JP7354090B2 - デュアル位置マグネトロンおよび中心に送出される冷却剤を有するカソードアセンブリ - Google Patents

Description

本開示の実施形態は、一般に、基板処理のために物理的気相堆積チャンバ内で使用するマグネトロンに関する。

物理的気相堆積（ＰＶＤ）とも呼ばれるスパッタリングは、半導体集積回路の製造において金属および関連材料を堆積させる際に長く使用されてきた。ＰＶＤの使用は、ビアまたは他の垂直相互接続構造などのアスペクト比の高い孔の側壁上へ金属層を堆積させることに広がっている。現在、高度なスパッタリングの応用例には、高い応力および高いイオン密度を有する材料をそのようなビア内へ堆積させることが含まれる。

たとえば、チタン、タンタルなどが、Ｓｉ貫通電極（ＴＳＶ）の応用例で使用されてきた。本発明者らは、応力の高いターゲット材料、したがって高い電力が利用されるそのような応用例で、高いターゲット温度および不十分な冷却に起因して、ターゲットに亀裂が入り屈曲し始めることを観察した。ターゲットアセンブリの裏面を冷却するために冷却剤が使用されてきたが、マグネトロンは、多くの場合、ターゲットのうち所与の時間に磁石が配置された部分に冷却剤が到達することを妨げる。

本発明者らはまた、そのような応用例における堆積速度がターゲットの寿命にわたって減少し、したがってチャンバのスループットも減少することを観察した。たとえば、チタンターゲットを使用するＴＳＶの応用例では、堆積速度は、ターゲット寿命にわたって１８オングストローム／秒（Ａ／秒）から１２Ａ／秒に減少する。堆積速度の減少に対処する従来の方法は、堆積速度の減少を補償するように電力を変化させることを含む。しかし、電力を変化させるには労力を要し、チャンバの堆積速度を常に監視する必要がある。

したがって、本発明者らは、前述の問題に対処するマグネトロンを有する改善されたカソードアセンブリを提供する。

マグネトロンアセンブリおよびマグネトロンアセンブリを組み込んだ処理システムの実施形態が、本明細書において提供される。いくつかの実施形態では、マグネトロンアセンブリは、マグネトロンアセンブリの中心軸に沿って延びる本体と、中心軸に沿って本体を通って延びる冷却剤送出構造であり、冷却剤送出構造の下の区域へ中心軸に沿って冷却剤を提供する冷却剤送出構造と、本体の底部に結合され、複数の磁石を有する回転可能な磁石アセンブリとを含む。いくつかの実施形態では、回転可能な磁石アセンブリは、垂直に動くように構成される。

いくつかの実施形態では、マグネトロンアセンブリは、マグネトロンアセンブリの中心軸に沿って延びる本体と、中心軸に沿って本体を通って延びる冷却剤送出構造であり、冷却剤送出構造の下の区域へ中心軸に沿って冷却剤を提供する冷却剤送出構造と、本体の底部に結合され、複数の磁石を有し、垂直に動くように構成された回転可能な磁石アセンブリとを含む。

いくつかの実施形態では、マグネトロンアセンブリは、マグネトロンアセンブリの中心軸に沿って延びる本体と、中心軸に沿って本体を通って延びる冷却剤送出構造であり、冷却剤送出構造の下の区域へ中心軸に沿って冷却剤を提供する冷却剤送出構造と、本体の底部に結合され、複数の磁石を有する回転可能な磁石アセンブリであり、中心軸の周りを中心軸から第１の距離および中心軸から第２の距離をあけて回転するように構成され、垂直に動くように構成された回転可能な磁石アセンブリと、回転可能な磁石アセンブリが第１の距離をあけて回転していることを検出するように構成された第１のセンサと、回転可能な磁石アセンブリが第２の距離をあけて回転していることを検出するように構成された第２のセンサとを含む。いくつかの実施形態では、回転可能な磁石アセンブリは、垂直に動くように構成される。

いくつかの実施形態では、マグネトロンアセンブリは、マグネトロンアセンブリの中心軸に沿って延びる伸縮式本体と、中心軸に沿って伸縮式本体を通って延びる冷却剤送出構造であり、冷却剤送出構造の下の区域へ中心軸に沿って冷却剤を提供する冷却剤送出構造と、伸縮式本体の底部に結合され、複数の磁石を有する回転可能な磁石アセンブリであり、垂直に動くように構成され、中心軸の周りを中心軸から第１の距離および中心軸から第２の距離をあけて回転するように構成された回転可能な磁石アセンブリと、回転可能な磁石アセンブリの垂直位置を制御するように伸縮式本体に結合されたモータとを含む。

