JP2023081897A - マルチカソードを用いた堆積システム - Google Patents

Abstract

【課題】スパッタリングターゲットの侵食プロファイルの非対称性を軽減し、より一様な侵食プロファイルを提供する物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバおよび材料層を堆積させる方法を提供する。【解決手段】ＰＶＤチャンバは、複数のカソードアセンブリと、磁石アセンブリ２９０の反対側で取付板２９９に取り付けられた釣合い重り３０４とを備え、前記複数のカソードアセンブリのそれぞれは、モータシャフトを回転駆動するモータを備え、モータシャフトは当該モータシャフトに結合された磁石アセンブリを回転させ、磁石アセンブリは、リングに固定された第１極性を有する複数の外周磁石３０１を備え、複数の外周磁石は、前記第１極性と逆の第２極性を有する単一の内側磁石３０２から間隔をあけて配置されたレースを形成し、内側磁石を取り囲み、磁石アセンブリは、取付板に取り付けられ、且つ物理的気相堆積プロセス中に回転するように構成されている。【選択図】図９

Description

［０００１］本開示は、概して基板処理システムに関し、具体的には、複数のカソードアセンブリ（マルチカソード）を有する堆積システムに関する。

［０００２］物理的気相堆積（ＰＶＤ）と代替的に呼ばれるスパッタリングは、半導体集積回路の製造における金属及び関連材料の堆積のために使用されてきた。スパッタリングの使用は、ビア又は他の垂直相互接続構造といった高アスペクト比の孔の側壁上に金属層を堆積するため、並びに極紫外（ＥＵＶ）マスクブランクの製造において拡大された。ＥＵＶマスクブランクスの製造においては、粒子が最終製品の性質に悪影響を与えるため、粒子発生の最小化が望ましい。

［０００３］プラズマスパッタリングは、ＤＣスパッタリング又はＲＦスパッタリングを使用して達成することができる。プラズマスパッタリングは通常、磁気ヨークを通して背後で磁気的に結合された２つの反対の極の磁石を含む、スパッタリングターゲットの裏側に位置づけされたマグネトロンを含み、処理空間の中に磁場を投射し、プラズマ密度を高め、ターゲットの前面からのスパッタリング速度を高める。マグネトロンに使用される磁石は、典型的には、ＤＣスパッタリングのための閉ループ及びＲＦスパッタリングのための開ループである。

［０００４］物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバなどのプラズマ強化基板処理システムでは、高磁場及び高ＤＣ電力を用いる高出力密度ＰＶＤスパッタリングが、スパッタリングターゲットで高エネルギーを生成し、スパッタリングターゲットの表面温度の大きな上昇を引き起こすことができる。スパッタリングターゲットは、ターゲットのバッキング板を冷却流体に接触させることによって冷却される。通常、商業的に実施されるプラズマスパッタリングでは、スパッタ堆積される材料のターゲットは、コーティングされるウエハを含む真空チャンバに密封される。アルゴンがチャンバに導入される。チャンバの壁又はシールドを接地させたままターゲットに数百ボルトの負のＤＣバイアスが印加されると、アルゴンが励起されてプラズマが形成される。正に帯電したアルゴンイオンは、高エネルギーで負にバイアスされたターゲットに引き付けられ、ターゲットからターゲット原子をスパッタする。

［０００５］ターゲットの侵食は、プラズマスパッタリングに問題を引き起こす。ターゲットが侵食されるにつれて、ターゲット層内部のスパッタリング面が減少してマグネトロンに近づくため、ターゲットの耐用年数を通じてスパッタリング面の磁場が変化する。スパッタリング速度はスパッタリング表面に隣接する磁場の大きさに依存し、侵食の深さと共に増加する。また、プラズマは、磁場が変化すると不安定になり、場合によっては消滅するか又は火花を生じさせ、火花を生じる場合には損傷を与える微粒子が形成されうる。ターゲットの形状にかかわらず、ターゲットは、不均一な又は非対称の侵食プロファイルを引き起こすマグネトロンの磁石の磁場に対して、特定の位置でより優先的に侵食する。ターゲットの侵食プロファイルが不均一であると、堆積膜の均一性が低下し、基板全体にわたって膜特性が不均一になりうる。例えば、達成されるステップカバレッジが不良である基板の空間的位置があったり、良好なステップカバレッジが達成されるエリアがあったりする。侵食プロファイルの非対称性を軽減し、より一様な侵食プロファイルを提供する装置及び方法を提供する必要がある。

［０００６］したがって、均一性の問題を解決する堆積システムを開発する必要性が残っている。また、複数のカソードアセンブリを含む堆積システムを提供することが望ましい。

［０００７］本開示の一実施態様によれば、物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバは、複数のカソードアセンブリと、複数のカソードアセンブリの下のシュラウドとを備え、各カソードアセンブリは、１つの内側磁石を取り囲む複数の外周磁石を含む磁石アセンブリを含み、外周磁石及び内側磁石は、物理的気相堆積プロセス中に回転するように構成された取付板に取り付けられている。

［０００８］別の実施態様では、物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバは、回転カソードアセンブリと、カソードアセンブリの下のシュラウドとを備え、カソードアセンブリは、１つの内側磁石を取り囲む複数の外周磁石を含む磁石アセンブリであって、外周磁石及び内側磁石が、物理的気相堆積プロセス中に回転するように構成された取付板に取り付けられている、磁石アセンブリと、磁石アセンブリの反対側で取付板に取り付けられた釣合い重りとを含む。

