JP4646883B2 - Ｐｖｄターゲット構造体を製造する方法 - Google Patents
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Description
本発明は物理的気相成長法（ＰＶＤ）に関するものである。とりわけ、本発明はＰＶＤターゲット構造体を製造する方法に関するものである。
本願は、その開示全部を本明細書に参照として援用した２００５年９月２６日に出願された米国特許仮出願第６０／７２０，３９０号と、２００５年１０月２０日に出願された米国特許仮出願第６０／７２８，７２４号とに対し優先権主張するものである。
物理的気相成長法（ＰＶＤ）は、基板上に、薄膜材料を堆積する周知の処理法であり、半導体デバイスの製造において、一般的に使用されている。このＰＶＤ処理は、基板（例えば、ウェハー）と、当該基板上に堆積される固体源としての材料スラブすなわちＰＶＤターゲットとをチャンバ内に収容して、高真空状態で行われる。ＰＶＤ処理では、ＰＶＤターゲットが物理的に固体から蒸気に転換される。ターゲット材料の蒸気は、ＰＶＤターゲットから基板に運ばれ、そこで薄膜として基板上に凝結される。
このＰＶＤを達成するためには、蒸発，電子ビーム蒸発，プラズマ溶射堆積，スパッタリングなどの多くの方法が存在する。現在、ＰＶＤを達成するのに最も頻繁に利用される方法は、スパッタリングである。スパッタリング中に、チャンバ内でガスプラズマが生成され、これがＰＶＤターゲットに向けられる。高エネルギーを持ったプラズマの微粒子（イオン）と衝突する結果、このプラズマが、ＰＶＤターゲットの反応表面からターゲット材料の蒸気中に原子または分子を除去、もしくは侵食（スパッタ）する。スパッタされたターゲット材料の原子または分子の蒸気は、減圧した領域を通して基板に運搬され、基板上に凝結してターゲット材料の薄膜を形成する。
ＰＶＤターゲットは、有限の耐用寿命を有する。ＰＶＤターゲットを過剰使用すると、すなわちＰＶＤターゲットの耐用寿命を超えて使用すると、信頼性の問題と安全性の問題とを生じることになる。例えば、ＰＶＤターゲットを過剰使用すると、ＰＶＤターゲットに穴が開き、システムがアーク放電する可能性がある。この結果、著しい製造上の損失と、ＰＶＤシステムまたは工具の損傷と、安全性の問題とが生じる可能性がある。
ＰＶＤターゲットの耐用寿命は、現在のところ、ＰＶＤシステムまたは処理工具により消費される例えばキロワット・アワー（kw-hrs）数のような累積エネルギーを追跡することで、決定されている。しかしながら、この累積エネルギー法は、習得するのに時間がかかり、この方法の精度は、技術者の実地体験のみに依存している。たとえ習得した場合でも、ＰＶＤターゲットの耐用寿命は、（ＰＶＤターゲットの種類によって決まるものであるが、）ＰＶＤターゲットの約２０％から４０％が無駄になるので、本来の寿命よりは依然として短いのである。この問題は、原料の消耗スラブを含んだ従来のＰＶＤターゲットの侵食プロファイルを表したグラフである図１に図示されている。図に示すように、累積１７６９kw-hrs数でのＰＶＤ処理システムの運転の後で、ＰＶＤターゲットの本来の量の約６０パーセント（ターゲット残留物）が残っている。
ＰＶＤターゲットの耐用寿命が短縮する結果、ＰＶＤターゲットの利用率は低くなり、ＰＶＤターゲットの消費コストが上昇する。実際、ＰＶＤターゲットの消費コストは、半導体製造において、最も大きなコストの一つである。従って、無駄になった多くのターゲット材料が利用されるならば、ＰＶＤターゲットの消費コストは、大幅に低減される。言い換えると、この結果、半導体製造コストは大幅に低減され、収益性が向上する。
また、ターゲットの稼働率が低いと、ＰＶＤターゲットの交換頻度がさらに増加し、従って、ＰＶＤシステムや工具の点検頻度が増加する。さらに、ＰＶＤターゲットを交換する場合、新しいターゲットに対するＰＶＤ処理作業を再調整する時間が必要となる。
従って、改善されたＰＶＤターゲットが必要とされている。
ある実施例は、消耗材料からなるＰＶＤターゲット内のベース面に検出器を埋め込み、ＰＶＤ処理によりＰＶＤターゲットが消耗材料の所定量に接近しているか、または、この所定量にまで減量して、さらに筐体内のフィラメント素子、電極素子、ガス、液体または固体にもＰＶＤ処理がされることで、フィラメント素子、電極素子、ガス、液体または固体の状態が変化するＰＶＤターゲット構造体を製造する方法である。この検出器の筐体の形成方法は、バルク材を提供するステップと、バルク材に複数の孔を形成するステップと、各々１つの孔を備える複数の個々のユニットに、バルク材を分離するステップとにより検出器の筐体を形成し、筐体内に、フィラメント素子、電極素子、ガス、液体、または固体を提供するステップにより、消耗材料からなるＰＶＤターゲットの耐用寿命の終点を検出する検出器を形成することを特徴とする。