本開示の他のさらなる実施形態が、以下に説明される。

上記で簡単に要約し、以下でより詳細に論じる本開示の実施形態は、添付の図面に示す本開示の例示的な実施形態を参照することによって理解することができる。しかし、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容することができるため、添付の図面は本開示の典型的な実施形態のみを示し、したがって範囲を限定すると解釈されるべきではない。

本開示のいくつかの実施形態によるプロセスチャンバの概略断面図である。 本開示のいくつかの実施形態によるマグネトロンアセンブリの概略断面図である。

理解を容易にするために、可能な限り、これらの図に共通の同一の要素を指すために、同一の参照番号を使用している。これらの図は、原寸に比例して描かれたものではなく、見やすいように簡略化されていることがある。さらなる記載がなくても、一実施形態の要素および特徴を他の実施形態に有益に組み込むことができる。

本開示は、有利には中心に送出される冷却剤を使用して冷却を改善することができ、堆積プロセス中にマグネトロンの磁石の最下表面とスパッタリングターゲットの最下表面との間の距離を一定に保つことによって一定の堆積速度を確実にすることができる、デュアル位置マグネトロンを有するカソードアセンブリ、およびそのようなマグネトロンを組み込む物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバに関する。本発明のマグネトロンは、有利には、ターゲットの寿命にわたる過熱および堆積速度の減少によるターゲットの亀裂および／または屈曲を軽減する。

本明細書に開示するマグネトロンの実施形態は、２つの位置（外側の半径方向位置および内側の半径方向位置）を有し、したがって異なる位置での磁極の再構築によってスパッタリングターゲット表面における磁界の変化を可能にする。したがって、ターゲットの中心および周辺部の両方がスパッタリングされるため、ターゲットの利用がさらに改善される。

図１は、本開示のいくつかの実施形態による基板処理システム（たとえば、物理的気相堆積（ＰＶＤ）処理システム１００）の簡略化された断面図を示す。本明細書において提供する教示による修正形態に好適な他のＰＶＤチャンバの例には、ＶＥＮＴＵＲＡ（登録商標）およびＳＩＰ ＥＮＣＯＲＥ（登録商標）のＰＶＤ処理チャンバが含まれており、どちらもカリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から市販されている。ＰＶＤ以外の他のタイプの処理向けに構成されたものを含むＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．または他の製造業者からの他の処理チャンバも、本明細書に開示する教示による修正形態から利益を得ることができる。

例示のために、ＰＶＤ処理システム１００は、プロセスチャンバ１０４の上に取外し可能に配置されたチャンバリッド１０２を含む。チャンバリッド１０２は、ターゲットアセンブリ１１４および接地アセンブリ１０３を含むことができる。プロセスチャンバ１０４は、その上に基板１０８を受け取るための基板支持体１０６を収容する。基板支持体１０６は、下部接地囲壁１１０内に位置することができ、下部接地囲壁１１０は、プロセスチャンバ１０４のチャンバ壁とすることができる。下部接地囲壁１１０は、チャンバリッド１０２の接地アセンブリ１０３に電気的に結合することができ、それによりチャンバリッド１０２の上に配置されたＲＦ電源１８２にＲＦリターン経路が提供される。ＲＦ電源１８２は、以下に論じるようにターゲットアセンブリ１１４へＲＦエネルギーを提供することができる。代替的に、または組合せで、ターゲットアセンブリ１１４にＤＣ電源を同様に結合することができる。

ＰＶＤ処理システム１００は、ターゲットアセンブリ１１４の裏面とは反対側にソース分配板１５８を含むことができ、ターゲットアセンブリ１１４の周縁部に沿ってターゲットアセンブリ１１４に電気的に結合することができる。ＰＶＤ処理システム１００は、ターゲットアセンブリ１１４の裏面とソース分配板１５８との間に配置された空洞１７０を含むことができる。空洞１７０は、以下に論じるように、マグネトロンアセンブリ１９６を少なくとも部分的に収納することができる。空洞１７０は、導電性支持リング１６４の内面、ソース分配板１５８のターゲットの方を向いている表面、およびターゲットアセンブリ１１４（またはバッキング板１６０）のソース分配板の方を向いている表面（たとえば、裏面）によって、少なくとも部分的に画定される。

