される。スパッタリング支持体は、ターゲット受容面、及びターゲット受容面と反対側の更なる面を有するバッキング支持体と、更なる面に隣接して設けられる少なくとも１つの磁石アセンブリとを含み、バッキング支持体のターゲット受容面が少なくとも１つの凹部を有しており、凹部が磁石アセンブリの反対側に設けられている。
【選択図】図１Ａ

Description

本明細書に記載の実施形態は、ターゲットからのスパッタリングによる層堆積に関する。本明細書に記載の実施形態は、特にバッキング支持体を有するスパッタリング源、及びスパッタリング源を操作するための方法に関し、更に基板のスパッタ堆積のための装置に関する。

基板に薄い層を堆積させるための技術は、特に、化学気相堆積（ＣＶＤ）、及び物理的気相堆積（ＰＶＤ）としても知られているスパッタリング堆積である。例えば、スパッタリングは、金属の薄層のような薄層を堆積させるために使用することができる。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、基板への堆積対象となる材料から成るスパッタリングターゲットから輸送される。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、ターゲット面からターゲット材料の原子を除去するのに十分なエネルギーでターゲット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。スパッタリングされた原子は、基板上に堆積しうる。スパッタリングされた原子は、プラズマ内のガス、例えば、窒素又は酸素などと反応し、例えば材料の酸化物、窒化物又は酸窒化物を基板上に堆積させうる。これは、反応性スパッタリングと称することができる。

ＰＶＤプロセスにおいて、スパッタ材料、即ち、基板上に堆積する材料は、様々な方法で配置されうる。例えば、ターゲットは、堆積される材料から作られてもよく、堆積する材料が固定されるバッキング要素を有してもよい。堆積する材料を含むターゲットは、堆積チャンバ内の予め決められた位置で支持又は固定されうる。

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が存在する。平面スパッタリングターゲットと回転スパッタリングターゲットは両方とも、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、平面ターゲットよりも活用度が高く、動作時間が長い。更に、回転スパッタリングターゲットは、特に大面積基板処理で有用でありうる。しかしながら、平面のスパッタリングターゲットはまた、大面積基板処理に使用されてもよい。この場合、スパッタリング材料の多数のタイルは、単一のターゲットバッキング板に個別に結合されてもよい。

コーティングされた材料は、様々な用途や技術分野で使用することができる。例えば、半導体デバイス又はより小さい携帯用バッテリ駆動デバイス用の薄膜バッテリの生成など、マイクロエレクトロニクス分野に用途がある。また、ディスプレイ用基板もＰＶＤプロセスによってコーティングされることが多い。更なる用途には、絶縁パネル、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）パネル、ＴＦＴ付き基板、カラーフィルタなどがある。

スパッタリング中に、プラズマ（イオン、電子）は、１９〜６０ｋＷのエネルギーをターゲット面に移送しうる。したがって、ターゲットは熱負荷を受ける。ターゲットが、例えば、アルカリ金属又はアルカリ土類金属などの感熱材料から作られている場合、ターゲット材料の溶融解及び／又は蒸発（例えば、リチウムは、１８０℃の溶融点を有している）を回避するために、熱負荷が分散される必要がある。上記に鑑み、ターゲットには、冷却チャネルが設けられているターゲット層用のバッキング支持体が常に提供される。

したがって、ターゲットとそのバッキング支持体との間の最適化された熱伝達、及びターゲット材料の良好な利用が継続的に必要になる。

上記に鑑み、請求項１、９及び１４の独立請求項によるスパッタリング源、スパッタリング源を操作するための方法及び基板のスパッタ堆積のための装置が提供される。本開示の実施形態の更なる態様、利点、及び特徴は、従属請求項、明細書、及び添付図面から明らかである。

１つの態様によれば、スパッタリング源が設けられる。スパッタリング支持体は、ターゲット受容面、及びターゲット受容面と反対側の更なる面を有するバッキング支持体と、更なる面に隣接して設けられる少なくとも１つの磁石アセンブリであって、バッキング支持体のターゲット受容面が少なくとも１つの凹部を有しており、凹部が磁石アセンブリの反対側に設けられている、少なくとも１つの磁石アセンブリとを含む。

別の態様によれば、スパッタリング源を操作するための方法が提供される。方法は、磁石アセンブリを設けることと、ターゲット受容面、及びターゲット受容面と反対側の更なる面を有するバッキング支持体を設けることであって、バッキング支持体のターゲット受容面が少なくとも１つの凹部を有しており、凹部が磁石アセンブリの反対側に設けられている、設けることとを含む、方法。