ある実施例は、消耗材料からなるＰＶＤターゲット内のベース面に検出器を埋め込み、ＰＶＤ処理によりＰＶＤターゲットが消耗材料の所定量に接近しているか、または、この所定量にまで減量して、さらに筐体内のフィラメント素子、電極素子、ガス、液体または固体にもＰＶＤ処理がされることで、フィラメント素子、電極素子、ガス、液体または固体の状態が変化するＰＶＤターゲット構造体を製造する方法である。この検出器の筐体の形成方法は、バルク材を提供するステップと、バルク材に複数の孔を形成するステップと、各々１つの孔を備える複数の個々のユニットに、バルク材を分離するステップとにより検出器の筐体を形成し、筐体内に、フィラメント素子、電極素子、ガス、液体、または固体を提供するステップにより、消耗材料からなるＰＶＤターゲットの耐用寿命の終点を検出する検出器を形成することを特徴とする。
さらに別の実施例では、この検出器の筐体の形成方法は、所定形状の外面を備えた第１成型部材を提供するステップと、第１成型部材の外面上に材料シートを形成するステップと、このシートの対向する各端部を互いに結合するステップとにより形成され、筐体内に、フィラメント素子、電極素子、ガス、液体、または固体を提供するステップにより、消耗材料からなるＰＶＤターゲットの耐用寿命の終点を検出する検出器を形成し、ＰＶＤターゲット内のベース面に検出器を埋め込むことを含む。
ある実施例は、耐用寿命の終点を検出する検出器を有した物理的気相成長法（ＰＶＤ）用ターゲット構造体である。図２Ａは本発明のＰＶＤターゲット構造体の典型的な実施例を示した平面図であり、このターゲット構造体は符号１００で示される。図２Ｂは図２Ａの線２Ｂ−２Ｂに沿った断面図である。ＰＶＤターゲット構造体１００は、所望の原料からなる消耗スラブ１１０（ＰＶＤターゲット）と、このＰＶＤターゲット１１０のベース面１１４に埋め込まれたフィラメント検出器１２０と、を含む。
ＰＶＤターゲット１１０は、反応面１１２と、反応面１１２とは反対側のベース面１１４と、反応面１１２とベース面１１４との間に延伸した側壁面１１６とから構成される。このターゲット１１０は、例えば、円形，正方形，長方形，楕円形，三角形，不規則形を含む好適で適切なあらゆる形状に形成することができる。このターゲット１１０は、あらゆる周知のＰＶＤターゲット形成方法を用いて形成することができる。例えば、「銅含有スパッタリングターゲットおよび銅含有スパッタリングの形成方法」との名称の米国特許第６，８５８，１０２号を参照されたい。
ある実施例において、ターゲット１１０は、１８インチ（１インチ＝２．５４ｃｍ）の直径（円形ターゲットの場合）と、０．２５０インチの厚さと、を有する。別の実施例において、ターゲット１１０は、他の好適で適切な寸法に形成してもよい。ターゲット１１０は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル・プラチナ（ＮｉＰｔ）合金、ニッケル・チタン（ＮｉＴｉ）合金、コバルト（Ｃｏ）、アルミニウム（Ａｌ），銅（Ｃｕ），チタン（Ｔｉ），タンタル（Ｔａ），タングステン（Ｗ）、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、硫化亜鉛酸化ケイ素（ＺｎＳ−ＳｉＯ２）、金（Ａｕ）、および銀（Ａｇ）を含む好適で適切なあらゆる原料で構成してもよい。
フィラメント検出器１２０は、封止部１２６ａ，１２６ｂによって閉鎖された、対向する開口端部１２２ａ，１２２ｂを有した管１２２によって形成された筐体を含む。封止部１２６ａ，１２６ｂは、管１２２の内部１２２ｃを気密封止し、管１２２の内部１２２ｃにフィラメント１２４を吊り下げる。ある実施例において、管１２２の内部１２２ｃの空気を、この内部を真空にするためにこの内部から排気してもよい。代替的な実施例では、管１２２の内部１２２ｃを不活性ガスで充填してもよい。
フィラメント１２４は、封止部１２６ａ，１２６ｂ内に延びた湾曲周縁端部１２４ａ，１２４ｂを含む。封止部１２６ａ，１２６ｂは、管１２２とＰＶＤターゲット１１０とからフィラメント１２４の湾曲周縁端部１２４ａ，１２４ｂを電気的に絶縁する。フィラメント１２４の湾曲周縁端部１２４ａ，１２４ｂは、フィラメント端末すなわちリード線１２５ａ，１２５ｂをなすように外部で端末処理されている。フィラメントリード線１２５ａ，１２５ｂは、以下に詳述するように、フィラメント１２４を監視装置に接続することを可能にする。
ある典型的な実施例においては、管１２２は、ＰＶＤターゲット１１０と同じ材料で構成してもよい。ターゲット１１０の材料の殆ど全てが消耗されるまでは管が貫通することがないように、管１２２の直径は十分に小さくかつその位置はベース面１１４に十分接近させるべきである。例えば、ある典型的な実施例において、管１２２は、約０．５ｍｍの直径を有する。