ＰＶＤ処理システム１００は、マグネトロンアセンブリ１９６をさらに含む。マグネトロンアセンブリ１９６は、プロセスチャンバ１０４内のプラズマ処理を支援するために、ターゲットの近傍に回転磁界を提供する。マグネトロンアセンブリは、空洞１７０内に配置された回転可能な磁石アセンブリ１４８を含む。回転可能な磁石アセンブリ１４８は、プロセスチャンバ１０４の中心軸１８６の周りを回転する。回転可能な磁石アセンブリ１４８は、使用中に選択可能な２つの異なる閉鎖磁界構成を提供する。いくつかの実施形態では、この構成は、図１および図２に関して以下に説明するように、回転可能な磁石アセンブリ１４８の一部分を回転させることによって選択することができる。

マグネトロンアセンブリ１９６は、本体１５４と、第１のモータ１７６と、第１のモータ１７６および本体１５４に結合された結合アセンブリ１７８（たとえば、ギアアセンブリ）と、冷却剤送出構造１８３と、回転可能な磁石アセンブリ１４８とを含む。回転可能な磁石アセンブリ１４８は、複数の磁石１５０を含み、以下に説明するように、中心軸１８６および磁石軸２８６の周りで複数の磁石１５０を回転させ、ならびに磁石アセンブリ１４８を空洞１７０内で垂直に動かすように構成される。いくつかの実施形態では、マグネトロンアセンブリ１９６は、本体１５４の垂直位置を制御するように本体１５４に結合された第２のモータ１７７をさらに含む（たとえば、本体１５４を伸縮式本体にすることができる）。第１のモータ１７６および第２のモータ１７７は、電気モータ、空気圧もしくは油圧ドライブ、または必要とされる動きを提供することができる任意の他のプロセスに適合している機構とすることができる。回転可能な磁石アセンブリ１４８をどのように回転させることができるかを説明するために、１つの例示的な実施形態について本明細書に記載するが、他の構成を使用することもできる。

本発明者らは、ターゲットから材料がスパッタリングされるにつれて、複数の磁石からターゲットの基板の方を向いている表面までの距離が変化するため、ターゲットの堆積速度がターゲットの寿命にわたって減少することを発見した。したがって、いくつかの実施形態では、本発明のマグネトロンアセンブリ１９６はまた、複数の磁石１５０からターゲットアセンブリ１１４の基板の方を向いている表面までの距離を制御するように、たとえば距離が実質上一定のままであることを確実にするように、垂直に動くことが可能である。

使用の際、マグネトロンアセンブリ１９６は、空洞１７０内で回転可能な磁石アセンブリ１４８を回転させ、いくつかの実施形態では垂直に動かす。たとえば、いくつかの実施形態では、第２のモータ１７７が回転可能な磁石アセンブリ１４８を垂直方向に動かしている間に、回転可能な磁石アセンブリ１４８を回転させるように、第１のモータ１７６および結合アセンブリ１７８を設けることができる。本体１５４は、回転可能な磁石アセンブリ１４８に固定して結合される。回転可能な磁石アセンブリ１４８は、冷却剤送出構造が静止したままで回転可能な磁石アセンブリ１４８が回転することを可能にするように、冷却剤送出構造１８３に回転可能に結合される。いくつかの実施形態では、回転可能な磁石アセンブリ１４８は、ベアリング１７４を介して冷却剤送出構造１８３の底部に結合される。

いくつかの実施形態では、結合アセンブリ１７８は、第１のモータ１７６によって提供される回転運動を回転可能な磁石アセンブリ１４８へ伝達するように、第１のモータ１７６および本体１５４内に配置された溝に嵌合するリッジを含むベルトとすることができる。以下に論じるように、磁石軸２８６の周りで複数の磁石１５０を回転させるために、複数の磁石１５０に類似のモータ（図示せず）を結合することができる。いくつかの実施形態では、結合アセンブリ１７８は、代替的に、第１のモータ１７６によって提供される回転運動を伝達するプーリ、ギア、または他の好適な手段の使用によって、回転可能な磁石アセンブリ１４８に結合することができる。

本発明者らは、従来供給されている冷却剤送出構造が空洞の側面から冷却剤を供給することをさらに発見した。しかし、ターゲットアセンブリのうち複数の磁石の真下の部分へ冷却剤が流れることが磁石によって妨げられるため、ターゲットアセンブリのうち複数の磁石の真下の部分は、十分な量の冷却剤を受け取らない。その結果、回転可能な磁石アセンブリが回転すると、複数の磁石が動く区域が過度に高温になり、ときには最高４００℃に到達する。その結果、ターゲットのうち十分に冷却された部分と、十分に冷却されていない部分との間に温度勾配が形成される。温度勾配は、ターゲットの亀裂および／または屈曲につながる。