別の態様によれば、基板のスパッタ堆積のための装置が提供される。装置は、基板のスパッタ堆積のために構成された真空チャンバと、スパッタリング源とを含む。スパッタリング支持体は、ターゲット受容面、及びターゲット受容面と反対側の更なる面を有するバッキング支持体と、更なる面に隣接して設けられる少なくとも１つの磁石アセンブリとを含み、バッキング支持体のターゲット受容面が少なくとも１つの凹部を有しており、凹部が磁石アセンブリの反対側に設けられている。

本開示はまた、本開示に記載の方法を実施するための装置を対象とし、本開示に記載の各方法の特徴を実施するための装置部分を含む。これらの方法の特徴は、ハードウェア構成要素を用いて、適切なソフトウェアによってプログラミングされたコンピュータを用いて、この２つの任意の組合せによって、又は、それ以外の任意の方法で実施されうる。更に、本開示はまた、装置の動作を説明する方法も対象とする。これは、装置のすべての機能を実行するための方法を含む。

本開示の実施形態の上記の特徴を詳細に理解することができるように、本明細書に記載の実施形態を参照することによって、先ほど簡単に概説した実施形態をより具体的に説明することができる。添付の図面は、本開示の実施形態に関連し、以下で説明される。

本明細書に記載の実施形態によるスパッタリング源の断面図を示す。 本明細書に記載の実施形態によるバッキング支持体の斜視図を示す。 本明細書に記載の実施形態による、ターゲット材料を含むスパッタリング源の断面図を示す。 本明細書に記載の実施形態による、多数のターゲットタイルを含むスパッタリング源の断面図を示す。 本明細書に記載の実施形態による、多数のターゲットタイルを含むスパッタリング源の断面図を示す。 本明細書に記載の実施形態による、基板のスパッタ堆積のための堆積装置の概略図を示す。 本明細書に記載の実施形態による、スパッタリング源を操作するための方法を図示するフローチャートを示す。

ここから、本開示の種々の実施形態が詳細に参照されることになり、そのうちの一又は複数の例が図示される。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。各実施例は、本開示の実施形態の説明のために提供されているのであって、本開示を限定することを意図しているのではない。更に、１つの実施形態の一部として図示及び説明されている特徴は、更なる実施形態を得るために、他の実施形態で用いられてもよく、又は他の実施形態と併用されてもよい。本明細書は、このような修正及び改変を含むことが意図されている。

本明細書に記載されたスパッタリング源は、バッキング支持体及び磁石アセンブリを含むアセンブリを指す。スパッタリングされるターゲット材料は、バッキング支持体に加えられる。バッキング支持体は、プレート、シリンダ、チューブ又は他の構造でありうる。本明細書で使用されるように「スパッタリング源」という用語は、スパッタ堆積装置に装着されるように適合され、かつスパッタリング用のターゲット材料を含みうる任意の電極アセンブリを指す。本明細書で使用される「ターゲット」という用語は、基板に堆積される材料を含むターゲット材料又はターゲットタイルを指す。

平面のスパッタリング源について、バッキング構造の表面及びターゲット材料の上面は、特に一次元で、平坦でありうる。要するに、ターゲット材料及びバッキング構造は、特に一次元で、バッキング構造の長さにそって一定の厚さを有し得る。例えば、ターゲットは、平面のターゲットでありうる。更に、平面のターゲットは、ドッグボーン構造（ｄｏｇ−ｂｏｎｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有することがあり、要するに、レーストラックが回転するマグネトロンのエリアで、ターゲットの厚さを増加させることができる。

本明細書に記載の実施形態によれば、固体状の界面に類似の熱伝達界面は、ターゲットとバッキング支持体、即ち、ターゲットを支持するための支持体との間に設けることができる。熱伝導界面は、熱膨張方向に対して垂直な接触面を使用することによって提供されよう。

この熱伝導の背後にある物理的性質は、例えば、ターゲット又はターゲットタイルなどのるつぼが加熱される場合に膨張しうることである。この場合、ターゲットの熱膨張は、既存のプラズマによって引き起こされることがある。この熱膨張に基づき、ターゲット材料とバッキング支持体との間の熱界面が作り出されることがある。ターゲットが熱くなればなるほど、バッキング支持体上により多くの圧力がかかることになりうる。高圧で、熱伝導は、固体材料の熱伝導に接近しうる。ターゲット材料とバッキング支持体との間の接触が最適化されない場合、ターゲット材料はより熱くなり、熱膨張がより大きくなりうる。先ほど説明したように、ターゲットは、したがって、バッキングサポートとのより良好な熱伝導を作り出しうる。結果として、ターゲット材料は、良好に冷却される。