［０００９］別の実施態様は、材料層を堆積させる方法に関し、この方法は、ＰＶＤチャンバ内に基板を配置することと、１つの内側磁石を取り囲む複数の外周磁石を含む磁石アセンブリを備えるカソードアセンブリを回転させることであって、外周磁石及び内側磁石が取付板に取り付けられている、回転させることと、材料層を前記基板上に堆積させることとを含む。

［００１０］本開示の特定の実施態様は、上述したものに加えて又は代えて、他の特徴又は要素を有する。

［００１１］本開示の一実施態様による堆積システムの側面図である。 ［００１２］図１に示した堆積システムの一部分を上から見た図である。 ［００１３］図１の線３－３に沿って切り取られた堆積システム１００の断面図である。 ［００１４］図１の堆積システムのカソードアセンブリのうちの１つを上から見た斜視図である。 ［００１５］図４の線５－５に沿って切り取られたカソードアセンブリの１つの断面図である。 ［００１６］本開示の一実施態様による堆積システムの側面図である。 ［００１７］本開示の一実施態様による堆積システムの一部分の断面図である。 ［００１８］図７に示されるカソードアセンブリのうちの１つの断面図である。 ［００１９］１つ又は複数の実施態様による磁石システムを上から見た斜視図である。 ［００２０］１つ又は複数の実施態様による磁石システムの底面斜視図である。 ［００２１］１つ又は複数の実施態様による磁石システムの上から見た斜視図である。 ［００２２］１つ又は複数の実施態様によるターゲットの一面の浸食を示している。 ［００２３］１つ又は複数の実施態様による、１つの内周磁石を取り囲む複数の外周磁石を含む回転磁石アセンブリを備えるＰＶＤチャンバからのモデリングデータを使用した、磁束対半径のグラフである。 ［００２４］１つ又は複数の実施態様による、１つの内周磁石を取り囲む複数の外周磁石を含む回転磁石アセンブリを備えるＰＶＤチャンバからのモデリングデータを使用した、ターゲットの侵食対半径のグラフである。

［００２５］本開示のいくつかの例示的な実施態様が記載される前に、本開示が以下の記載において提示される構成又は処理ステップの詳細に限定されないことを理解されたい。本開示は、他の実施態様が可能であり、様々な方法で実施又は実行されうる。

［００２６］ここで使用される「水平」という用語は、その配向に関係なく、マスクブランクの平面又は表面に平行な平面と定義される。用語「垂直」は、直前に定義された水平に直交する方向を指す。「上方」、「下方」、「底部」、「頂」、「側」（「側壁」など）、「より高い」、「より低い」、「上側」、「上」、及び「下」などの用語は、図に示される水平面に対して定義される。

［００２７］「の上（ｏｎ）」という語は、要素間に直接の接触があることを示す。「のすぐ上、真上（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎ）」という語は、介在する要素なしで要素間に直接の接触が存在することを示す。

［００２８］当業者であれば、プロセス領域を説明する「第１」及び「第２」といった序数の使用が、処理チャンバ内部の特定の位置も、処理チャンバ内部での曝露の順序も意味しないことを理解するであろう。

［００２９］本開示の実施態様は、堆積システム、例えば、少なくとも１つのカソードアセンブリを備える物理的気相堆積（「ＰＶＤ」）チャンバに関し、特定の実施態様では、複数のカソードアセンブリを備えるＰＶＤチャンバ（ここでは「マルチカソードチャンバ」と呼ぶ）のための磁石設計に関する。

［００３０］図１を参照すると、ＰＶＤチャンバ１００の形態の堆積システムの一部分の側面図が示されている。いくつかの実施態様におけるＰＶＤチャンバの形態の堆積システムは、複数のカソードアセンブリ１０２を含むマルチカソードＰＶＤチャンバ１００である。いくつかの実施態様におけるマルチカソードＰＶＤチャンバ１００は、ＭＲＡＭ（磁気抵抗ランダムアクセスメモリ）を製造するように構成されたマルチターゲットＰＶＤ源、又は極紫外（ＥＵＶ）マスクブランクを製造するように構成されたマルチターゲットＰＶＤ源を含む。

［００３１］マルチカソードＰＶＤチャンバはチャンバ本体１０１を備え、複数のカソードアセンブリ１０２を間隔を空けて配置された関係で適所に保持するように構成されたソースアダプタ１０７を含む。図示されているチャンバ本体１０１は、ほぼ円筒形で、隆起ドームを提供するように角度付けされたドーム部分１０９を有するソースアダプタ１０７を有しているが、本開示のＰＶＤチャンバ１００は、示された構成に限定されない。例えば、ドーム部分１０９は角度付けされる必要はなく、いくつかの実施態様のドーム部分はほぼ平坦な輪郭を有する。さらに、チャンバ本体は、楕円形、正方形、又は長方形を含む、円筒形以外の形状であってもよい。ソースアダプタ１０７は、任意の数のカソードアセンブリ１０２を保持することができる。特定の一実施例として、いくつかの実施態様のソースアダプタ１０７は、１２個のカソードアセンブリ１０２を支持する。しかしながら、いくつかの実施態様では、ソースアダプタ１０７は、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、又は２０個のカソードアセンブリ１０２を支持する。

