JPH09176849A

JPH09176849A - スパッタリングターゲットのアッセンブリ

Info

Publication number: JPH09176849A
Application number: JP8338363A
Authority: JP
Inventors: Joseph Wytman; ウィートマンジョセフ; Richard Ernest Demaray; アーネストディマーレイリチャード; Manuel Herrera; ヘレラマニュエル
Original assignee: Applied Komatsu Technology Inc; Applied Materials Inc
Current assignee: AKT Inc; Applied Materials Inc
Priority date: 1995-12-22
Filing date: 1996-12-18
Publication date: 1997-07-08
Also published as: EP0780487A1; KR970046701A

Abstract

(57)【要約】【課題】スパッタリングターゲットを冷却するための構
造及び方法、及び冷却されたターゲットを保持するため
の構造及び方法を提供する。【解決手段】ターゲットアセンブリはスパッタリング処
理チャンバの上部開口に対して完全に覆い、シールす
る。冷却液の接続はターゲットアッセンブリの周辺から
のみ与えられる。上部の真空チャンバが圧力チャンバの
反対側をシールすると、ターゲットアッセンブリの両側
の圧力は殆ど等しくされる。ターゲット１２７、ターゲ
ット・バッキング・プレート１２８及びカバープレート
１２５がターゲットアッセンブリを形成する。一連の溝
１４９がターゲット・バッキング・プレート或いはター
ゲット・バッキング・冷却カバー・プレートの何れかに
おいて構成され、それらはガスケット構造を用いて互い
にしっかり接合される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、平坦なマグネトロ
ンのスパッタリングターゲットに関し、特に、スパッタ
リングターゲットを冷却するための構造及び方法、及び
冷却されたこのターゲットを保持するための構造及び方
法に関する。

【０００２】

【発明の背景】スパッタリングは、アルミニューム、ア
ルミニューム合金、耐熱性メタルシリサイド、金、銅、
チタニューム−タングステン、タングステン、モリブデ
ン、タンタルおよび一般的にシリコン酸化物及びシリコ
ンのない、いろいろな金属の薄膜を、処理されているア
イテム（基板）、例えばウェハ或いはガラス板上に堆積
するための、例えば半導体産業において一般に用いられ
る多くの物理的技術である。一般に、この技術は、選択
されたガスで少なくとも部分的に満たされている減圧さ
れたチャンバを横切って電界を加えることによって、イ
オン化したガスの“粒子”（原子或いは分子）のガスプ
ラズマを生成することを含む。ガス原子の一部はイオン
化され、これらのイオン化した粒子はターゲットに向か
い、ターゲットと衝突する。イオンとターゲットの衝突
のエネルギーの結果として、自由な原子、或いはターゲ
ット材料の負にバイアスされた原子群が、ターゲット材
料を自由な原子或いは分子に変換して、ターゲットの表
面から放出される。ターゲットを離れて、基板の方向に
向かう殆どの自由な原子は、衝突を起こすことなく基板
を打ち、ターゲットから比較的短い距離にある、処理さ
れる目標物（例えば、ウェハ、基板）の表面上に薄膜を
形成（堆積）する。

【０００３】１つの共通のスパッタリング技術はマグネ
トロンスパッタリングである。マグネトロンスパッタリ
ングを用いてウェハを処理するとき、磁界は、ターゲッ
トスパッタリングが高速で、然も磁界が無くても可能で
あるより低い処理圧力で生じるように、磁界領域にスパ
ッタリング作用を集中するために、用いられる。ターゲ
ット自身はウェハとチャンバに関して電気的にバイアス
され、カソードとして機能する。カソード及びその関連
する磁界を設計する目的は、ターゲットの均一な浸食及
び処理されているウェハ上への純粋なターゲット材料の
均一な堆積を含んでいる。スパッタリング中、もし、磁
界を発生するマグネットが或る位置に静止している場
合、連続的なスパッタリングは、その位置のスパッタリ
ングターゲットの厚さ早く消費し、スパッタリングの位
置にホットスポットを生成する。従って、マグネット
は、そのスパッタリング中ターゲットの裏側で通常連続
的に移動する。それにもかかわらず、不均一な堆積パタ
ーンが生じる。ターゲットの裏側に位置した材料或いは
消費する材料で処理スチャンバを汚染することを避ける
ために、スパッタリングは、不均一なスパッタリングの
堆積パターンがあらゆる点でターゲット材料の全ての厚
さを消費する前に、スパッタリングは停止される。スパ
ッタリングがターゲットの裏側にあるターゲット・バッ
キング・プレートのどの点に到達されても、ターゲット
・バッキング・プレート材料（しばしば銅）のスパッタ
リングが起こり、ターゲット・バッキング材料（例え
ば、銅）で、真空チャンバや処理されているウェハを汚
染する。ターゲット材料の利用における不均一パターン
のために、従来はスパッタされるべきターゲット材料が
大部分残っているにもかかわらず、スパッタリングを停
止している。