本明細書に記載の実施形態は、スパッタリングプロセス用のターゲット材料として使用されるとき、感熱材料、例えば、アルカリ金属又はアルカリ土類金属などに関係する。特に、本明細書に記載の実施形態は、スパッタリングプロセス用のターゲット材料として使用されるとき、リチウムに関係する。リチウムの幾つかの特性、例えば、湿度及び／又は空気への曝露に対する感度などは、比較的柔軟性及び可鍛性があり、比較的低い溶融点を有しており、これらの特性により、リチウムは、リチウムスパッタターゲットの製造及びスパッタリングプロセスにおけるそれらターゲットの使用のための挑戦的な材料となっている。例えば、周囲空気の酸化蒸気、特にＨ_２Ｏへの曝露、並びに真空チャンバ開放後の作業員との接触は、最小限に留めるべきである。

他のアルカリ金属と比較して、リチウムは、エネルギー密度の高いバッテリ及び蓄電池の製造に適しているため、特に注目されている。例えば、これらのバッテリは、産業輸送車両、又はラップトップコンピュータ、電話及び他の電子デバイスのバッテリにとって注目に値する。

ターゲットが感熱材料で作られる場合、材料は溶融解し、及び／又はスパッタリングプロセス中にターゲットにより受容される熱負荷が正しく分散されないと、バックプレートへの粘着力が乏しくなることがある。本明細書で使用されるような「感熱材料」という用語は、低い溶融点、即ち２５℃から６５０℃までの溶融点を有する材料を指す。特に、感熱材料は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属から成る群から選択されうる。より具体的には、感熱ターゲット材料は、リチウムでありうる。

本明細書に記載の実施形態は、更に使用されうる、他の金属及び金属合金スパッタリングターゲット、例えば、高純度アルミニウム合金、銅、チタン、モリブデンスパッタリングターゲットなどにも更に関係する。

幾つかのターゲット材料について、特に感熱材料では、ターゲット材料の冷却及びターゲット材料のバック支持体への結合が、他の材料を使用するのに比べ難しいことがある。上記に鑑み、冷却の１つの尺度は、ターゲットのバッキング支持体に対する熱伝導を高めるために、上記物理的プロセスを使用することであろう。これは、自己安定化システムである。冷たいターゲットは、即ち更に冷却せずに、バッキング支持体との結合接触のみにより冷却されるだろう。ターゲットが熱くなればなるほど、ターゲットの熱膨張により、バッキング支持体上により多くの圧力が生じることになりうる。したがって、ターゲットは、バッキング支持体とのより良好な熱伝導を作り出す。結果として、ターゲット材料は、良好に冷却される。

図１Ａは、スパッタリング源１００の断面図を示す。本開示の実施形態によれば、スパッタリング源は、バッキング支持体１０２を有しうる。バッキング支持体は、ターゲット受容面、及びターゲット受容面と反対側の更なる面を有しうる。スパッタリング源は、更なる面１１０に隣接して提供された少なくとも１つの磁石アセンブリ１１５を更に備え得る。図１Ａに示されるように、バッキング支持体のターゲット受容面１１２は、少なくとも１つの凹部１２０を有しうる。凹部は、磁石アセンブリの反対側に設けられうる。したがって、スパッタリング源は、凹部に作り出される熱界面に起因して、ターゲット材料とバッキング支持体との間により良好な熱界面を有しうる。結果として、ターゲット材料は、最適化された方法で冷却することができる。

本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる異なる実施形態によれば、バッキング支持体１０２は、銅又はチタンなどの金属、ステンレス鋼などの合金、及びこれらの任意の組み合わせから成る群から選択された材料から作られうる。特に、銅は、良好な（４００Ｗ／ｍ．Ｋ）を有するため、使用されうる。

上記のように、スパッタリング源は、増加した堆積速度を得るために、磁石アセンブリ１１５を含みうる。本明細書に記載の実施形態によれば、磁石アセンブリは、凹部の高さに配置されてもよく、磁気的に強化されたスパッタリングのために磁場を提供しうる。更なる実施形態によれば、磁石アセンブリは、更なる面でバッキング支持体に取り付けられてもよい。

図１Ｂは、図１Ａのバッキング支持体１０２の斜視図である。バッキング支持体のターゲット受容面１１２は、少なくとも１つの凹部１２０を有しうる。図１Ｂから分かるように、バッキング支持体の凹部は、長方形の形状を有し、バッキング支持体の深さＤに沿って延びうる。磁石アセンブリ（図示されず）は、更なる面１１０に隣接して設けられうる。凹部は、磁石アセンブリの反対側に設けられうる。

本開示の実施形態によれば、スパッタリング源は、スパッタリング対象のターゲット材料を含みうる。図１Ｃを参照すると、ターゲット材料１０４を含む図１Ａのスパッタリング源１００の上面図が示される。ターゲット受容面１１２は、ターゲット材料１０４を保持するように構成されうる。ターゲット受容面は、ターゲット材料に面しており、基板が載置されるのと同じ方向にありうる。更なる面１１０は、ターゲット受容面と反対側にありうる。更なる面は、磁石アセンブリ１１５に面しており、基板が載置されるのと反対方向にありうる。