［００３２］ソースアダプタ１０７は、いくつかの実施態様では、円錐形、円筒形、又は正方形若しくは長方形などの任意の他の形状とすることができるベースアダプタ１１１上に取り付けられる。ソースアダプタ１０７及びベースアダプタ１１１の両方は、１つ又は複数の実施態様に従って基板又はキャリア１０８が処理されるエリアである内部容積１１９（図３に示す）を封入する。

［００３３］マルチカソードＰＶＤチャンバ１００は、ＰＶＤ及びスパッタリング用の複数のカソードアセンブリ１０２を含むことができる。カソードアセンブリ１０２の各々は、直流電流（ＤＣ）又は高周波（ＲＦ）を含む電源１１２（図３に示す）に接続される。カソードアセンブリ１０２は、任意の数の異なる直径を有することができる。いくつかの実施態様においては、カソードアセンブリ１０２は、すべて同じ直径を有する。他の実施態様では、カソードアセンブリ１０２は、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、又はそれより多い異なる直径を有する。

［００３４］図１及び２に示されるように、いくつかの実施態様のカソードアセンブリ１０２は、内側リング１１３と外側リング１１５に配置される。これらのリング（内側リング１１３及び外側リング１１５）は、レースとも呼ばれる。いくつかの実施態様において、カソードアセンブリ１０２のすべては、図示の内側リング１１３及び外側リング１１５の代わりに、単一のリングに配置される。１つ又は複数の実施態様では、中に内側リング１１３及び外側リング１１５を有する構成は、図３に示されるキャリア１０８を回転させることなく、より高い堆積均一性を達成する。

［００３５］ここで図３を参照すると、本開示の一実施態様による、図２の線３－３に沿って切り取られた、ＰＶＤチャンバ１００の形態の堆積システムの断面図が示されている。この断面図は、基板又はキャリアが処理される内部容積１１９を画定するチャンバ本体１０１を含む、ＰＶＤチャンバ１００の一実施例を示す。

［００３６］図１－３に示される実施態様のカソードアセンブリ１０２は、材料層１０３としての異なる材料をスパッタリングするために使用することができる。カソードアセンブリ１０２は、回転ペデスタル１１０上の基板又はキャリア１０８の上に位置させることのできる、回転シールド１０６のシールド孔１０４を通して露出している。回転ペデスタル１１０の上方又は上にあるキャリア１０８は１つだけであってよい。

［００３７］基板又はキャリア１０８は、一実施態様では、集積回路の製造に使用される半導体材料を有する構造である。例えば、いくつかの実施態様による基板又はキャリア１０８は、ウエハを含む半導体構造を含む。代替的に、キャリアは、ＥＵＶマスクブランクを形成するために使用される超低膨張ガラス基板などの別の材料であってもよい。基板又はキャリア１０８は、円形、正方形、長方形、又は任意の他の多角形など、任意の適切な形状とすることができる。回転シールド１０６は、シールド孔１０４を有するように形成され、カソードアセンブリ１０２を使用してシールド孔１０４を通して材料層１０３を堆積させることができる。

［００３８］電源１１２がカソードアセンブリ１０２に適用される。いくつかの実施態様における電源１１２は、直流電流（ＤＣ）又は高周波（ＲＦ）電源を含む。いくつかの実施態様、例えば、図１－３に示される実施態様では、カソードアセンブリ１０２の角度位置は、任意の角度に変更することができる。このような設計は、電源１１２などの電力の、カソードアセンブリ１０２への同軸給電を可能にする。

［００３９］いくつかの実施態様における回転シールド１０６は、一度にカソードアセンブリ１０２のうちの１つを露出させ、他のカソードアセンブリ１０２を相互汚染から保護する。相互汚染は、カソードアセンブリ１０２のうちの１つからカソードアセンブリ１０２のうちの別の１つへの堆積材料の物理的な移動又は転移である。カソードアセンブリ１０２はターゲット１１４の上に配置される。チャンバの設計は、コンパクトにすることができる。ターゲット１１４は、任意の適切なサイズとすることができる。例えば、いくつかの実施態様におけるターゲット１１４の各々は、約４インチから約２０インチ、又は約４インチから約１５インチ、又は約４インチから約１０インチ、又は約４インチから約８インチ、又は約４インチから約６インチの範囲の直径である。

［００４０］いくつかの実施態様によれば、回転ペデスタル１１０は、１つのチャンバ内で様々な材料の使用を可能にする。マルチカソードＰＶＤチャンバ１００の特徴は、回転シールド１０６などの単一の回転式シールドを含み、回転シールド１０６の背後に回転構成要素が隠されることはない。いくつかの実施態様では、回転シールド１０６は、粒子性能を改善するという利点を提供する。

［００４１］図３では、いくつかの実施態様における基板又はキャリア１０８は、垂直に上下する回転ペデスタル１１０上にある。基板又はキャリア１０８がチャンバの外に移動する前に、いくつかの実施態様における基板又はキャリア１０８は、下側シールド１１８の下に移動する。伸縮式カバーリング１２０は、下側シールド１１８に接する構造として示されている。次いで、回転ペデスタル１１０が下降し、次いで、キャリア１０８が、チャンバの外に移動する前にロボットアームで持ち上げられる。

［００４２］材料層１０３がスパッタされるとき、いくつかの実施態様では、ターゲット１１４からスパッタされた材料は、下側シールド１１８の、外側でなく内側に保持される。いくつかの実施態様における伸縮式カバーリング１２０は、上方に湾曲して所定の厚さを有する隆起したリング部分１２２を含む。いくつかの実施態様における伸縮式カバーリング１２０はまた、下側シールド１１８に対して所定の間隙１２４及び所定の長さを含む。したがって、材料層１０３を形成する材料は、回転ペデスタル１１０の下にはなく、よって汚染物質がキャリア１０８に広がることはない。