【０００４】ガスプラズマの生成、及びカソード上に衝
撃を与えるイオン流の生成にかなりのエネルギーが使用
される。このエネルギーは、関連する構造及び要素を溶
融し、又は殆ど溶融することを避けるために消散さえな
ければならない。スパッタリングターゲットを冷却する
ために用いられる共通の技術は、図１及び図２に示され
ている。多くの従来のスパッタリング装置に用いられる
１つの技術は、スパッタリングターゲットの固定された
内部通路を通して、水或いは冷却液通している。図１に
示されるように、ホース６５のような第１の冷却液の通
路が水、或いは他の冷却液をターゲット・バッキング・
プレートに供給する。水、或いは他の冷却液冷却はバッ
キング・プレートの空洞或いは通路を通って、第２のホ
ース６６に出る。これによりターゲット６４は急速に冷
却される。図１を完成するために、スパッタリングチャ
ンバ６０は、堆積されるべき基板６１を支持する基板支
持構造６２を有する。この構成において、スパッタリン
グターゲットは、プロセス環境に完全に含まれる。水と
真空のシールは、水或いは他の冷却液がその通路から漏
れるのを防ぐために必要である。米国特許第 4,826,584
号において、Carlosdos Santos Pereiro Ribeiro によ
って記載されたマグネトロンのスパッタリングカソード
は、スパッタリングターゲットの裏側に隠され、ターゲ
ットに隣接した構造を通して液体を通すために、ターゲ
ットの裏側に取付けられた冷却ラインアタッチメントを
示す従来技術の典型的なものである。図２にはマグネッ
トが示されていないが、これらの装置は、共通して静止
する、或いは回転するマグネットを有し、イオンの流れ
を指向し、主なスパッタリング位置を制御することがで
きるようにしている。

【０００５】ターゲットを冷却するための他の技術が図
２に示されている。処理チャンバ５０は、ターゲットに
極めて接近してスパッタ被覆されるように、基板５５を
支持するスパッタリングテーブル５６を支持する。スパ
ッタリングチャンバ（処理チャンバ）５０は、ターゲッ
トアッセンブリ５２が停止する周辺頂部のフランジを有
する。ターゲット・バッキング・プレート５３とターゲ
ット５４から成るターゲットアッセンブリ５２は処理チ
ャンバ５０のフランジを完全に覆っている。シールがシ
ョリチャンバ５０とフランジの外側を取りまく空気の間
に成される。冷却チャンバ５１はターゲットアッセンブ
リ５２の頂部を取り囲んでいる。静止マグネット、或い
は可動マグネット５７はターゲットバッキング・プレー
ト５３の背面に非常に接近して配置される。マグネット
のスイープ機構（図示せず）は、可動マグネットが点線
５８で示されたマグネットスイープゾーン内で動くよう
にする。この構成において、可動マグネット５７及びマ
グネットスイープ機構（図示せず）の部分は、ターゲッ
トの冷却を確実にするために、ターゲットの後ろのチャ
ンバを介して循環される冷却液に浸される。