本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる更なる実施形態によれば、スパッタリング源は、平面スパッタリング源であり、バッキング支持体は、バッキング板でありうる。

図１Ｃから分かるように、バッキング支持体の凹部に対向する領域のターゲット材料の厚さＴは、バッキング支持体の凹部から離れた領域のターゲット材料の厚さＲを上回る。バッキング支持体の凹部に対向する領域は、磁石アセンブリの前にあるので、プラズマ活性が高い領域でありうる。したがって、ターゲット材料の侵食は、この追加的厚さに基づき、より深くなる可能性がある。結果として、ターゲット材料が良好に利用される。

加えて、バッキング支持面は凹部を有し、ターゲット結合面は突起部を有するため、ターゲットは、プラズマ活性エリアで厚さがより大きくなることがある。したがって、ターゲット材料の侵食は、この追加的厚さに基づき、より大きくなる可能性がある。結果として、ターゲット材料が良好に利用される。

更に、バッキング支持体に凹部があると、スパッタリング源には、ターゲット材料とバッキング支持体との間に熱界面が提供される。したがって、スパッタリング源は、ターゲット材料とバッキング支持体との間により良好な熱界面を有しうる。結果として、ターゲット材料は、最適化された方法で冷却することができる。

本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる更なる実施形態によれば、バッキング支持体の凹部に対応する領域におけるターゲット材料の厚さは、２ｍｍから４０ｍｍの範囲であり、特に、バッキング支持体の凹部に対応する又は凹部に対向する領域のターゲット材料の厚さは、５ｍｍから３０ｍｍの範囲であり、より具体的には、バッキング支持体の凹部に対応する又は凹部に対向する領域のターゲット材料の厚さは、５ｍｍから２０ｍｍの範囲でありうる。

更なる実施形態によれば、バッキング支持体の凹部に対向する領域のターゲット材料の厚さＴとバッキング支持体の凹部から離れた領域のターゲット材料の厚さＲとの差は、１ｍｍ以上、とりわけ差は３ｍｍ以上、より具体的には、差は５ｍｍ以上でありうる。

更なる実施形態によれば、ターゲット材料は、バッキング支持体の凹部に係合するように構成された突起部を有しうる。ターゲット材料は、バッキング支持体の凹部に押し込むのではなく、バッキング支持体のターゲット受容面１１２に載置すればよい。ターゲット受容面にターゲット材料を提供するために、突起部のサイズは、バッキング支持体の凹部よりわずかに小さく、例えば、０．２５ｍｍから０．６ｍｍほど小さくすればよい。より小さな突起サイズを有することにより、ターゲット材料は、例えば、摩擦問題を生じることなく、バッキング支持体により簡単に装着することができる。

図１Ｃから分かるように、ターゲット材料の突起部とバッキング支持体の凹部は、長方形の形状を有しうる。本実施形態によれば、スパッタリングプロセス開始前、突起部のサイズは、バッキング支持体の凹部よりも小さいことがある。より小さな突起サイズを有することにより、ターゲット材料は、バッキング支持体により簡単に装着することができる。スパッタリングプロセス中に、高出力イオンがターゲット材料に向かって加速し、ターゲット材料は、高熱負荷を受ける。熱負荷は、ターゲットの熱膨張を引き起こすことがある。この熱膨張に基づき、ターゲット材料の突起部は、バッキング支持体の凹部にぴったり一致し、例えば、突起部がバッキング支持体の凹部に押し込まれる。この結果、ターゲット材料とバッキング支持体の凹部との間で熱界面が作り出され又は改善される。この熱界面において、ターゲット材料とバッキング板との間に熱伝導が起こりうる。凹部で圧力が高くなればなるほど、熱伝導が良好になりうる。

上記に鑑み、本明細書に記載のスパッタリング源は、ターゲット材料とバッキング支持体との間に良好な熱伝導を有しうる。結果として、ターゲット材料は、改良された方法で冷却することができる。上記のように、特にターゲットが感熱材料から作られるときに、ターゲット材料の溶融解及び／又は蒸発を回避するために、ターゲット材料が冷却されることがある。更に、バッキング支持体に凹部があると、ターゲットは、プラズマ活性のエリアの厚さがより大きくなる。したがって、ターゲット材料の侵食は、この追加的厚さに基づき、より深くなる可能性がある。結果として、ターゲット材料が良好に利用される。