［００４３］図３は、個々のシュラウド１２６を示す。いくつかの実施態様におけるシュラウド１２６は、キャリア１０８上に堆積しないターゲット１１４からの材料の大部分がシュラウド１２６内に含まれるように設計され、よって材料の再生及び保存を容易にする。これはまた、ターゲット１１４の各々のシュラウド１２６のうちの１つが、そのターゲットに対して最適化することができ、より良好な接着及び欠陥の低減を可能にする。例えば、いくつかの実施態様における大部分は、材料のうちの１つの少なくとも８０％を含む。

［００４４］いくつかの実施態様において、シュラウド１２６は、カソードアセンブリ１０２間のクロストーク又はクロスターゲット汚染を最小化し、カソードアセンブリ１０２の各々について捕捉される材料を最大化するように設計される。したがって、カソードアセンブリ１０２の各々からの材料は、上にカソードアセンブリ１０２が位置決めされるシュラウド１２６の１つによってちょうどよく個々に捕捉されるであろう。捕捉される材料は、基板又はキャリア１０８上に着地しなくてもよい。

［００４５］いくつかの実施態様の基板又はキャリア１０８は、シュラウド１２６上のターゲット１１４からの金属を含む堆積材料を使用して、基板又はキャリア１０８の表面上に堆積された均一な材料層１０３でコーティングされる。その後、シュラウド１２６は、回収プロセスに供される。回収プロセスは、シュラウド１２６を洗浄するだけでなく、シュラウド１２６上又はシュラウド内に残留した堆積材料の残留量を回収する。材料層１０３の均一性は、基板又はキャリア１０８の表面上の所定の数の位置に材料がどれだけ均一に又は滑らかに堆積されるかに関係する。

［００４６］例えば、シュラウド１２６のうちの１つに白金が存在してよく、この場合シュラウド１２６のうちの別の１つに鉄が存在してもよい。白金は、鉄よりも価値のある貴金属であるので、白金を有するシュラウド１２６は、回収プロセスのために送り出される。１つ又は複数の実施態様では、回転シールド１０６を回転させてシュラウド１２６とシールド孔１０４の１つとを通してカソードアセンブリ１０２の各々を露出させ、カソードアセンブリ１０２間の相互汚染なしに信頼性を向上させる。いくつかの実施態様では、回転ペデスタル１１０を回転させることによって、ターゲット１１４から堆積される材料層１０３の均一性が改善される。

［００４７］１つ又は複数の実施態様によれば、カソードアセンブリ１０２への電力を変化させることによって、堆積される材料の量及び材料層１０３の厚さを変化させることができる。いくつかの実施態様では、電力を変化させることにより、材料層１０３の均一性が制御される。いくつかの実施態様では、回転ペデスタル１１０を制御することによって、より良好な均一性をさらに達成することができる。カソードアセンブリ１０２の各々は、異なる材料を適用して、異なる組成を有する材料層１０３を形成する。例えば、いくつかの実施態様では、第１のカソードアセンブリ及び第２のカソードアセンブリは、極紫外マスクブランクの形成において、例えば、第１のターゲット及びカソードアセンブリ１０２から堆積されたシリコンと、第２のターゲット及びカソードアセンブリ１０２からのモリブデンとの交互層といった、異なる材料の交互層を適用する。

［００４８］次に図４を参照すると、図１のマルチカソードＰＶＤチャンバ１００の形態の堆積システムのカソードアセンブリ１０２のうちの１つの上から見た等角図が示されている。いくつかの実施態様では、角度調整機構１３２が、カソードアセンブリ１０２の角度位置を変更するための角度移動を提供する。いくつかの実施態様における角度調整機構１３２は、カソードアセンブリ１０２の各々のスイングアーム１３４をピボット点１３６に対して又はピボット点１３６を基準に回転させることによって、角度位置を提供する。ピボット点１３６は、スイングアーム１３４の底端部に位置しており、スイングアーム１３４は下部フランジ１３８に取り付けられている。いくつかの実施態様では、水アダプタブロック１４０が頂部プレート１４２に取り付けられる。いくつかの実施態様の頂部プレート１４２は、上側フランジ１４４の上にあり、下側フランジ１３８と共に、外側ベローアセンブリ１４６のための上側支持構造及び下側支持構造を提供する。

［００４９］図５は、図４の線５－５に沿って切り取られたカソードアセンブリ１０２のうちの１つの断面図である。この断面図は、個々のターゲットソース又はカソードアセンブリ１０２のうちの１つを示している。図５は、堆積処理の間に磁石対ターゲット間隔１４８が調整される、カソードアセンブリ１０２のうちの１つのアセンブリを示す。磁石対ターゲット間隔１４８は、カソードアセンブリ１０２のうちの１つの磁石１５０とターゲット１１４のうちの１つとの間の距離である。カソードアセンブリ１０２は、手動又は自動で調整される。ターゲット１１４の各々は、容器形状を有する構造に類似のバッキング板１５２に結合されるか又は取り付けられており、外側ベローズアセンブリ１４６は、下側フランジ１３８と上側フランジ１４４とを有する。例えば、下側フランジ１３８及び上側フランジ１４４の両方は、ステンレス鋼（ＳＳＴ）を含む導電性材料を含む可撓性ベローズを用いて互いに溶接されている。