フィラメント１２４は、通常、ＰＶＤターゲット１１０と同じ材料で構成してもよい。ある代替的な実施例においては、フィラメント１２４を、ターゲット１１０の材料と異なりかつＰＶＤ処理結果に影響を与えない材料で構成してもよい。ある典型的な実施例において、フィラメントは約０．２ｍｍの直径を有してもよい。
封止部１２６ａ，１２６ｂは、電気絶縁材料またはこれらの組み合わせから作られる。ある典型的な実施例では、封止部１２６ａ，１２６ｂは、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミックから成るものでもよい。
フィラメント検出器１２０は、ＰＶＤターゲット１１０がターゲット構造体１００の耐用寿命の終点に相当する材料の量にまで消耗しているときを知らせるセンサとして機能する。この量を超えたＰＶＤターゲット構造体１００のあらゆる使用（ＰＶＤターゲットの過剰使用）は、ターゲット１１０に穴が開いて、システムがアーク放電する結果を生じる可能性があり、ひいては、製造上の損失、ＰＶＤシステムまたは工具の損傷、及び安全上の問題につながる可能性がある。ＰＶＤターゲット構造体１００のフィラメント検出器１２０を使用することにより、ターゲット１１０の耐用寿命が最大になり、上述したターゲット関連の問題を回避するようにＰＶＤターゲット構造体１００を交換すべき時期について、高精度の自動検出が可能になる。
フィラメント検出器１２０は、このフィラメント検出器１２０のフィラメント１２４に接続された監視装置３３０（図５）によって現場監視され得る特徴すなわち特性を表示するように構成される。ある実施例においては、監視されるべきフィラメント１２４の特徴すなわち特性はフィラメント１２４の電気抵抗すなわちインピーダンスであってもよく、監視装置３３０はオーム計であってもよい。この特徴すなわち特性がフィラメント１２４の電気抵抗すなわちインピーダンスである実施例を使用すると、ＰＶＤ処理チャンバのＰＶＤターゲット耐用寿命期間の初めには、監視装置３３０によって監視される電気抵抗すなわちインピーダンスはある初期値となるであろう。ＰＶＤ処理の間にＰＶＤターゲット１１０が侵食されると、管１２２が破壊されて管１２２内に吊持されたフィラメント１２４をＰＶＤ処理に暴露し、従って、（スパッタリングの場合は）プラズマがフィラメント１２４に接触しこれを侵食するまで、この電気抵抗すなわちインピーダンスは前記初期値を維持する。この侵食が生ずると、この電気抵抗すなわちインピーダンスは前記初期値から変化し、従って、ＰＶＤターゲット構造体１００が耐用寿命の終点に近づいていることを指示する。この時点では、残存しているターゲット１１０の量は、ターゲット１１０の当初量の所定の（予め定められた）割合であろう。例えば、ある実施例では、フィラメント１２４が初めて暴露されるときに残存しているターゲット１１０の量は、ターゲット１１０の当初量の約０．５％である。このターゲットがＰＶＤ処理チャンバ内でさらに使用されると、フィラメント１２４が破壊するまでターゲット１１０及びフィラメント１２４は侵食され続ける。この破壊が生ずると、フィラメント１２４が開回路となるので、前記電気抵抗すなわちインピーダンスが再度変化し、従って、ＰＶＤターゲット構造体１００が耐用寿命の終点に到達したことを指示する。先の実施例を使用すれば、フィラメント１２４の破壊時に残存しているターゲット１１０の量は、ターゲット１１０の当初量の約０．２〜０．１パーセントであろう。電気抵抗すなわちインピーダンスの第２変化に応答して、ＰＶＤ処理システムもしくはその工具の動作が技術者によって手動で停止され、または、監視装置３３０からＰＶＤ処理システムやその工具（もしくはその工具を操作する制御装置）へ送られる信号によって自動的に停止してもよい。
ここで図３を参照すると、符号１００’によって示されたＰＶＤターゲット構造体の別の典型的な実施例を示した断面図である。このＰＶＤターゲット構造体１００’は、先に説明した消耗ターゲット１１０（所望の原料からなる）と、ターゲット１１０のベース面１１４に埋め込まれた電極検出器１２０’と、を含む。この電極検出器１２０’は、フィラメント１２４が、対向した２つの別々の電極１２４ａ’，１２４ｂ’に置き換えられている点を除いては、先の実施例のフィラメント検出器１２０と同様である。この電極１２４ａ’，１２４ｂ’は、封止部１２６ａ，１２６ｂを貫通する湾曲周縁端部１２４ａａ，１２４ｂｂを含む。湾曲フィラメント部（湾曲周縁端部）１２４ａａ，１２４ｂｂは、フィラメントリード線１２５ａ’，１２５ｂ’を形成するように外部で端末処理されている。フィラメントリード線１２５ａ’，１２５ｂ’は、先述した監視装置３３０（図５）に電極１２４ａ’，１２５ｂ’を取り付けることを可能にする。