【０００６】これらの構成において、ターゲット・バッ
キング・プレート６３は、冷却側の幾つかの環境と同程
度の正の圧力と共に処理側（１torr以下) の強い真空圧
を受ける。冷却側の実際の圧力は、スパッタリングター
ゲット上の許容できる温度を維持するのに充分な冷却液
がシステムを通して動くに従って、冷却チャンバの冷却
液の重さ及び冷却チャンバにおける冷却液の静的及び動
的圧力に依存しする。チャンバを通しての冷却液の流れ
を短絡することを避けるために（最も短い通路によっ
て、直接的に入り口から放出するまで）、分配マニフォ
ルド或いは流れの方向を決める制限装置が、短絡を最小
にし、冷却を最大にするために、冷却液の通路にしばし
ば配置される。冷却液とターゲット・バッキング・プレ
ート間の熱伝導を最大にするために、冷却チャンバ５１
における流れ方が、ターゲット・バッキング・プレート
５３の後ろ或いは後ろの近くに形成された流体の境界層
が最小にされ、或いは除かれるものであることが必要で
ある。流体ターゲットと流体間の熱の移動を最大にする
ために、冷却の層流が充分でなく、流れが乱れの範囲に
なければならない。冷却チャンバ５１において高圧を生
じる乱流に対して要求される流体速度を生成するため
に、より高い流体圧が必要である。

【０００７】小さなスパッタリングターゲットに対し
て、処理チャンバ５０の真空圧、及び冷却チャンバ５１
の、流体圧と周囲の空気圧を加えた圧力の間の差動圧力
によるたわみに抗するような、ターゲット・バッキング
・プレート及びターゲットは、容易に作られる。しか
し、ターゲット及びターゲット・バッキング・プレート
のサイズがコンピュータ或いはテレビジョンのスクリー
ンの平面パネルディスプレイに用いられるために、平面
のガラスパネルのように、大きいと、許容できないたわ
みを避けるために、ターゲット及びターゲット・バッキ
ング・プレートの厚さを実質的に増大しなければならな
い。マグネトロンが用いられた場合、マグネトロンのマ
グネットがスパッタリングターゲットの表面に近ければ
近いほど、スパッタリングはより効果的である。ターゲ
ットの厚みを増大することによって、スパッタリングタ
ーゲットの表面及びターゲットの裏側にあるマグネトロ
ンスパッタリング用のマグネット間の距離を増大する
と、スパッタリングに関するマグネットの効果は実質的
に減少する。逆に、磁界が厚いターゲットとターゲット
・バッキング・プレートとの組み合わせの厚さを通して
均一に、効果的であることを確実にするために、より強
力なマグネットを用いる必要がある。

【０００８】処理チャンバと冷却チャンバ間の差動圧力
の下でのターゲット及びターゲット・バッキング・プレ
ートのたわみは、ターゲット及びターゲット・バッキン
グ・プレートを実質的に曲げるようにする。ターゲット
及びターゲット・バッキング・プレートのたわみは、タ
ーゲット・バッキング・プレートからのターゲットの剥
離、或いは分離の可能性が非常に増大するものであるな
ら、はんだ或いははんだ材料、或いはターゲット材料に
大きなストレスを生成する。これらの困難性を克服する
ために過去において用いられた方法は、ターゲットのそ
のバッキング・プレートへの、高圧−高温拡散ボンディ
ング、エクスプロージョン・ボンディング、摩擦溶接、
或いはロールボンディングなどである。これらの処理に
は、ターゲットとそのバッキング・プレートが受ける不
均一な熱勾配又は機械的勾配(mechanical gradient) が
ある。いろいろな部品のマイクロ構造は熱勾配または機
械的たわみ、及びこれらの部品の大きさの変化によって
引き起こされるストレスによって影響される。スパッタ
リングの熱サイクルの下での反りのない大きさ的に安定
したターゲットとターゲット・バッキング・プレートの
アッセンブリを得るために、後処理（機械的および／ま
たは熱的ストレスを減らす技術）が、しばしばなされな
ければならなかった。

【０００９】上述のスパッタリングターゲットのアッセ
ンブリの欠点は、表面コーティングを与えるための効率
的な、コスト効果のある手段としてスパッタリングの広
範な使用を禁止していることである。

【００１０】

【本発明の概要】本発明は、スパッタリングターゲット
及びスパッタリングターゲット・バッキング・プレート
用の改良された構成に関する。この構成は、従来の持つ
欠点の多くを克服し、スパッタリングカバーレッジ及び
ガラス板、及び大きな半導体基板（ウェハ）、即ち２０
０或いは３００mmの直径のような大きなスパッタ領域を
改善するための構造及び方法を提供する。特に、大きな
基板に対して高品質の膜を有する変動のない、全範囲の
堆積を必要とする場合、大きなターゲットが必要とされ
る。新規な構成は、上部周辺のフランジ表面を有する処
理チャンバを有している。スパッタリングターゲットの
アッセンブリはこのフランジ上に支持される。ターゲッ
トアッセンブリは、冷却カバープレートにシールされた
ターゲット・バッキング・プレートとは別の、或いはバ
ッキング・プレートと一体のターゲットを有する。