［００５０］ターゲット１１４の各々は、上側フランジ１４４の内側に取り付けられている。下側フランジ１３８及び上側フランジ１４４が接地された状態で、接地シールドが形成される。非導電性リング１５４は、接地シールドをターゲット１１４から電気的に分離することに役立ち、ターゲット１１４は、電源１１２との接続により通電させることができる。

［００５１］例えば、非導電性リング１５４は、セラミック又は粘土などの絶縁材料を含む。接地シールドは、下側シールド１１８の内側に取り付けられる部品である。

［００５２］頂部プレート１４２は、非導電性リング１５４を含むすべてのＯリングを圧縮してターゲット１１４を所定の位置に保持するために、頂部プレート１４２の最上面からボルト止めされる。このようにして、真空と水漏れシールとが達成される。各ソース又はカソードアセンブリ１０２の各々は、材料層１０３の均一性を改善するために、後述する多数の手動式運動機構を含む。例えば、いくつかの実施態様におけるボルト止めされたプレートは、ガラス繊維に類似した一種の絶縁体材料などの絶縁体を含む。

［００５３］いくつかの実施態様における手動式運動機構は、下側フランジ１３８の周囲で旋回するスイングアーム１３４を使用した角度調整機構１３２を含む。スイングアーム１３４は、スイングアーム１３４の上方及びカソードアセンブリ１０２の各々の頂部に線形スライド１５６を保持する。スイングアーム１３４は、キャリア１０８に対して＋／－５度にわたりターゲット１１４を調整する。手動式運動機構は、カソードアセンブリ１０２の各々の頂部に線形スライド１５６を保持するスイングアーム１３４を有するソースリフト機構１５８を含む。線形スライド１５６は、中空シャフト１６０でソース又は材料を保持する。線形スライド１５６は、双方向垂直矢印によって示されるように、中空シャフト１６０に沿った材料のソースの移動を提供する。

［００５４］手動式運動機構は、手動式調整ノブを備えたノブ調整機構１６２又はノブ１３０をカソードアセンブリ１０２の各々の頂部に含み、線形作動を提供する。ノブ調整機構１６２は、総ストローク長を達成するように設計される。総ストローク長は、任意の数値を含む。例えば、総ストローク長は２．５インチである。

［００５５］手動式運動機構は、磁石対ターゲット間隔１４８を調整する磁石対ターゲット調整機構１６４を含む。いくつかの実施態様では、永久磁石がソースの内側に配置される。内側シャフト１６６は、中空シャフト１６０の内部に磁石１５０を保持する。内側シャフト１６６は、磁石１５０を保持するための任意の構造を含む。特定の一実施例として、内側シャフト１６６は、Ｄｅｌｒｉｎ（登録商標）シャフトを含む。

［００５６］カソードアセンブリ１０２の各々の頂部に設けられた調整ネジ１６８は、磁石対ターゲット間隔１４８の線形調整を提供する。所定の値の磁石対ターゲット間隔１４８が達成された後、側面係止ねじ１７０が磁石１５０を所定位置に保持する。例えば、磁石対ターゲット間隔１４８のために調節可能な総ストローク長は、１インチである。

［００５７］ここで図６－９を参照すると、本開示の一実施態様による堆積システムの代替実施態様が示されている。図１に示される実施態様と同様に、ＰＶＤチャンバの形態の堆積システムは、複数のカソードアセンブリ２０２を含むマルチカソードＰＶＤチャンバ２００である。マルチカソードＰＶＤチャンバ２００は、ＭＲＡＭ（磁気抵抗ランダムアクセスメモリ）を製造するように構成されたマルチターゲットＰＶＤ源、又は極紫外（ＥＵＶ）マスクブランクを製造するように構成されたマルチターゲットＰＶＤ源を含む。

［００５８］マルチカソードＰＶＤチャンバ２００はチャンバ本体２０１を備え、複数のカソードアセンブリ１０２を、間隔を空けて配置された関係で適所に保持するように構成されたソースアダプタ２０７を含む。図６及び図７に示されるように、チャンバ本体２０１は、ほぼ円筒形であり、図１に示されるマルチカソードＰＶＤチャンバ１００のドーム１０９よりも平坦なドーム部分２０９を有するソースアダプタ２０７を有している。ソースアダプタ２０７は、任意の数のカソードアセンブリ２０２を保持することができる。特定の一実施例として、ソースアダプタ２０７は、１２個のカソードアセンブリ２０２を支持する。しかしながら、いくつかの実施態様では、ソースアダプタ２０７は、１、２、３、４、５、６、７、８、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２１、２１、２１、２２、２３、２４又は２５個のカソードアセンブリ２０２を支持する。

［００５９］ソースアダプタ２０７は、円錐形、円筒形、又は正方形若しくは長方形などの任意の他の形状とすることができるベースアダプタ２１１上に取り付けられる。ソースアダプタ２０７及びベースアダプタ２１１の両方は、１つ又は複数の実施態様に従って基板又はキャリア１０８が処理されるエリアである内部容積を封入する。