本開示の実施形態によれば、凹部１２０は、幅Ｗを有しうる。幅は、ターゲット材料の突起部の下面に平行でありうる。凹部の幅Ｗは、摩擦問題を生じることなく、ターゲット材料がバッキング支持体に装着可能になるほど十分に大きい。凹部の幅Ｗはまた、バッキング支持体の凹部に対向する領域でターゲット材料の深い侵食溝を実現できるほど十分に大きい。深い侵食溝は、ターゲット材料の良好な利用を提供する。本開示の特定の実施形態によれば、凹部の幅は、磁石アセンブリの幅の少なくとも１００％であり、特に、凹部の幅は、磁石アセンブリの幅の少なくとも１５０％であり、より具体的には、凹部の幅は、磁石アセンブリの幅の少なくとも２００％でありうる。

更なる実施形態によれば、凹部は、第２の面１３５に対向する第１の面１３０を有しうる。凹部の第１の面は、凹部の第２の面と平行でありうる。より具体的には、第１の面は、第２の面に対して、０°から１０°の傾斜を有しうる。長方形又は本質的に長方形の構造を有する凹部は、ターゲット材料とバッキング支持体との間に良好な熱界面を提供する。したがって、ターゲットは、バッキング支持体とのより良好な熱伝導を作り出す。結果として、ターゲット材料は、良好に冷却される。

多数のターゲットタイルを備えるスパッタリング源の上面図が、図２Ａに示される。本明細書で使用されるように、「ターゲットタイル」という用語は、スパッタリング対象であるターゲット材料のタイルを指す。本開示の実施形態によれば、スパッタリング源は、バッキング支持体を有しうる。バッキング支持体は、ターゲット受容面、及びターゲット受容面と反対側の更なる面を有しうる。バッキング支持体は、ターゲット受容面で一又は複数のターゲットタイルを受容するように構成されうる。

図２Ａで示されるように、スパッタリング源２００は、バッキング支持体１０２に設けられる２つのターゲットタイル１０４ａ、１０４ｂを有しうる。スパッタリング源は、２つの磁石アセンブリ１１５ａ、１１５ｂを更に備えうる。本開示の実施形態によれば、バッキング支持体は、２つの凹部１２０ａ、１２０ｂを有しうる。凹部は、磁石アセンブリ１１５ａ、１１５ｂの反対側に設けられうる。特定の実施形態によれば、凹部１２０ａは、磁石アセンブリ１１５ａの反対側に設けられ、凹部１２０ｂは、磁石アセンブリ１１５ｂの反対側に設けられうる。

本明細書の実施形態によれば、図２Ａのスパッタリング源は、平面のスパッタリング源であり、バッキング支持体は、バッキング板でありうる。上記のように、平面のスパッタリング源はまた、大面積基板処理に使用されてもよい。その場合、スパッタリング材料の多数のタイルは、単一のバッキング板に個別に結合されてもよい。本明細書の実施形態によれば、スパッタリング源は、一又は複数のターゲットタイルを支持する単一のバッキング板、即ち、一片のバッキング板構造を備えうる。

先ほど概説したように、スパッタリングプロセス中に、プラズマからの荷電イオンは、ターゲット材料の表面に衝撃を与えることがある。これらの衝撃により、ターゲット材料が更により厚くなりうる。熱を起因として、突起部がバッキング支持体の凹部と接触し、ターゲット材料とバッキング支持体との間に熱界面を作り出すように、ターゲット材料は熱膨張しうる。この熱膨張に基づき、ターゲット材料の突起部は、バッキング支持体の凹部にぴったり一致する、及び／又は突起部がバッキング支持体の凹部に押し込まれる。ターゲット材料とバッキング支持体の凹部との間で熱界面が作り出されることがある。この熱界面において、ターゲット材料とバッキング板との間に熱伝導が起こりうる。凹部で圧力が高くなればなるほど、熱伝導が良好になりうる。

したがって、本書に記載のスパッタリング源は、凹部に作り出される熱界面に起因して、ターゲット材料とバッキング支持体との間により良好な熱界面を有しうる。結果として、ターゲット材料は、最適化された方法で冷却することができる。上記のように、特にターゲットが感熱材料から作られるときに、ターゲット材料の溶融解及び／又は蒸発を回避するために、ターゲット材料が冷却されることがある。

本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる更なる実施形態によれば、スパッタリングプロセス中に、ターゲットタイル１０４ａが熱膨張し、ターゲットタイルの突起部がバッキング支持体の凹部１２０ａに接触し、ターゲット材料とバッキング支持体との間に２つの熱界面２０５を作り出すことがある。同様に、スパッタリングプロセス中に、ターゲットタイルの突起部がバッキング支持体の凹部１２０ｂと接触し、ターゲット材料とバッキング支持体との間に２つの熱界面２０５を作り出すように、ターゲット材料は熱膨張しうる。

代替的実施形態によれば、スパッタリング源は、多数のバッキング板を含みうる。従って、各バッキング板は、１つのターゲットタイルを支持しうる。多数のバッキング板は、取付け手段によって互いに締結されうる。取付け手段は、クランプ、ネジ、はんだ及びこれらの組み合わせから成る群から選択することができる。