【００１１】ターゲット材料がターゲット・バッキング
・プレートとは別体である場合、ターゲット材料は、は
んだ付け、溶接或いは蝋付けのような幾つかの一般に知
られた接合の一つを用いて、ターゲット・バッキング・
プレートに固定される。ターゲットをターゲット・バッ
キング・プレートに接合するための他の技術は、金属、
固体状態或いは液相拡散ボンドの充填材による拡散ボン
ディングの使用によって、比較的低い温度と圧力でター
ゲットをそのバッキング・プレートにボンディングする
ことを含む。最初に別体であるターゲットとそのバッキ
ング・プレート間のボンディングは、プロセスの温度が
部分的に高いのために、重要である。モノリシック（一
体化）構成において、ターゲット（例えば、アルミニュ
ーム及びその合金）とターゲット・バッキング・プレー
トは、Ｏリング溝と他の取付け物が処理チャンバと共に
シールするように機械加工される単一部品の材料であ
る。

【００１２】冷却カバープレートはターゲット・バッキ
ング・プレートの裏側（頂部）にしっかりと取り付けら
れる（ボンドされる）か、締めつけられる。冷却カバー
プレートは冷却液用の流路（通路）を備えた空洞或いは
溝を有している。冷却液用の空洞或いは溝は、全体のプ
レート上に最大の冷却或いは加熱効果をあたえるよう
に、ターゲット・バッキング・プレートの実質的な面積
にわたって冷却液の流れを分配するように構成される。
流れは、曲がりくねった、或いはループ状の通路を通っ
て、即ちその中を連続的に流れる。冷却カバープレート
は、液密なシールが冷却液のために作られるように、タ
ーゲット・バッキング・プレートの背面にしっかり接合
される。ターゲット・バッキング・プレートに面する側
は平坦であり、１つ以上の締め具によって圧縮された少
なくとも１つのガスケットを含むガスケット接続により
シールされてもよい。ガスケット接続は、熱交換冷却通
路の回りに一般的に液密のシールを形成し、またターゲ
ットのバッキクングプレートと熱交換冷却通路を取り囲
む冷却カバープレート間に一般的に液密のシールを備え
るガスケット接続の一部の内周に冷却カバープレートの
場所を固定する１以上の締め具の各々の回りに一般的に
液密のシールを形成する。ターゲットアッセンブリの冷
却路に冷却媒体を含むために、締め具が、液密のシール
が作られる場所にガスケットを締めつけたとき、ガスケ
ットは、一度に全てのシーリング面を覆う１片のダイカ
ットガスケットでよい。

【００１３】冷却液が冷却路を通って流れるにしたがっ
て、熱移転の効率を改善するために表面処理の粗さを増
大するように、冷却路の内面の一部はグリットブラスト
(grit blast)される。冷却路の溝は、ターゲット・バッ
キング・プレートに面する冷却カバープレートの側面に
機械加工されるか、鋳造される（又は形成される）。溝
はそれらの間にフィンか壁を有している。締め具の孔
は、フィンを通過し、端から端までフィンに沿って周期
的な位置に幾つかのフィンの終端へ出る。締め具は、締
め具の通路及びフィンの終端にある締め具の通路の回り
にあるガスケットの一部を通過する。締め具が締めつけ
られると、ガスケットは、ターゲット・バッキング・プ
レートと冷却カバープレートのフィンの終端の間に締め
つけられて、冷却路と締め具の開口との間の通路をシー
ルする。締め具は冷却カバープレートを締めつけ、パッ
キングプレートに固定される。それらは冷却カバープレ
ートの広いスパンにわたって冷却路の大きさを保持する
ようにする。このようにして、冷却路における冷却流体
圧は、冷却ガバープレート或いはターゲット及びそのバ
ッキング・プレートのたわみを起こさない。