［００６０］マルチカソードＰＶＤチャンバ２００は、ＰＶＤ及びスパッタリング用の複数のカソードアセンブリ２０２を含む。カソードアセンブリ２０２の各々は、直流電流（ＤＣ）又は無線周波数（ＲＦ）を含む電源（図示せず）に接続される。カソードアセンブリ２０２は、任意の数の異なる直径を有する。いくつかの実施態様において、カソードアセンブリ２０２は、すべて同じ直径を有する。他の実施態様では、カソードアセンブリ２０２は、２、３、４、５、６個、又はそれより多い異なる直径を有する。図１及び２に示される実施態様と同様に、カソードアセンブリ２０２は、内側リング２１３及び外側リング２１５に配置される。カソードアセンブリ２０２のすべては、内側リングと外側リングの代わりに単一のリングに配置されている。

［００６１］図７は、カソードアセンブリ２０２、チャンバ本体２０１、及びシールド２０６を示す、本開示の一実施態様によるマルチカソードＰＶＤチャンバの一部分の断面図である。図８は、図７に示されるカソードアセンブリ２０２のうちの１つの断面図である。図８に示される１つ又は複数の実施態様によるカソードアセンブリ２０２は、モータ２７２を備え、このモータは、磁石アセンブリ２９０を矢印２９５により示される方向に回転させるモータシャフト２７６を駆動する。カプラ２７４は、モータ２７２をモータシャフト２７６に連結する。軸受２７８は、モータシャフトを取り囲み、矢印２９５の方向への回転運動を促す。カソードアセンブリ２０２は、絶縁体２８２を取り囲む上側ハウジング２８０と下側ハウジング２８８とをさらに備え、絶縁体は、処理中にカソードアセンブリ２０２を冷却するための冷却剤チャネル２８６が通っている導体２８４を取り囲んでいる。上側ハウジング２８０及び下側ハウジング２８８は、機械ネジ又はボルトなどの任意の適切なファスナ又は締結システムを用いて一緒に組み立てることができる。カソードは、導体２８４の基部に絶縁体リング２９２及びＯリング２９４をさらに備える。カソードアセンブリ２０２の底部には、堆積バリア２９６が設けられている。モータシャフト２７６には、絶縁体プレート２９７と、磁石アセンブリをモータシャフト２９７に固定するための取付板２９９とが組み付けられている。スパッタリングされる材料（例えば、シリコン又はモリブデンなど）を含むターゲット２９８は、カソードアセンブリ２０２の底部にある。

［００６２］図９及び１０は、１つ又は複数の実施態様による磁石アセンブリの拡大図である。磁石アセンブリ２９０は、第１の極性（例えば、北）の複数の外周磁石３０１を含み、これらの複数の外周磁石は、第１の極性と反対の第２の極性（例えば、南）の内側磁石３０２を取り囲んでいる。１つ又は複数の実施態様では、取付板２９９は取付スロット３０６を有し、この取付スロットにより、磁石アセンブリ２９０は、取付板２９９の周縁２９９ａに対して複数の位置に摺動可能に取り付けられる。図１０に示される位置では、磁石アセンブリ２９０の外周磁石３０１は、外周磁石３０１が取付板２９９の周縁２９９ａに接するように位置決めされている。磁石アセンブリファスナ３０８（例えば、ボルト又は機械ねじ）を解放することによって、取付磁石アセンブリ２９０は、磁石アセンブリ２９０が周縁２９９ａから離れ、取付板２９９の中心２９９ｂに近づくように、摺動可能に移動される。釣合い重り３０４が、磁石アセンブリ２９０の反対側に取り付けられ、磁石アセンブリ２９０が使用中に回転すると、取付板２９９及び磁石３０１、３０２の回転を均衡させる。図示の実施態様では、内側磁石３０２を取り囲む７個の外周磁石３０１が存在する。１つ又は複数の実施態様では、中央磁石３０２を取り囲む３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２個以上の外周磁石３０１が存在する。図示の実施態様では、周磁石３０１の各々は内側磁石３０２に接触し、隣接する外周磁石３０１は互いに接触している。

［００６３］図１１は、磁石アセンブリ３９０の別の実施態様による磁石システムを上から見た斜視図である。図１１において、取付板は、複数の外周磁石４０１によって取り囲まれた内側磁石４０２を保持する。複数の外周磁石４０１は第１の極性（例えば、北）を有し、第１の極性と反対の第２の極性（例えば、南）の内側磁石４０２を取り囲む。釣合い重り４０４が、磁石アセンブリ３９０の反対側で取付板３９９に取り付けられて、磁石アセンブリ３９０が使用時に回転するとき、取付板３９９と磁石４０１、４０２との回転を均衡させる。周リング４１０は、外周磁石４０１に固定される。図示の実施態様における外周磁石４０１は、略円筒形であり、外周磁石４０１と内側磁石４０２との間に間隙を有する状態で内側磁石４０２を取り囲んでいる。一般に、内側磁石４０２の周りには、少なくとも８、９、１０、１１、１５、１６、１８、１９、２１、２１、２１、２１、２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９又は３０個の外周磁石４０１があってリング又はレースを形成している。

［００６４］図１２は、１つ又は複数の実施態様によるターゲット４５０の面の全面侵食を示す。一般に、マルチカソードシステムの既存のカソードアセンブリは、水中に沈められた静的磁石を有し、このような配置は、侵食トラック、非スパッタリングエリアへの再堆積、より高い欠陥及び低いターゲット利用につながる傾向がある。本開示の構成は、回転磁石アセンブリ（シャフト、モータ、磁石ホルダ、磁石）を収容し、ターゲットからの均一な全面侵食を提供する再設計によりもたらされた。図１３Ａは、１つ又は複数の実施態様による、１つの内側磁石を取り囲む複数の外周磁石を含む回転磁石アセンブリを備えたＰＶＤチャンバからのモデリングデータを使用して得られた磁束対半径のグラフである。図１３Ｂは、１つ又は複数の実施態様による、１つの内周磁石を取り囲む複数の外周磁石を含む回転磁石アセンブリを備えるＰＶＤチャンバからのモデリングデータを使用するターゲットの侵食対半径のグラフである。