動作中には、電極検出器１２０’の電極１２４ａ’，１２４ｂ’は、この検出器１２０’の管１２２が破壊されるときに、管１２２に進入するプラズマ内のイオンによって発生された電流を検出する。この実施例では、電極１２４ａ’，１２４ｂ’に接続された監視装置つまり計器は、電流計測装置すなわち計器であってもよい。
図４は、符号２００によって示されたＰＶＤターゲット構造体の別の実施例に示した断面図である。このＰＶＤターゲット構造体２００は、先の実施例のように、所望の原料からなるＰＶＤターゲット２１０と、このターゲット２１０のベース面２１４に埋め込まれた不活性ガス検出器２２０と、を含む。
この不活性ガス検出器２２０は、対向する開放端部２２２ａ，２２２ｂを有した管２２２を含む。この管２２２は図２Ａ及び図２Ｂに示された実施例に記載された管と同様もしくは同等であってもよい。管２２２の開放端部２２２ａ，２２２ｂは閉鎖され、管２２２と同様の材料またはあらゆる適切な材料から作られるプラグ等、の閉鎖部２２６によって気密封止される。管２２２は、ＰＶＤ処理結果に影響を与えない、ヘリウム（Ｈｅ）等の不活性ガス２２４で充填される。ＰＶＤ処理の間、ターゲット２００は、ガス検出装置４３０（図６）によって不活性ガス２２４の放出について現場監視される。ＰＶＤターゲット２１０がＰＶＤ処理の間に侵食されると、スパッタリングプラズマ等のＰＶＤ処理力によって管２２２が破壊されるまで、不活性ガス２２４は管２２２内に分散されずに留まっている。一旦前記破壊が生ずると、管２２２を充填している不活性ガス２２４は放出され、ガス検出装置４３０によって検出可能になる。ガス検出装置４３０は、発光分光法（ＯＥＳ）、残留ガス分析法（ＲＧＡ）、または他の適切な検出方法によるものであってもよい。ある典型的な実施例では、不活性ガス検出器２２０は、ＰＶＤターゲット構造体２００のターゲット２１０が当初量の０．５パーセント未満の量にまで減少することを許容する。
従って、不活性ガス検出器２２０は、ターゲット構造体２００のターゲット２１０がターゲット構造体２００の耐用寿命の終点に相当する量にまで減少しているときを知らせるセンサとして動作する。
別の典型的な実施例では、ガス検出器２２０の管２２２を充填する不活性ガスは、ＰＶＤ処理結果に影響を与えない別の物質に置き換えられてもよい。この物質は、ＰＶＤ処理に晒されると蒸発可能になり、その後、当該物質の検出を可能にするものであれば、固体でも液体でもよい。この固体物質は、図１６に示した表の「被覆材料」の欄に挙げられた材料によって作られ、図１６の表の当該欄は、この表の「ターゲット材料」の欄に挙げられた典型的な各ターゲット材料のＰＶＤ処理結果に影響を与えない幾つかの典型的な材料を列挙している。前記液体物質は、管内に噴射され得る液状の不活性ガス（例えば、ヘリウム）であってもよい。この管が液体物質で充填されるときは、管は０．０３ｍｍ程度の小さな直径を有してもよい。
上述のＰＶＤターゲット構造体１００，１００’，２００は、単一管状の検出器１２０，１２０’，２２０を含む。他の典型的な実施例では、ターゲット構造体は、ＰＶＤターゲットに全体に亘って、好ましくは当該ターゲットのより侵食した領域（例えば、図７Ａ）に、配設された多管状の検出器を含んでもよい。ターゲット全体に多管状の検出器を割り当てることは、検出の均一性を向上し、局所的に起こるターゲットの侵食を検出することを可能にする。図７Ａ及び図７Ｂは、ＰＶＤターゲット５１０，５１０’のベース面５１４，５１４’の全体に亘って配設されかつ当該面に埋め込まれた、二乃至複数の管状検出器５２０，５２０’（各々は、例えば４ｃｍ以下の長さ）を備えたＰＶＤターゲット構造体５００，５００’の２つの典型的な実施例を示す。図７Ａに示すように、この管状検出器５２０は、ターゲットスラブ５１０の半径方向に亘って配設され、互いに分離している。図７Ｂに示すように、管状検出器５２０’は、ターゲット５１０’の中心位置で収束するようにターゲット５１０’の半径方向に亘って配設されてもよい。
幾つかの典型的な実施例では、管状検出器６２０がＰＶＤターゲット６１０のベース面６１４に埋め込まれてもよく、これにより、管６２２は、図８Ａに示すようにターゲット６１０のベース面６１４と同一平面上に配置されても、多少凹んだ場所に配置されてもよい（加えて、ターゲットベース板６５０が、Ｃｕ−Ｚｎまたはあらゆる適当な材料等の銅（Ｃｕ）合金からなってもよい）。これは、所望の原料（例えば、タンタル）からなる原料部材６１０．１、および接合材料（例えば、チタン）からなる接合材６１０．２、としてＰＶＤターゲット６１０を形成することによって、図８Ｃに示すような一実施例において実現可能となる。原料部材６１０．１と接合部材６１０．