図２Ｂは、多数のターゲットタイルを含むスパッタリング源の上面図を示す。特に、図２Ｂのスパッタリング源は、第１のスパッタリングサイクル後の図２Ａのスパッタリング源を示す。本開示の実施形態によれば、スパッタリング源２００は、バッキング支持体１０２を有しうる。バッキング支持体は、ターゲット受容面、及びターゲット受容面と反対側の更なる面を有しうる。スパッタリング源２００は、バッキング支持体１０２に設けられる２つのターゲットタイル１０４ａ、１０４ｂを有しうる。スパッタリング源は、２つの磁石アセンブリ１１５ａ、１１５ｂを更に備えうる。本開示の実施形態によれば、バッキング支持体は、２つの凹部１２０ａ、１２０ｂを有しうる。凹部は、磁石アセンブリ１１５ａ、１１５ｂの反対側に設けられうる。特定の実施形態によれば、凹部１２０ａは、磁石アセンブリ１１５ａの反対側に設けられ、凹部１２０ｂは、磁石アセンブリ１１５ｂの反対側に設けられうる。

本開示の更なる実施形態によれば、スパッタリングプロセスは、ＡＣ電流及び／又はＤＣ電流を使用するマグネトロンスパッタリングプロセスでありうる。スパッタリングプロセスは、気体雰囲気で実行されうる。ターゲット材料、即ち、イオン化したガス原子及び自由電子の混合物近くでプラズマを発生させるために、スパッタリング源に電流が印加されうる。図２Ｂに示されるように、磁石アセンブリ１１５ａ、１１５ｂによって提供される磁場は、ターゲットタイル１０４ａ、１０４ｂ付近のプラズマエリア２２５の形成を強化しうる。したがって、磁石に起因した（マグネトロンスパッタリング）プラズマ閉じ込めエリアから離れた堆積チャンバ内のガスは、大幅に非イオン化された状態を維持しうる。スパッタリングプロセス中に、プラズマからの荷電イオンは、ターゲット材料に向かって加速し、ターゲット材料の原子を除去する表面に衝突しうる。除去された原子は、基板（図示されず）に堆積しうる。

図２Ｂから分かるように、プラズマの強度、及びスパッタリング速度は、磁石アセンブリから更に離れた領域でよりも、磁石アセンブリに接近した領域での方が高い。したがって、ターゲット材料は、主に、バッキング支持体の凹部と対向する領域からスパッタリングされうる。バッキング支持体の凹部と対向する領域はまた、磁石アセンブリの反対側にある。先ほど概説したように、ターゲットは、磁石アセンブリに接近したエリアで厚さが厚くなりうる。この厚い厚さに基づき、ターゲット材料の侵食を、バッキング支持体の凹部に対向する領域でより深くすることができる。結果として、ターゲット材料が良好に利用される。ターゲットから除去された原子は、ターゲットタイルの侵食溝２３２を作り出すことがある。侵食溝は、バッキング支持体の凹部に対向した領域でより深くすることができる。

本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる更なる実施形態によれば、磁石アセンブリ１１５ａによって提供される磁場は、ターゲットタイル１０４ａ付近のプラズマエリア２２５の形成を強化しうる。同様に、磁石アセンブリ１１５ｂによって提供される磁場は、ターゲットタイル１０４ｂ付近のプラズマエリア２２５の形成を強化しうる。ターゲットタイル１０４ａ、１０４ｂは、磁石アセンブリ１１５ａ、１１５ｂに接近したエリアの厚さが厚くなりうる。この厚い厚さに基づき、ターゲット材料の侵食を、バッキング支持体の凹部に対向する領域でより深くすることができる。ターゲットタイル１０４ａ、１０４ｂから除去された原子は、ターゲットタイル表面に侵食溝２３２を作り出すことがある。

本明細書の実施形態によれば、磁石アセンブリは、可動磁石アセンブリでありうる。磁石アセンブリを移動させることによって、プラズマエリアはまた、磁場の影響下で同一方向に移動しうる。更なる実施形態によれば、磁石アセンブリ１１５は、矢印５の方向、即ち、バッキング支持体の更なる面に平行な方向に移動し、プラズマエリア２２５は同一方向に移動しうる。ターゲット材料の表面に対してプラズマエリアを移動させることによって、スパッタリングが行われるエリアは制御されうる。したがって、ターゲット材料のより幅広い面に沿ってスパッタリングを行うことができ、ターゲット材料の侵食は、バッキング支持体の更なる面に平行な方向に沿ってより均質的である。結果として、ターゲット材料が良好に利用される。図２Ｂの点線は、磁石アセンブリ１１５ａ、１１５ｂの移動に応じたプラズマエリア２２５の移動を示す。