［００６５］ここに記載される１つ又は複数の実施態様は、回転磁石を有するマルチカソードＰＶＤシステムにおいて特に有用である。大きな冷却用空洞を有する従来の設計では、回転磁石を利用する能力に限界あった。加えて、準備段階のモデル化データは、マルチカソードＰＶＤリアクタの回転磁石設計により、既存の設計と比較して原料のより均一な侵食プロファイルを示している。

［００６６］ここに記載されるターゲットアセンブリは、極紫外（ＥＵＶ）マスクブランクの製造に特に有用でありうる。ＥＵＶマスクブランクは、マスクパターンを有する反射マスクを形成するために使用される光学的に平坦な構造である。１つ又は複数の実施態様では、ＥＵＶマスクブランクの反射面が、極紫外光などの入射光を反射させるための平坦な焦点面を形成する。ＥＵＶマスクブランクは、ＥＵＶレチクルなど極紫外線反射素子に構造支持体を提供する基板を含む。１つ又は複数の実施態様では、基板は、温度が変化する間の安定性を付与するために、低い熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する材料から作製される。１つ又は複数の実施態様による基板は、ケイ素、ガラス、酸化物、セラミック、ガラスセラミック、又はこれらの組み合わせなどの材料から形成される。

［００６７］ＥＵＶマスクブランクは、極紫外光に反射性の構造である多層スタックを含む。多層スタックは、第１の反射層と第２の反射層の交互反射層を含む。第１の反射層及び第２の反射層は、反射対を形成する。非限定的な実施態様では、多層スタックは、最大で合計１２０個の反射層に対して２０～６０個の範囲の反射対を含む。

［００６８］第１の反射層と第２の反射層は、様々な材料から形成される。一実施態様では、第１の反射層と第２の反射層はそれぞれ、ケイ素とモリブデンから形成される。多層スタックは、ブラッグリフレクタ又はミラーを作るために異なる光学特性を有する材料の薄層を交互に有することによって、反射性構造を形成する。例えばモリブデン及びケイ素の交互層は、例えばマルチカソードＰＶＤチャンバ内で物理的気相堆積によって形成される。

［００６９］本開示の第１の実施態様は、複数のカソードアセンブリと、複数のカソードアセンブリの下のシュラウドとを備える物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバに関する。実施態様では、各カソードアセンブリは、１つの内側磁石を取り囲む複数の外周磁石を含む磁石アセンブリを備え、外周磁石と内側磁石は、物理的気相堆積プロセス中に回転するように構成された取付板に取り付けられている。

［００７０］第２の実施態様では、第１の実施態様のＰＶＤチャンバは、複数のカソードアセンブリのうちの１つを、シュラウドを通して及び回転シールドのシールド孔を通して露出させる複数のカソードアセンブリの下の回転シールドと、複数のカソードアセンブリの各々の下のターゲットと、その上にキャリアを形成する材料を生成する回転ペデスタルとをさらに備える。第３の実施態様では、第１又は第２の実施態様のＰＶＤチャンバは、複数の外周磁石が、内側磁石を取り囲む少なくとも３つの外周磁石を含むという特徴をさらに含む。第４の実施態様では、第１から第３の実施態様は、複数の外周磁石が、内側磁石を取り囲む少なくとも７個の外周磁石を含むという特徴を含む。第５の実施態様では、第１から第４の実施態様は、外周磁石が内側磁石に接触しているという特徴を含む。第６の実施態様では、第１の実施態様は、複数の外周磁石が２３個の磁石を含むという特徴を含む。

［００７１］第７の実施態様では、第１から第６の実施態様は、複数の外周磁石が第１極性であり、内側磁石が第１極性とは逆の第２極性であるという特徴を含む。第８の実施態様では、第１から第７の実施態様は、磁石アセンブリの反対側で取付板に取り付けられた釣合い重りをさらに備える。第９の実施態様では、第１から第８の実施態様は、取付スロットを含む取付板をさらに備え、磁石アセンブリは、取付板に摺動可能に取り付けられて、取付板の周縁部に向かって及び同周縁部から離れる方向に移動することができる。第１０の実施態様では、第１の実施態様は、複数の外周磁石が少なくとも２０個の磁石を含むという特徴を含む。第１１の実施態様では、第１から第１０の実施態様は、複数のカソードアセンブリが少なくとも１２個のカソードアセンブリを含むという特徴を含む。

［００７２］第１２の実施態様は、回転カソードアセンブリと、カソードアセンブリの下のシュラウドとを備える物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバに関し、カソードアセンブリは、１つの内側磁石を取り囲む複数の外周磁石を含む磁石アセンブリであって、外周磁石及び内側磁石が、物理的気相堆積プロセス中に回転するように構成された取付板に取り付けられている、磁石アセンブリと、磁石アセンブリの反対側で取付板に取り付けられた釣合い重りとを含む。