２との当接面には、管６２２の一部を収容するような寸法と形状を備えた、対応する管収容溝６１１．１，６１１．２が設けられる。管６２２は、管収容溝６１１．１，６１１．２、原料部材６１０．１、及び接合部材６１０．２の中に配置され、管６２２とターゲットベース板６５０とは、原料部材６１０．１、及び接合部材６１０．２を生じさせるのに十分な圧力と温度との下で行われるホットプレス接合法を用いて互いに接合され、管６２２とターゲットベース板６５０とは互いに物理的に接合されることになる。具体的には、前記の圧力と温度とは、前記ベース板の材料、ターゲットの原料、及び接合時間に依存する。上述の実施例（例えば、銅製ベース板とタンタル製原料）では、使用上の温度と圧力は、それぞれ、約４００℃（１０８３℃である融点の約１／３よりも若干高い）と約１３，０００ｐｓｉ（１ｐｓｉ＝６８９５Ｐａ）である。幾つかの実施例では、原料からなる薄膜６１０．３は、接合部材６１０．２の収容溝６１１．２に設けられてもよい。この膜６１０．３は、図８Ｄにこの膜自体が示されているように、接合部材６１０．２の原子が管６２２と原料６１０．１との溝６１１．２の領域に移動するのを防ぐためのバリヤ層として使用可能である。他の実施例では、管状検出器６２０’は、ターゲット６１０’のベース面６１４’に少なくとも部分的に埋め込み可能であり、これにより、管６２２’の上部は、図８Ｂに示すようにターゲット６１０のベース面６１４’より若干上にくる。この実施例のターゲットベース板６５０’は、ターゲット６１０’のベース面６１４’から突き出た管６２２の一部を収容する凹部６６０（リセス）を含んでもよく、これにより、ターゲット６１０のベース面６１４’はターゲットベース板６５０’と同一平面上に位置する。
管状検出器の管は、適切で好適なあらゆる形状に構成されてもよい。この管は、断面形状が同一または異なった外面と内面とを有してもよい。図９Ａ〜図９Ｆは、前記管の幾つかの典型的な実施例を示す斜視図である。図９Ａは管７００ａを示し、この管７００ａは、円形の断面形状を備えた、外面７１０ａと内面７２０ａとを有する。図９Ｂは管７００ｂを示し、この管７００ｂは、菱形の断面形状を備えた、外面７１０ｂと内面７２０ｂとを有する。図９Ｃは管７００ｃを示し、この管７００ｃは、正方形の断面形状を備えた外面７１０ｃと、円形の断面形状を備えた内面７２０ｃとを有する。図９Ｄは管７００ｄを示し、この管７００ｄは、円形の断面形状を備えた外面７１０ｄと、三角形の断面形状を備えた内面７２０ｄとを有する。図９Ｅは管７００ｅを示し、この管７００ｅは、円形の断面形状を備えた外面７１０ｅと、正方形の断面形状を備えた内面７２０ｅとを有する。図９Ｆは管７００ｆを示し、この管７００ｆは、正方形の断面形状を備えた、外面７１０ｆと内面７２０ｆとを有する。管の内面と外面とは、２，３例を挙げれば、正方形や楕円形を含んだ他の断面形状を有するものであってもよい。
ここで図１４を参照すると、符号８００で示されたＰＶＤターゲット構造体の更に別の典型的な実施例を図示した斜視図が示されている。このＰＶＤターゲット構造体８００は、上述の消耗ＰＶＤターゲット８１０（所望の原料からなる）と、このターゲット８１０のベース面８１４近くに設けられた検出器層８２０と、を含む。図１４の実施例では、検出器層８２０は、ＰＶＤターゲット構造体８００をベース板８５０へ接続可能である。
図１５は、符号８００’で示されたＰＶＤターゲット構造体の更に別の典型的な実施例を図示した斜視図を示す。このＰＶＤターゲット構造体８００は、この構造８００’が検出器層８２０の上にターゲット材料層８３０を更に含んでいる点を除けば、図１４に具現化されたＰＶＤターゲット構造体に類似している。図１５の実施例では、ターゲット材料層８３０は、ＰＶＤターゲット構造体８００’をベース板８５０へ接続可能である。
図１４及び図１５の実施例において、検出器層８２０は、ＰＶＤターゲット材料とは異なりかつＰＶＤ処理結果に影響を与えない、材料からなる。図１６は、典型的な各ターゲット材料との使用に適した幾つかの典型的な検出器層材料を列挙した表である。
ＰＶＤ処理中にプラズマがＰＶＤターゲット構造体８００またはＰＶＤターゲット構造体８００’の検出器層８２０に衝突すると、検出器層はこの蒸気を放出する。この蒸気はＯＥＳ法、ＲＧＡ法または他の同様な方法によって現場監視および検出可能である。
ＰＶＤターゲット構造体８００，８００’の終点検出分解能は、異なる材料からなる二乃至複数の検出器層を用いることによって向上することができる。従って、プラズマが前記検出器層の第１層に衝突するときは、第１層の検出がなされて、残存しているターゲット材料の第１残存量が指示され、プラズマが前記検出器層の次の層である第２層に衝突するときは、第２層の検出がなされて、残存しているターゲット材料の第２残存量が指示される。なお、第２残存量は前記第１残存量未満である。必要に応じて、他の材料からなる付加的な層が、材料の付加的な残存量の指示がなされるように追加されてもよい。