ターゲットアセンブリ１１４を約２００℃未満の温度で保つために、本発明者らは、ターゲットアセンブリ１１４の中心へ（すなわち、中心軸１８６に沿って）冷却剤を供給する冷却剤送出構造１８３を開発した。冷却剤送出構造１８３は、中心軸１８６に沿って本体１５４を通って延びる。冷却剤送出構造１８３は、マニホールド部分１６２から本体部分１６３を通って中心軸１８６に沿って延びる中心チャネル１６１を含む。マニホールド部分１６２の入口１６７に冷却剤供給部１６５が流体的に結合され、冷却剤送出構造１８３を通って空洞１７０内へ冷却剤を供給する。

図２は、本開示のいくつかの実施形態によるマグネトロンアセンブリ１９６の概略断面図を示す。上記で論じたように、回転可能な磁石アセンブリ１４８は、第１の距離をあけて中心軸１８６の周り（内側の半径方向位置）、および第２の距離をあけて中心軸１８６の周り（図２に示す外側の半径方向位置）で、複数の磁石１５０を回転させることができ（矢印２０１によって示す）、第２の距離は、中心軸１８６から第１の距離より大きい。複数の磁石１５０はまた、複数の磁石１５０の中心を通過する磁石軸２８６の周りを回転するように構成される（矢印２０３によって示す）。外側の半径方向位置で、磁石軸２８６は、第１の距離２０２だけ中心軸１８６から隔置される。内側の半径方向位置で、磁石軸２８６は、第１の距離２０２より小さい第２の距離だけ中心軸１８６から隔置される。いくつかの実施形態では、任意選択で、ソース分配板１５８の上へ、マグネトロンアセンブリ１９６のうちソース分配板１５８の上へ延びる部分の周りにカバー２２６を配置することができ、マニホールド部分１６２のみを露出させる。

いくつかの実施形態では、マグネトロンアセンブリ１９６は、複数の磁石１５０が外側の半径方向位置で回転しているか、または内側の半径方向位置で回転しているかを判定するように構成された２つ以上のセンサ（図２に示す２つのセンサ２０４ａ、２０４ｂ）を含むことができる。２つのセンサ２０４ａ、２０４ｂは、ソース分配板１５８の上で異なる半径方向位置に配置される。回転可能な磁石アセンブリ１４８は、複数の磁石１５０の上に配置された表示要素２０６を含む。２つのセンサ２０４ａ、２０４ｂは、第２のセンサ２０４ｂが表示要素２０６を検出したとき、複数の磁石１５０が中心軸１８６の周りを外側の半径方向位置で回転し（図２に示す）、第１のセンサ２０４ａが表示要素２０６を検出したとき、複数の磁石１５０が中心軸１８６の周りを内側の半径方向位置で回転するように配置される。いくつかの実施形態では、複数の磁石１５０の動きを検出し、回転可能な磁石アセンブリ１４８の垂直位置を検出するように、導電性支持リング１６４を通って第３のセンサ２１２を配置することができる。

第１のモータ１７６は、回転可能な磁石アセンブリ１４８を第１の所定の速度で回転させるように構成され、それにより、第１の速度において、複数の磁石１５０は内側の半径方向位置で回転し、第２の所定の速度において、複数の磁石１５０は外側の半径方向位置で回転する。複数の磁石１５０の正しい半径方向位置を確実にするために、１つまたは複数のストッパ２０８および釣合い重り２１０を利用することができる。

上述したように、マグネトロンアセンブリ１９６は、複数の磁石１５０の第１の最下表面２１４とターゲットアセンブリ１１４の第２の最下表面２１６との間の垂直距離２０７を制御するために、矢印２０５によって示す垂直方向に回転可能な磁石アセンブリ１４８を動かすように構成される。たとえば、垂直距離２０７は、ターゲットの寿命にわたって垂直距離２０７を実質上一定に維持するように制御することができる。その結果、ターゲットの堆積速度の減少が有利には実質上低減または解消される。本体１５４は、第２のモータ１７７の動きを伝達し、回転可能な磁石アセンブリ１４８を垂直に動かすように、回転可能な磁石アセンブリ１４８に直接結合される。空洞１７０が周辺環境から封止されることを確実にするために、ベローズ２１８を介して本体１５４をソース分配板１５８に結合することができる。