更なる実施形態によれば、磁石アセンブリは、固定された磁石アセンブリ、即ち、スパッタリングプロセス中に移動させることができない磁石アセンブリでありうる。

本開示の実施形態によれば、スパッタリング源は、ターゲット材料をバッキング支持体に保持するための取付け手段（図示されず）を備えうる。この取付け手段は、ターゲット材料とバッキング支持体との間の結合と代替的に又はその結合に加え、使用されうる。ターゲット材料の熱膨張の結果として、ターゲットは、バッキング支持体に押し込まれる。したがって、取付け手段は、ターゲットが常温であっても常温でなくても（熱膨張しなくても）、ターゲットをバッキング支持体に保持するよう機能しうる。例えば、取付け手段は、保守などの間に、ターゲットをバッキング支持体に保持することができる。ターゲットを加熱すると、即ち、ターゲットが熱膨張によってバッキング支持体に押し込まれると、取付け手段は、なおも存在しうるが、ターゲットをバッキング支持体に取り付けるのに著しく貢献することはない。したがって、取付け手段は、非加熱状態でターゲットをバッキング支持体に取り付けるように構成することができる。

更なる実施形態によれば、取付け手段は、クランプ、ネジ、はんだ及びこれらの任意の組み合わせから成る群から選択されうる。本明細書の実施形態によれば、ターゲット材料は、高純度金属又は金属合金でありうる。更なる実施形態によれば、ターゲット材料は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属でありうる。特に、ターゲット材料は、リチウムでありうる。更なる実施形態によれば、高純度アルミニウム合金スパッタリングターゲットは、半導体製造に使用することができる。同様に、例えば銅、チタン、モリブデンスパッタリングターゲットからの他の金属及び金属合金スパッタリングターゲットが使用されてもよい。

図３は、基板３０８のスパッタ堆積用装置３００の概略図を示す。装置は、基板のスパッタ堆積のために構成された真空チャンバ３０５と、スパッタリング源１００とを含みうる。スパッタリング源１００は、図２Ａ及び図２Ｂの任意の何れかのスパッタリング源に対応する。スパッタリング源は、バッキング支持体１０２を有しうる。バッキング支持体は、ターゲット受容面、及びターゲット受容面と反対側の更なる面を有しうる。スパッタリング源は、更なる面に隣接して提供された少なくとも１つの磁石アセンブリ１１５を更に備え得る。バッキング支持体のターゲット受容面は、少なくとも１つの凹部を有しうる。凹部は、磁石アセンブリの反対側に設けられうる。ターゲット受容面は、ターゲット材料を保持するように構成されうる。したがって、ターゲット受容面は、ターゲット材料に面しており、基板３０８が載置される方向に存在しうる。更なる面は、ターゲット受容面と反対側に存在しうる。したがって、更なる面は、磁石アセンブリに面し、基板３０８が載置されるのと反対の方向に存在しうる。

図３に示されるように、磁石アセンブリ１１５によって提供される磁場は、ターゲットタイル付近のプラズマエリア２２５の形成を強化しうる。したがって、ターゲット材料から離れたチャンバ３０５内のガスは、大幅に非イオン化された状態を維持しうる。スパッタリングプロセス中に、プラズマからの荷電イオンは、ターゲット材料に向かって加速し、ターゲット材料の原子を除去する表面に衝突しうる。除去された原子は、基板３０８に堆積しうる。

更なる実施形態によれば、スパッタリング源１００は、ＡＣ電源又はＤＣ電源（図示されず）に結合するのにふさわしい源でありうる。

本明細書の実施形態によれば、装置３００は、バッキング支持体を冷却するための冷却手段３１４を備えうる。例えば、冷却液を含む冷却チャネルが、バッキング支持体を冷却するために使用されうる。

スパッタリング源を操作するための方法の実施形態が、図４に概略図として示される。方法は、磁石アセンブリ４０２を提供することを含みうる。方法は、ターゲット受容面、及びターゲット受容面と反対側の更なる面を有するバッキング支持体を設けることであって、バッキング支持体のターゲット受容面が少なくとも１つの凹部を有しており、凹部が磁石アセンブリの反対側に設けられている、設けること４０４を更に含みうる。したがって、スパッタリング源は、凹部に作り出される熱界面に起因して、ターゲット材料とバッキング支持体との間により良好な熱界面を有しうる。結果として、ターゲット材料は、最適化された方法で冷却することができる。更に、バッキング支持体に凹部があると、ターゲットは、プラズマ活性のエリアの厚さがより大きくなる。したがって、ターゲット材料の侵食は、この追加的厚さに基づき、より大きくなる可能性がある。結果として、ターゲット材料が良好に利用される。

本書に記載の実施形態は、大面積基板、例えば、リチウムを含むエレクトロクロミックデバイスなどをその上に有するアーキテクチャ規模の窓への堆積、又はリチウムバッテリ製造に用いることができる。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種々の実施形態により、本書で説明されている実施形態は、ディスプレイＰＶＤ、即ち、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することができる。