ＰＶＤターゲット構造体は、ターゲットベースが付いた形で、またはターゲットベースが無い形で構成および適用されてもよい。ＰＶＤ処理システムやその工具は、大幅なハードウェアの改良および／または変更を伴わずに、前記ＰＶＤターゲット構造体を使用することができる。更に、ＰＶＤターゲット構造体は、２〜３例を挙げると、マグネトロンシステム、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）システム、及び誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）システム等を含んだ種々の磁気ＰＶＤシステムに使用可能である。また、本発明に係るＰＶＤターゲットは、直流電源システム、交流電源システム、及び高周波電源システム（これらに限定されない）を含んだ全ての種類のＰＶＤ電源システムに使用可能である。
別の実施例は、管状検出器の管の製造方法である。図１７Ａは、この管の製造方法の典型的な第１実施例に係るステップを示したフローチャートを提示する。ステップ９０１では、同軸上に配置された外側ダイス部材９５１と内側ダイス部材９５２とを含んだ型／押し出しダイスの装置９５０（図１８Ａ）が提供される。外側ダイス部材９５１と内側ダイス部材９５２とは、金属、合金、及び／または金属材料を、押し出し及び／または鋳造するのに適切な剛性材料からそれぞれ作られる。適切なダイス部材は、セラミック材料、高分子材料、金属材料、及びこれらの組み合わせ（これらに限定されない）を含んでもよい。前記装置９５０の外側部材９５１の内面９５１ａは、管の外面を形成するように構成され、この装置９５０の内側部材９５２の外面９５２ａは、管の内面を形成するように構成されている。図１８Ａの実施例では、装置９５０の外側部材９５１が、円形の断面形状が付いた形で構成され、装置９５０の内側部材９５２が円形の断面形状が付いた形で構成されている。このような成型/押し出しダイスの装置は、図９Ａに示すような管を製造するために使用してもよい。しかしながら、装置９５０の外側部材９５１及び内側部材９５２は、例えば図９Ｂ〜図９Ｆに示した管を含んだ、あらゆる所望の形状をなした管状検出器の管を製造するように構成されてもよい。
図１７Ａのフローチャートを再度参照すると、この方法のステップ９０２は、成型／押し出しダイスの装置９５０の外側部材９５１と内側部材９５２との間に確定された空間９５３から所望の管材料を押し出すことを含む。押し出しは、低温押し出し法や高温押し出し法を用いて実行されてもよい。別の代替例では、前記方法のステップ９０２は、成型／押し出しダイスの装置９５０の外側部材９５１と内側部材９５２との間に確定された空間９５３に所望の管材料を鋳造することを含む。所望の管材料を溶融し、成型／押し出しダイスの装置９５０の外側部材９５１と内側部材９５２との間に確定された空間９５３に、この溶融した管材料を注入または噴射させることによって、鋳造を行ってもよい。もしこの管材料がステップ９０２の鋳造によって形成されると、次いでステップ９０３が実行されて、溶融した管材料が冷却して凝固した後で、装置９５０から管が取り除かれる。
図１７Ｂは、本発明の管の製造方法の典型的な第２実施例に係るステップを示す。ステップ９１１では、マンドレル状の成型部材９６１を含んだ成型装置９６０（図１８Ｂ）が提供される。この成型部材９６１は、ＰＶＤまたは電気化学めっきを用いて、金属、合金、及び／または金属材料の層をこの部材上に形成するのに適した剛性材料からなる。成型部材の適切な材料は、セラミック材料、高分子材料、金属材料、及びこれらの組み合わせ（これらに限定されない）を含んでもよい。装置９６０の成型部材９６１は、ほぼ同様な形状の内面と外面とを備えた管を形成するように構成された外面９６１ａを有する。図１８Ｂに示された実施例では、成型部材９６１の外面９６１ａは、円形の断面形状でもって形成されている。このような成型装置は図９Ａに示す管を製造するために使用されてもよい。しかしながら、例えば、図９Ｂ乃至図９Ｆに示した管、を含んだ他の所望形状を備えた管状検出器の管を製造するように、製造装置９６０の成型部材９６１を構成してもよい。
図１７Ｂのフローチャートを再度参照すると、前記方法のステップ９１２が、所望の膜厚さ（管の壁厚さ）が得られるまで、成型部材９６１の外側面９６２上に所望の管材料を堆積することを含む。この堆積ステップは、例えば、電気化学めっき（ＥＣＰ）及び／または他のＰＶＤ方法を用いて実行されてもよい。ステップ９１３では、マンドレル状成型部材９６１と管とが互いに分離される。ある典型的な実施例では、この分離ステップは、図１０に示すように管からマンドレル状成型部材を物理的に引き抜くことによって実行されてもよい。別の代替例では、この分離ステップは、エッチング液を用いた成型部材によって化学的に実行されてもよい。