上記および図２に示すように、冷却剤送出構造１８３は、ターゲットアセンブリ１１４の中心で空洞へ冷却剤を供給するように（流れ線２２０によって示す）、中心軸１８６に沿って本体１５４を通って延びる。その結果、有利には冷却剤のより均一な流れが実現され、したがってターゲットアセンブリ１１４における温度勾配を実質上低減または解消する。したがって、ターゲットアセンブリ１１４のソース材料１１３の亀裂および屈曲もまた、実質上低減または解消される。冷却剤送出構造１８３を通って空洞１７０に入った後、冷却剤は次に、ソース分配板１５８内に配置された出口２２２に形成された開口２２４を通って、空洞１７０から流出する。冷却剤が空洞１７０を通って流れた後に冷却剤を受け取るためのリターンライン（図示せず）が、出口２２２に結合される。

図１を再び参照すると、基板支持体１０６は、ターゲットアセンブリ１１４の主面の方を向いている材料受取り表面を有し、ターゲットアセンブリ１１４の主面とは反対側の平面位置でスパッタリング被覆されるように基板１０８を支持する。基板支持体１０６は、プロセスチャンバ１０４の中心領域１２０内で基板１０８を支持することができる。中心領域１２０は、処理中に基板支持体１０６の上の領域（たとえば、処理位置にあるときのターゲットアセンブリ１１４と基板支持体１０６との間）として画定される。

いくつかの実施形態では、基板支持体１０６は、プロセスチャンバ１０４の下部のロードロックバルブ（図示せず）を通って基板支持体１０６上へ基板１０８を移送し、後に堆積または処理位置へ持ち上げることが可能になるように、垂直に可動とすることができる。基板支持体１０６の垂直運動を容易にしながら、プロセスチャンバ１０４の外側の雰囲気からのプロセスチャンバ１０４の内側体積の分離を維持するように、底部チャンバ壁１２４に連結されたベローズ１２２を設けることができる。ガス源１２６から質量流量コントローラ１２８を通ってプロセスチャンバ１０４の下部へ、１つまたは複数のガスを供給することができる。プロセスチャンバ１０４の内部を排気し、プロセスチャンバ１０４内で所望の圧力を維持することを容易にするように、排気ポート１３０を設けて、バルブ１３２を介してポンプ（図示せず）に結合することができる。

基板１０８で負のＤＣバイアスを誘起するために、ＲＦバイアス電源１３４を基板支持体１０６に結合することができる。加えて、いくつかの実施形態では、処理中の基板１０８上に負のＤＣ自己バイアスを形成することができる。たとえば、ＲＦバイアス電源１３４によって供給されるＲＦエネルギーは、約２ＭＨｚ～約６０ＭＨｚの周波数範囲とすることができ、たとえば２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、または６０ＭＨｚなどの非限定的な周波数を使用することができる。いくつかの実施形態では、ＲＦ電力は、約２ｋＷ～約２０ｋＷの範囲内で供給することができる。いくつかの実施形態では、ＤＣ電力は、約２ｋＷ～約４０ｋＷの範囲内で供給することができる。他の応用例では、基板支持体１０６を接地することができ、または電気的に浮動したままとすることができる。代替的に、または組合せで、ＲＦバイアス電力が所望されない可能性がある応用例の場合、基板１０８にかかる電圧を調整するために、容量チューナ１３６を基板支持体１０６に結合することができる。

プロセスチャンバ１０４は、プロセスチャンバ１０４の処理体積または中心領域を取り囲み、他のチャンバ部品を処理からの損傷および／または汚染から保護するために、プロセスキットシールドまたはシールド１３８をさらに含む。いくつかの実施形態では、シールド１３８は、プロセスチャンバ１０４の上部接地囲壁１１６の棚部１４０に連結することができる。図１に示すように、チャンバリッド１０２は、上部接地囲壁１１６の棚部１４０上に静止することができる。下部接地囲壁１１０と同様に、上部接地囲壁１１６は、下部接地囲壁１１６とチャンバリッド１０２の接地アセンブリ１０３との間にＲＦリターン経路の一部分を提供することができる。しかし、接地シールド１３８を介したものなど、他のＲＦリターン経路も可能である。

シールド１３８は下方へ延びており、中心領域１２０を概して取り囲む概して一定の直径を有する略管状の部分を含むことができる。シールド１３８は、上部接地囲壁１１６および下部接地囲壁１１０の壁に沿って基板支持体１０６の頂面の下まで下方へ延び、上方へ戻った後、基板支持体１０６の頂面に到達する（たとえば、シールド１３８の底部にＵ字形の部分を形成する）。基板支持体１０６が下部ローディング位置にあるとき、カバーリング１４６が、シールド１３８の上方へ延びる内側部分の頂部上に静止するが、上部堆積位置にあるときは、基板支持体１０６をスパッタリング堆積から保護するように、基板支持体１０６の外周部上に静止する。基板支持体１０６の縁部を基板１０８の縁部の周りの堆積から保護するために、追加の堆積リング（図示せず）を使用することができる。