［００７３］第１３の実施態様では、第１２の実施態様は、複数のカソードアセンブリをさらに備える。第１４の実施態様では、第１２及び第１３の実施態様は、磁石アセンブリが、内側磁石と接触する７個の外周磁石を備えるという特徴を含む。第１５の実施態様では、第１２及び第１３の実施態様は、磁石アセンブリが少なくとも２０個の周磁石を備えるという特徴を含む。

［００７４］第１６の実施態様は材料層を堆積させる方法に関し、この方法は、ＰＶＤチャンバ内に基板を配置することと、１つの内側磁石を取り囲む複数の外周磁石を含む磁石アセンブリを備えるカソードアセンブリを回転させることであって、外周磁石及び内側磁石が取付板に取り付けられている、回転させることと、材料層を基板上に堆積させることとを含む。第１７の実施態様では、第１６の実施態様は、取付板が、磁石アセンブリの反対側で取付板に取り付けられた釣合い重りを含むという特徴を含む。第１８の実施態様では、第１６及び第１７の実施態様は、ＰＶＤチャンバが複数のカソードアセンブリを備えるという特徴を含む。第１９の実施態様では、第１６から第１８の実施態様は、基板が極紫外マスクブランクを含むという特徴を含む。第２０の実施態様では、第１６から第１９の実施態様は、モリブデンを含む第１の層とシリコンを含む第２の層とを含む複数の交互材料層を堆積させることをさらに含む。

［００７５］この明細書を通して、「一実施態様」、「特定の実施態様」、「１つ又は複数の実施態様」、又は「実施態様」に対する言及は、実施態様に関連して記載された特定の特徴、構造、材料、又は特性が、本開示の少なくとも１つの実施態様に含まれることを意味する。したがって、この明細書の様々な箇所での「１つ又は複数の実施態様において」、「特定の実施態様において」、「１つの実施態様において」、又は「実施態様において」などの語句の出現は、必ずしも本開示の同じ実施態様を指すものではない。さらに、特定の特徴、構造、材料、又は特性は、１つ又は複数の実施態様において任意の適切な方式で組み合わせることができる。

［００７６］ここでの開示は、特定の実施態様を参照して記載されたが、これらの実施態様が、本開示の原理及び用途の単なる例示であることを理解されたい。本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、本開示の方法及び装置に対して様々な修正及び変形を行いうることが、当業者には自明であろう。したがって、本開示は、特許請求の範囲及びその均等物の範囲内にある修正例及び変形例を含むことが意図される。

Claims (15)

1. 複数のカソードアセンブリと
   複数のカソードアセンブリの下のシュラウドと
   を備える物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバであって、
   各カソードアセンブリが、１つの内側磁石を取り囲む複数の外周磁石を含む磁石アセンブリを備え、外周磁石と内側磁石は、物理的気相堆積プロセス中に回転するように構成された取付板に取り付けられている、ＰＶＤチャンバ。
2. 複数のカソードアセンブリの下の回転シールドであって、シュラウドを通して、及び回転シールドのシールド孔を通して、複数のカソードアセンブリのうちの１つを露出させる回転シールドと、
   複数のカソードアセンブリの各々の下のターゲットと、
   上にキャリアを形成する材料を生成するための回転ペデスタルと
   をさらに備える、請求項１に記載のＰＶＤチャンバ。
3. 複数の外周磁石が、内側磁石を取り囲む少なくとも３個の外周磁石を含む、請求項１に記載のＰＶＤチャンバ。
4. 複数の外周磁石が、内側磁石を取り囲む少なくとも７個の外周磁石を含む、請求項１に記載のＰＶＤチャンバ。
5. 外周磁石が内側磁石と接触している、請求項４に記載のＰＶＤチャンバ。
6. 複数の外周磁石が２３個の磁石を含む、請求項１に記載のＰＶＤチャンバ。
7. 複数の外周磁石が第１の極性であり、内側磁石が、第１の極性と反対の第２の極性である、請求項１に記載のＰＶＤチャンバ。
8. 磁石アセンブリの反対側で取付板に取り付けられた釣合い重りをさらに備える、請求項１に記載のＰＶＤチャンバ。
9. 取付板が取付スロットを含み、磁石アセンブリは、取付板に摺動可能に取付られて、取付板の周縁に向かって及び同周縁から離れる方向に向かって移動することができる、請求項８に記載のＰＶＤチャンバ。
10. 複数の外周磁石が少なくとも２０個の磁石を含む、請求項１に記載のＰＶＤチャンバ。
11. 複数のカソードアセンブリが少なくとも１２個のカソードアセンブリを含む、請求項１に記載のＰＶＤチャンバ。
12. ＰＶＤチャンバ内に基板を配置すること、
    １つの内側磁石を取り囲む複数の外周磁石を含む磁石アセンブリを備えるカソードアセンブリを回転させることであって、外周磁石と内側磁石とが取付板に取り付けられている、カソードアセンブリを回転させること、及び
    基板上に材料層を堆積させること
    を含む、材料層を堆積させる方法。
13. 取付板が、磁石アセンブリの反対側で取付板に取り付けられた釣合い重りを含む、請求項１２記載の方法。
14. ＰＶＤチャンバが複数のカソードアセンブリを含む、請求項１３に記載の方法。
15. 基板が極紫外マスクブランクを含んでおり、前記方法が、モリブデンを含む第１の層とシリコンを含む第２の層とを含む複数の交互材料層を堆積させることをさらに含む、請求項１４に記載の方法。

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