図１９は、管の製造方法の典型的な第３実施例に係るステップを示したフローチャートを提示する。この管の製造方法の典型的な第３実施例では、バルク製造プロセス（多量一括製造プロセス）で作られる。ステップ９２１では、図１１Ａに示すように、あるバルク量の所望の管材料９４０に多数の孔９４１が形成される。この多数の孔９４１は、複数の管の内面を画定する。ステップ９２２では、前記バルク量の材料が、図１１Ｂに示すように複数の別個の管９４２に切断または薄切りにされ、管９４２の各々は孔９４１の１つを含んだものとなる。孔９４１は、従来式レーザ法、高圧ウォータ法、ウェットエッチング法、及びドライエッチング法を用いて形成されてもよい。バルク材料９４０は、従来式レーザ法、高圧ウォータ法、及び機械的切断法を用いて、複数の別個の管に切断され、または薄切りにされてもよい。
図２０は、管の製造方法の典型的な第４実施例に係るステップを示したフローチャートである。図１２Ａ及び図１３Ａに示すように、ステップ９３１では、所望の管材料の可鍛性シート９８０，９８０’が供給され、ステップ９３２では、前記シート９８０が所望形状の管９８１，９８１’に形成される。ステップ９３２において、シート９８０，９８０’は、対応した形状をなしたマンドレル（図１８Ｂに示すものと同様のマンドレル）の周りに当該シートを形成することによって所望の管形状に形成されてもよい。ステップ９３３では、次いで、管９８１，９８１’の合致する対向する各端部９８２，９８２’が、図１２Ｂ及び図１３Ｂに示すように互いに結合されて管９８１，９８１’を完成する。この結合は、溶接等のあらゆる適切で好適な結合方法を用いて達成されてもよい。
本発明の別の実施例は、ＰＶＤターゲット構造体の耐用寿命の終点を検出するシステムである。図５は、このようなシステムの実施例であり、符号３００によって示されている。このシステム３００は、ＰＶＤ処理チャンバ３１０と、図２Ａ、図２Ｂまたは図３に示すような、この処理チャンバ３１０に設けられたＰＶＤターゲット構造体３２０と、このＰＶＤターゲット構造体３２０のフィラメント検出器アセンブリまたは電極検出器アセンブリ３４０の特徴や特性を現場監視するために当該ＰＶＤターゲット構造体３２０に接続された監視装置３３０と、を含む。
図６は、符号４００で示された、ＰＶＤターゲットの耐用寿命の終点を検出するシステムの別の実施例である。このシステム４００は、ＰＶＤ処理チャンバと、図４、図１４または図１５に示すような、この処理チャンバ４１０に設けられたＰＶＤターゲット構造体４２０と、このＰＶＤターゲット構造体４２０の不活性ガス検出器または検出器層４４０を現場監視及び検出するためのガス検出装置４３０と、を含む。
本発明は、例示の実施例との関連で説明してきたが、これらに限定されない。本発明の範囲と均等の範囲とから逸脱せずに当業者が想到可能な、本発明の他の変更や態様を含むように、添付の請求項は広く解釈すべきである。
１００ ターゲット構造体
１１０ ＰＶＤターゲット（消耗スラブ）
１２０ フィラメント検出器
１２０’ 電極検出器
１２４ フィラメント
１２４ａ’電極
１２４ｂ’ 電極
２２０ 不活性ガス検出器
２２４ 不活性ガス
４４０ 検出器層
５２０ 多管状検出器
５２０’ 多管状検出器
６２０ 管状検出器
６２０’ 管状検出器
８２０ 不活性ガス検出器または検出器層
９４０ バルク材料
９４１ 孔
９４２ 別個の管
９５０ 成型／押し出しダイスの装置
９５１ 外側部材
９５１ａ 外側部材の内面
９５２ 内側部材
９５２ａ 内側部材の外面
９８０ 可鍛性シート
９８０’ 可鍛性シート
９８１ 管
９８１’ 管
９８２ 対向する各端部
９８２’ 対向する各端部
１１０ ＰＶＤターゲット（消耗スラブ）
１２０ フィラメント検出器
１２０’ 電極検出器
１２４ フィラメント
１２４ａ’電極
１２４ｂ’ 電極
２２０ 不活性ガス検出器
２２４ 不活性ガス
４４０ 検出器層
５２０ 多管状検出器
５２０’ 多管状検出器
６２０ 管状検出器
６２０’ 管状検出器
８２０ 不活性ガス検出器または検出器層
９４０ バルク材料
９４１ 孔
９４２ 別個の管
９５０ 成型／押し出しダイスの装置
９５１ 外側部材
９５１ａ 外側部材の内面
９５２ 内側部材
９５２ａ 内側部材の外面
９８０ 可鍛性シート
９８０’ 可鍛性シート
９８１ 管
９８１’ 管
９８２ 対向する各端部
９８２’ 対向する各端部
Claims (6)
- バルク材を提供するステップと、
前記バルク材に複数の孔を形成するステップと、
各々１つの前記孔を備える複数の個々のユニットに、前記バルク材を分離するステップとによりバルク製造プロセスによる検出器の筐体を形成し、