いくつかの実施形態では、基板支持体１０６とターゲットアセンブリ１１４との間に磁界を選択的に提供するために、プロセスチャンバ１０４の周りに磁石１５２を配置することができる。たとえば、図１に示すように、磁石１５２は、処理位置にあるとき、基板支持体１０６の真上の領域内で囲壁１１０の外側の周りに配置することができる。加えて、または代替的に、いくつかの実施形態では、磁石１５２は、上部接地囲壁１１６付近など、他の場所に配置することもできる。磁石１５２は、電磁石とすることができ、電磁石によって生成される磁界の大きさを制御するように、電源（図示せず）に結合することができる。

チャンバリッド１０２は、概して、ターゲットアセンブリ１１４の周りに配置された接地アセンブリ１０３を含む。接地アセンブリ１０３は、第１の表面１５７を有する接地板１５６を含むことができ、第１の表面１５７は、ターゲットアセンブリ１１４の裏面に略平行にターゲットアセンブリ１１４の裏面とは反対側に位置することができる。接地シールド１１２が、接地板１５６の第１の表面１５７から延び、ターゲットアセンブリ１１４を取り囲むことができる。接地アセンブリ１０３は、ターゲットアセンブリ１１４を接地アセンブリ１０３内で支持するための支持部材１７５を含むことができる。

いくつかの実施形態では、支持部材１７５は、支持部材１７５の外縁部の近傍で接地シールド１１２の下端に結合することができ、封止リング１８１およびターゲットアセンブリ１１４を支持するように半径方向内方へ延びる。封止リング１８１は、所望の断面を有するリングまたは他の環状の形状とすることができる。封止リング１８１は、封止リング１８１の第１の側の、バッキング板１６０などのターゲットアセンブリ１１４と、封止リング１８１の第２の側の支持部材１７５とのインターフェースを容易にするように、２つの対向する平面かつ略平行な表面を含むことができる。封止リング１８１は、セラミックなどの誘電体材料から作ることができる。封止リング１８１は、ターゲットアセンブリ１１４を接地アセンブリ１０３から絶縁することができる。

支持部材１７５は、ターゲットアセンブリ１１４を収容するために中心の開口を有する略平面の部材とすることができる。いくつかの実施形態では、支持部材１７５は、円形または円板形の形状とすることができるが、この形状は、チャンバリッドの対応する形状および／またはＰＶＤ処理システム１００内で処理すべき基板の形状に応じて変動することができる。

ターゲットアセンブリ１１４は、金属、金属酸化物、金属合金など、スパッタリング中に基板１０８などの基板上に堆積させるべきソース材料１１３を含む。いくつかの実施形態では、ソース材料１１３は、チタン、タンタル、タングステンなどとすることができる。本開示に一貫した実施形態では、ターゲットアセンブリ１１４は、ソース材料１１３を支持するためのバッキング板１６０を含む。ソース材料１１３は、図１に示すように、バッキング板アセンブリ１６０の基板支持体の方を向いている側に配置することができる。バッキング板１６０は、バッキング板１６０を介してソース材料１１３にＲＦおよびＤＣ電力を結合することができるように、銅亜鉛、銅クロム、またはターゲットと同じ材料などの導電性材料を含むことができる。代替的に、バッキング板１６０は、非導電性とすることができ、電気フィードスルーなどの導電性要素（図示せず）を含むことができる。バッキング板１６０は、ＰＶＤ処理システム１００によって収容することができる円板の形状、長方形、正方形、または任意の他の形状とすることができる。バッキング板１６０は、基板１０８が存在するとき、ソース材料の前面が基板１０８に対向するように、ソース材料１１３を支持するように構成される。ソース材料１１３は、任意の好適な方法でバッキング板１６０に結合することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、ソース材料１１３をバッキング板１６０に拡散接合することができる。

いくつかの実施形態では、導電性支持リング１６４は、ＲＦエネルギーをソース分配板からターゲットアセンブリ１１４の周縁部へ伝播するように、ソース分配板１５８とターゲットアセンブリ１１４の裏面との間に配置することができる。導電性支持リング１６４は、円筒形とすることができ、ソース分配板１５８の周縁部の近傍でソース分配板１５８のターゲットの方を向いている表面に結合された第１の端部１６６と、ターゲットアセンブリ１１４の周縁部の近傍でターゲットアセンブリ１１４のソース分配板の方を向いている表面に結合された第２の端部１６８とを有する。いくつかの実施形態では、第２の端部１６８は、バッキング板１６０の周縁部の近傍でバッキング板１６０のソース分配板の方を向いている表面に結合される。