【００１４】冷却カバープレートは、確かな手段によっ
てターゲット・バッキング・プレートに結合されるが、
ターゲット・バッキング・プレートとそのカバーの熱膨
張係数が厳密に一致することが重要である。もし厳密に
一致しないと、それぞれの間熱膨張の違いに関連して剪
断ストレスがボンドとシールの欠陥を生じさせるあろ
う。ターゲット・バッキング・プレートおよび異なる材
料の冷却カバープレート間の差動変形はプレートの端間
の場所を横切る中間位置にピンを用いることによって最
小にされる。中間位置におけるねじ或いはボルトは、接
合離れ（液体がリークすることによって判る）が生じな
いことを確かにしている。他の構成において、冷却水の
通路及び溝もターゲット・バッキング・プレートに設け
られる。冷却カバープレートは、平らなプレートでター
ゲット・バッキング・プレートの冷却の通路上に接合す
ることもできる。

【００１５】再使用できるターゲットアッセンブリに対
して、ターゲット・バッキング・カバー・プレートは、
冷却液の通路をシールするためにガスケットとして作用
するようにターゲット・バッキング・プレートにカバー
を接合するために、バッキング・プレートとカバープレ
ート間に挟まれ、且つターゲット・バッキング・プレー
トの領域を横切って規則的に間隔をあけた取りはずし可
能な締め具で圧縮した高温エラストマー材料の正確に切
断されたシートを用いて冷却チャネルをシールすること
ができる。締め具を受ける孔を、長い時間の間ゆっくり
ガスをリークすることもできる締め具の孔のスペースか
らガスを放出するガス排出開口（液体の通路）にされ、
真空釣合いチャンバの急速なポンプダウンを避け、従っ
て処理の開始を遅らせる。

【００１６】ターゲット、ターゲット・バキング・プレ
ート、及び冷却カバープレートは、スパッタリングチャ
ンバの上方に配置されたターゲトアッセンブリを構成す
る。ターゲットアッセンブリが、固い断面を有して構成
され、或いはたわみを最小にするために補強された場
合、スパッタリングは生じるが、ターゲットはプロセッ
サチャンバの周囲の状態および真空間の差動圧力の負荷
を支えている。代わりに、上部チャンバがマグネットを
囲む位置に置かれ、ターゲットアッセンブリの上部に対
してシールされる。スパッタリングが必要とされると、
スパッタリングチャンバと上部チャンバの双方の圧力が
実質的に、殆ど同時に減少される。ターゲットアッセン
ブリは殆ど等しい圧力の２つのチャンバを分離するダイ
アフラムとして作用する。ターゲットアッセンブリの冷
却路をとおして流れる冷却液は両方の真空チャンバから
隔離される。冷却液の通路によるターゲットアッセンブ
リとターゲットのたわみは、ターゲット・バッキング・
プレートと冷却カバープレートのフィンの端間の締め具
による接続によって、もし完全に除かれないとしても、
減少される。

【００１７】上部のドライチャンバに配置されたマグネ
ットのスイープ機構は、それが液体に浸されていたとし
ても液体の抵抗を克服する必要はない。更に、ターゲッ
トアッセンブリは、殆ど等しい圧力の２つのチャンバを
シールするダイアフラムとして作用するので、ターゲッ
トアッセンブリは、ターゲットからのマグネットの距離
を減少するために非常に薄く作られる。非常に強いマグ
ネットの多くの形式は、温度が上昇すると、それらの磁
気の強さを減少する。本発明による構成を用いると、マ
グネットが厚い冷却液に浸されている従来の構成と違っ
て、スパッタリング処理によって、マグネットの温度は
殆ど上昇しない。マグネットは、排気された上部チャン
バに配置され、そしてターゲットアッセンブリの冷却カ
バープレート面は、冷却液の平均温度、例えば５０℃の
温度に実質的に等しい最大温度を有しているので、マグ
ネットへの熱伝導の流れは実質的になく、ターゲットア
ンセンブリからマグネットへの放射熱の流れは非常に小
さい。このような温度では、放射熱の転送は無視でき
る。