前記筐体内に、フィラメント素子、電極素子、不活性ガス、またはＰＶＤ処理結果に影響を与えない液体または固体を提供するステップにより、消耗材料からなるＰＶＤターゲットの耐用寿命の終点を検出する検出器を形成し、
前記フィラメント素子、電極素子、不活性ガス、またはＰＶＤ処理結果に影響を与えない液体または固体を提供するステップの後に、封止部で前記筐体を気密封止し、
前記ＰＶＤターゲット内のベース面に前記検出器を埋め込み、
ＰＶＤ処理により前記ＰＶＤターゲットが所定量に接近しているか、もしくは、当該所定量にまで減量して、さらに前記筐体内の前記フィラメント素子、電極素子、不活性ガス、またはＰＶＤ処理結果に影響を与えない液体または固体にもＰＶＤ処理がされることで、前記フィラメント素子は電気抵抗が変化し、前記電極素子は電流を検出し、気密封止された前記不活性ガスは前記筺体から放出され、気密封止された、ＰＶＤ処理結果に影響を与えない前記液体または固体は気化され前記筺体から放出されるＰＶＤターゲット構造体を製造することを特徴とする方法。 - 前記孔はレーザドリル、高圧ウォータドリル、ウェットエッチングドリル、ドライエッチングドリル、または、これらの組み合わせによって形成され、
前記バルク材は、レーザ切断、高圧ウォータ切断、機械的切断、または、これらの組み合わせによって分離されることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 所定形状の外面を備えた第１成型部材を提供するステップと、
前記第１成型部材の前記外面より上に材料層を形成するステップと、
前記第１成型部材から前記材料層を分離するステップとにより成型による検出器の筐体を形成し、
前記筐体内に、フィラメント素子、電極素子、不活性ガス、またはＰＶＤ処理結果に影響を与えない液体または固体を提供するステップにより、消耗材料からなるＰＶＤターゲットの耐用寿命の終点を検出する検出器を形成し、
前記フィラメント素子、電極素子、不活性ガス、またはＰＶＤ処理結果に影響を与えない液体または固体を提供するステップの後に、封止部で前記筐体を気密封止し、
前記ＰＶＤターゲット内のベース面に前記検出器を埋め込み、
ＰＶＤ処理により前記ＰＶＤターゲットが所定量に接近しているか、もしくは、当該所定量にまで減量して、さらに前記筐体内の前記フィラメント素子、電極素子、不活性ガス、またはＰＶＤ処理結果に影響を与えない液体または固体にもＰＶＤ処理がされることで、前記フィラメント素子は電気抵抗が変化し、前記電極素子は電流を検出し、気密封止された前記不活性ガスは前記筺体から放出され、気密封止された、ＰＶＤ処理結果に影響を与えない前記液体または固体は気化され前記筺体から放出されるＰＶＤターゲット構造体を製造することを特徴とする方法。 - 前記材料層が、物理的気相成長法、電気的化学めっき法、鋳造、押し出し、または、これらの組み合わせによって形成されることを特徴とする請求項３記載の方法。
- 前記第１成型部材を提供し、前記材料層の外面を形成する所定形状の内面を備えた第２成型部材を提供するステップと、
前記材料層は、前記第１成型部材および第２成型部材から分離され、前記検出器の筐体を前記材料層により形成するステップとにより、成型による前記検出器の筐体を形成したことを特徴とする請求項３記載の方法。 - 所定形状の外面を備えた成型部材を提供するステップと、
前記成型部材の外面上に材料シートを形成するステップと、
前記シートの対向する各端部を互いに結合するステップとにより材料シートによる前記検出器の筐体を形成し、
前記筐体内に、フィラメント素子、電極素子、不活性ガス、またはＰＶＤ処理結果に影響を与えない液体または固体を提供するステップにより、消耗材料からなるＰＶＤターゲットの耐用寿命の終点を検出する検出器を形成し、
前記フィラメント素子、電極素子、不活性ガス、またはＰＶＤ処理結果に影響を与えない液体または固体を提供するステップの後に、封止部で前記筐体を気密封止し、
前記ＰＶＤターゲット内のベース面に前記検出器を埋め込み、
ＰＶＤ処理により前記ＰＶＤターゲットが所定量に接近しているか、もしくは、当該所定量にまで減量して、さらに前記筐体内の前記フィラメント素子、電極素子、不活性ガス、またはＰＶＤ処理結果に影響を与えない液体または固体にもＰＶＤ処理がされることで、前記フィラメント素子は電気抵抗が変化し、前記電極素子は電流を検出し、気密封止された前記不活性ガスは前記筺体から放出され、気密封止された、ＰＶＤ処理結果に影響を与えない前記液体または固体は気化され前記筺体から放出されるＰＶＤターゲット構造体を製造することを特徴とする方法。
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