接地板１５６と、ソース分配板１５８、導電性支持リング１６４、およびターゲットアセンブリ１１４の外面との間に、絶縁間隙１８０が設けられる。絶縁間隙１８０は、空気またはセラミック、プラスチックなどの何らかの他の好適な誘電体材料で充填することができる。接地板１５６とソース分配板１５８との間の距離は、接地板１５６とソース分配板１５８との間の誘電体材料に依存する。誘電体材料が主として空気である場合、接地板１５６とソース分配板１５８との間の距離は、約１５ｍｍ～約４０ｍｍとすることができる。

接地アセンブリ１０３およびターゲットアセンブリ１１４は、封止リング１８１によって、さらに接地板１５６の第１の表面１５７とターゲットアセンブリ１１４の裏面、たとえばソース分配板１５８のターゲットの方を向いていない側との間に配置された絶縁体（図示せず）の１つまたは複数によって、電気的に分離することができる。

ＰＶＤ処理システム１００は、ソース分配板１５８に連結されたＲＦ電源１８２を有する。ＲＦ電源１８２は、たとえば動作中にＲＦ生成器へ後方反射される反射ＲＦエネルギーを最小にするために、ＲＦ生成器および整合回路を含むことができる。たとえば、ＲＦ電源１８２によって供給されるＲＦエネルギーは、約１３．５６ＭＨｚ～約１６２ＭＨｚまたはそれ以上の周波数範囲とすることができる。たとえば、１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、４０．６８ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、または１６２ＭＨｚなどの非限定的な周波数を使用することができる。

いくつかの実施形態では、ＰＶＤ処理システム１００は、処理中にターゲットアセンブリ１１４へ追加のエネルギーを提供するための第２のエネルギー源１８９を含むことができる。いくつかの実施形態では、第２のエネルギー源１８９は、ＤＣエネルギーを提供し、たとえばターゲット材料のスパッタリング速度（したがって、基板に対する堆積速度）を高めるために、ＤＣ電源とすることができる。いくつかの実施形態では、第２のエネルギー源１８９は、たとえばＲＦ電源１８２によって提供されるＲＦエネルギーの第１の周波数とは異なる第２の周波数でＲＦエネルギーを提供するために、ＲＦ電源１８２に類似している第２のＲＦ電源とすることができる。第２のエネルギー源１８９がＤＣ電源である実施形態では、第２のエネルギー源は、ソース分配板１５８または何らかの他の導電性部材などのターゲットアセンブリ１１４にＤＣエネルギーを電気的に結合するのに好適な任意の場所で、ターゲットアセンブリ１１４に結合することができる。

ＰＶＤ処理システム１００の様々な部品にコントローラ１９４を提供および結合して、それらの動作を制御することができる。コントローラ１９４は、中央処理装置（ＣＰＵ）１１８、メモリ１７２、および支持回路１７３を含む。コントローラ１９４は、ＰＶＤ処理システム１００を直接、または特定のプロセスチャンバおよび／もしくは支持システム部品に付随するコンピュータ（もしくはコントローラ）を介して、制御することができる。コントローラ１９４は、産業設定において様々なチャンバおよびサブプロセッサを制御するために使用することができる汎用コンピュータプロセッサの任意の形態の１つとすることができる。コントローラ１９４のメモリまたはコンピュータ可読媒体１７２は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、光記憶媒体（たとえば、コンパクトディスクもしくはデジタルビデオディスク）、フラッシュドライブ、または任意の他の形態のローカルもしくは遠隔のデジタルストレージなど、容易に利用可能なメモリのうちの１つまたは複数とすることができる。支持回路１７３は、従来どおりプロセッサを支持するためのＣＰＵ１１８に結合される。これらの回路には、キャッシュ、電源、クロック回路、入出力回路、およびサブシステムなどが含まれる。本発明の方法は、本明細書に記載の方法でＰＶＤ処理システム１００の動作を制御するように実行しまたは呼び出すことができるソフトウェアルーチンとして、メモリ１７２内に記憶することができる。ソフトウェアルーチンはまた、ＣＰＵ１１８によって制御されているハードウェアから遠隔に位置する第２のＣＰＵ（図示せず）によって記憶および／または実行することができる。

上記は本開示の実施形態を対象とするが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他のさらなる実施形態を考案することができる。

Claims (15)