幾つかの実施形態によれば、大面積基板又は１つ以上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のサイズを有してもよい。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。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）に対応するＧＥＮ４．５、約１．４ｍ^２の基板（１．１ｍ×１．３ｍ）に対応するＧＥＮ５、約４．２９ｍ^２の基板（１．９５ｍ×２．２ｍ）に対応するＧＥＮ７．５、約５．７ｍ^２の基板（２．２ｍ×２．５ｍ）に対応するＧＥＮ８．５、又は約８．７ｍ^２の基板（２．８５ｍ×３．０５ｍ）に対応するＧＥＮ１０とさえすることができる。ＧＥＮ１１及びＧＥＮ１２などのよりいっそう大きな世代、並びに対応する基板面積を同じように実現させることができる。

上記は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、他の実施形態及び更なる実施形態が考案され、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. ターゲット受容面（１１２）、及び前記ターゲット受容面と反対側の更なる面（１１０）を有するバッキング支持体（１０２）と、
   前記更なる面に隣接して設けられる少なくとも１つの磁石アセンブリ（１１５）であって、前記バッキング支持体の前記ターゲット受容面が少なくとも１つの凹部（１２０）を有しており、前記凹部が前記磁石アセンブリの反対側に設けられている、少なくとも１つの磁石アセンブリ（１１５）と
   を備える、スパッタリング源（１００）。
2. ターゲット材料（１０４）を備え、前記バッキング支持体の前記凹部に対向する領域における前記ターゲット材料の厚さ（Ｔ）が、前記バッキング支持体の前記凹部から離れた領域における前記ターゲット材料の厚さ（Ｒ）を上回る、請求項１に記載のスパッタリング源。
3. 前記バッキング支持体の前記凹部に対向する領域における前記ターゲット材料の前記厚さ（Ｔ）と前記バッキング支持体の前記凹部から離れた領域における前記ターゲット材料の前記厚さ（Ｒ）との差が１ｍｍ以上である、請求項２に記載のスパッタリング源。
4. 前記凹部の幅（Ｗ）が、前記磁石アセンブリの幅の少なくとも１００％である、請求項１から３の何れか一項に記載のスパッタリング源。
5. 前記凹部が、第２の面（１３５）と対向する第１の面（１３０）を有しており、前記第１の面が、前記第２の面に対して０°から１０°までの傾斜を有している、請求項１から４の何れか一項に記載のスパッタリング源。
6. 前記ターゲット材料を前記バッキング支持体に保持するための取付け手段を備える、請求項２から５の何れか一項に記載のスパッタリング源。
7. 前記取付け手段が、クランプ、ネジ、はんだ及びこれらの任意の組み合わせから成る群から選択されうる、請求項６に記載のスパッタリング源。
8. 前記ターゲット材料が、アルカリ金属又はアルカリ土類金属である、請求項２から７の何れか一項に記載のスパッタリング源。
9. スパッタリング源を操作するための方法であって、
   磁石アセンブリを設けること（４０２）と、
   ターゲット受容面、及び前記ターゲット受容面と反対側の更なる面を有するバッキング支持体を設けること（４０４）であって、前記バッキング支持体の前記ターゲット受容面が少なくとも１つの凹部を有しており、前記凹部が前記磁石アセンブリの反対側に設けられている、設けること（４０４）と
   を含む、方法。
10. 前記バッキング支持体の前記ターゲット受容面にターゲット材料を提供することを含み、前記ターゲット材料が、前記バッキング支持体の前記凹部に係合するように構成された突起部を備える、請求項９に記載の方法。
11. 前記突起部が前記バッキング支持体の前記凹部と接触し、前記ターゲット材料（１０４）と前記バッキング支持体（１０２）との間に熱界面（２０５）を作り出すように、前記ターゲット材料が熱膨張する、請求項１０に記載の方法。
12. 前記ターゲット材料と前記バッキング支持体との間の前記熱界面での熱伝導によって、前記ターゲット材料を冷却することを含む、請求項１１に記載の方法。
13. プラズマエリア（２２５）が、前記磁石アセンブリと同じ方向に移動するように、前記磁石アセンブリを前記バッキング支持体の前記更なる面に平行な方向に移動させることを含む、請求項９から１２の何れか一項に記載の方法。
14. 基板（３０８）のスパッタ堆積のための装置（３００）であって、
    基板（３０８）のスパッタ堆積のために構成された真空チャンバ（３０５）と、
    請求項１から８の何れか一項に記載のスパッタリング源（１００）と
    を備える装置（３００）。
15. 前記バッキング支持体を冷却するための冷却手段（３１４）を備える、請求項１４に記載の装置。

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