1. マグネトロンアセンブリであって、
   前記マグネトロンアセンブリの中心軸に沿って延び、その中心軸を中心に回転可能な本体と、
   前記本体に固定され、前記中心軸に沿って前記本体を通って延びる冷却剤送出構造であり、前記冷却剤送出構造の下の区域へ前記中心軸に沿って冷却剤を提供する冷却剤送出構造と、
   前記本体の底部に結合された回転可能な磁石アセンブリであって、前記本体の回転により、前記中心軸および前記冷却剤送出構造の周りで回転する、回転可能な磁石アセンブリと、
   を備え、
   前記回転可能な磁石アセンブリは、複数の磁石を有し、前記複数の磁石はさらに、前記複数の磁石を中心にして通る磁石軸を中心に回転するように構成され、
   前記回転可能な磁石アセンブリは、前記冷却剤送出構造が静止したままで、前記回転可能な磁石アセンブリが回転することを可能にするように、前記回転可能な磁石アセンブリがベアリングを介して前記冷却剤送出構造の底部に回転可能に結合された、マグネトロンアセンブリ。
2. 前記回転可能な磁石アセンブリが、前記中心軸の周りを前記中心軸から第１の距離および前記中心軸から第２の距離をあけて回転するように構成される、請求項１に記載のマグネトロンアセンブリ。
3. 前記回転可能な磁石アセンブリが前記第１の距離をあけて回転していることを検出するように構成された第１のセンサと、
   前記回転可能な磁石アセンブリが前記第２の距離をあけて回転していることを検出するように構成された第２のセンサと
   をさらに備える、請求項２に記載のマグネトロンアセンブリ。
4. 前記回転可能な磁石アセンブリが、
   前記複数の磁石が前記第１の距離をあけて回転しているか、または前記第２の距離をあけて回転しているかを判定するために、前記第１および第２のセンサによって検出可能な表示要素をさらに備える、請求項３に記載のマグネトロンアセンブリ。
5. 前記回転可能な磁石アセンブリが回転しているかどうかを判定し、前記回転可能な磁石アセンブリの垂直位置を判定するように構成された第３のセンサ
   をさらに備える、請求項１から４のいずれか１項に記載のマグネトロンアセンブリ。
6. 前記複数の磁石が、前記複数の磁石の中心を通過する磁石軸の周りを回転するように構成される、請求項１から４のいずれか１項に記載のマグネトロンアセンブリ。
7. 前記回転可能な磁石アセンブリの垂直位置を制御するように前記本体に結合されたモータ
   をさらに備える、請求項１から４のいずれか１項に記載のマグネトロンアセンブリ。
8. 前記本体が伸縮式本体である、請求項１から４のいずれか１項に記載のマグネトロンアセンブリ。
9. チャンバと、
   前記チャンバの上に取外し可能に配置されたリッドと、
   前記リッドに結合されたターゲットアセンブリであり、前記ターゲットアセンブリからスパッタリングされ、基板上に堆積されるターゲット材料を含むターゲットアセンブリと、
   処理中に基板を支持するように前記チャンバ内に配置された基板支持体と、
   冷却剤供給部と、
   前記基板支持体とは反対側で前記ターゲットアセンブリに隣接して配置された請求項１から４のいずれか１項に記載のマグネトロンアセンブリとを備え、前記冷却剤送出構造が、前記ターゲットアセンブリを冷却するために前記冷却剤供給部から前記中心軸に沿って前記ターゲットアセンブリの上の空洞へ前記冷却剤を提供するように構成され、前記回転可能な磁石アセンブリが、前記空洞内に配置される、
   基板処理システム。
10. 前記本体および前記回転可能な磁石アセンブリを回転させるように結合アセンブリを介して前記本体に結合された第１のモータと、
    前記空洞内で前記回転可能な磁石アセンブリを垂直に動かすように前記本体に結合された第２のモータと
    をさらに備える、請求項９に記載の基板処理システム。
11. 前記第２のモータが、前記複数の磁石の第１の最下表面と前記ターゲットアセンブリの第２の最下表面との間の垂直距離が実質上一定のままとなるように、前記回転可能な磁石アセンブリを垂直に動かすように構成される、請求項１０に記載の基板処理システム。
12. 前記冷却剤送出構造が、前記ターゲットアセンブリを約２００℃未満の温度で維持するように構成される、請求項９に記載の基板処理システム。
13. 前記ターゲットアセンブリに結合されたＤＣ電源と、
    前記ターゲットアセンブリに結合されたＲＦ電源と
    をさらに備える、請求項９に記載の基板処理システム。
14. 前記ターゲット材料が、チタン、タンタル、またはタングステンのうちの１つを含む、請求項９に記載の基板処理システム。
15. 前記本体が伸縮式本体である、請求項９に記載の基板処理システム。

Images