【００１８】電気的に帯電したターゲットアッセンブリ
はオペレータの接触からばかりでなくスパッタリング処
理チャンバ及び上部チャンバから絶縁されるべきであ
る。ターゲットアッセンブリの上下および外側に配置さ
れた絶縁リングはこの様な絶縁を与える。電力は電力接
続開口をとおしてターゲットプレートに与えられる。冷
却媒体を通しての電流の伝導は、高い純粋な水或いはた
の冷却液が冷却路に用いられる場合は無視できる。非伝
導のホース材料がターゲットアッセンブリを冷却／加熱
液体源に接続するために用いられる。冷却液の入口と出
口での流れは、プラスチック（アクリル、ポリカーボネ
ート等）のマニフォルド、或いはターゲット・バッキン
グ・プレートに直接取り付けることができる簡単に取外
しのできる付属品を有するホースをとおして循環され
る。プラスチックのマニフォルドはターゲット・バッキ
ング・プレートにボルト止めされ、他の絶縁部品と共に
絶縁障壁として作用し、オペレータが非常に活性化され
たターゲットプレート或いはその電気接続に接触するの
を防止する。

【００１９】本発明による構成において、被覆されるべ
き非常に大きな基板は、基板の大きさに実質的に等しい
大きさを有するターゲットから堆積され得る。例えば、
大きさが何れの方向にも２或いは３フィート（約６００
〜９００mm) 程度の大きさである大きなテレビジョンの
ようなスクリーンに用いられるような大きなガラスのパ
ネルディスプレイはここで述べられたスパッタリングタ
ーゲット及びスパッタリングチャンバから堆積され、同
様に、直径２００〜３００mmの大きな円いウェハ半導体
が平らにスパッター堆積される。更に、可動マグネット
が従来のターゲットアッセンブリの後でスイープされる
た場合、ターゲットとスパッタ堆積される基板間の距離
が変わるターゲットは不規則に浸食され、それにより、
スパッタされている基板上にスパッタ堆積される被覆の
質、即ち均一性に影響を及ぼす。本発明は、不規則な浸
食によるこの大きさの変化を部分的に補償することがで
きる。２つのチャンバにおける圧力がターゲットアッセ
ンブリの曲げを制御するように調節することができ、そ
れにより、スパッタリングターゲトがその使用の寿命の
終わりに近づいていても、堆積の高い程度の均一性が維
持されるように、ターゲット表面上の曲げられた（変形
された）領域とスッパタされるべき基板間の距離を機械
的に調整する。また、２つのチャンバの圧力がターゲッ
トアッセンブリの曲げを制御するように調整されるの
で、同じターゲットの厚さとマグネットの磁力は、ガラ
スパネルのようなスパッタする実質的に大きな形状を有
するスパッタリングシステムばかりでなく、小さな形状
を有するスパッタリングシステムにおいても用いられ
る。

【００２０】冷却水の供給源は、真空外のターゲットア
ッセンブリに接続されるので、この接続における真空と
水の全てのシールが除かれる。真空と水のシールを横切
る（締め具孔を通して）リークは釣合いチャンバへのリ
ークに限定され、それは真空のレベルを監視することに
よって直ちに検出される。本発明による構成において、
いかなるシールの欠陥も、処理或いはターゲット上の不
慮の効果をもたらさないであろう。

【００２１】

【実施の形態】一般構造本発明による実施の形態は、スパッタリングターゲット
のアッセンブリ内にシールされた冷却路を備えている。
本ターゲットのアッセンブリは真空処理チャンバにシー
ルされる。冷却路を通して流れる冷却液はスパッタリン
グターゲットのアッセンブリを効率的に冷却し、水と真
空のシーリング問題を避ける。本ターゲットのアッセン
ブリは、ターゲットアッセンブリに所定の低ストレス変
形を得るように２つの真空チャンバ間にシールされる。
本発明による実施の形態の一般形状は、図３に示されて
いる。処理／スパッタリングチャンバ７０は、スパッタ
被覆されるべき基板７１を囲んでいる。基板７１は暗黒
部リング(dark space ring) ７２によって囲まれて、材
料の堆積がスパッタリングターゲットのエッジを越える
ことを防ぐ。下部の絶縁リング７３（好ましくは、アル
ミナ）が処理／スパッタリングチャンバ７０の上部フラ
ンジに載る。薄板状のターゲットアッセンブリ７７は、
下部の絶縁リング７３上に支持されて、シールされる。
入口と出口の冷却ライン１０５、１０６はターゲットア
ッセンブリに冷却液を与える。上部の絶縁リング１０８
はターゲットアッセンブリ７７を絶縁し、上部のチャン
バ１０９をシールする。

【００２２】図３に示されたこの一般構造は以下に説明
される本発明の特定の実施の形態に対する基本構成を提
供する。ガスケット化されたターゲットアッセンブリ図４と図５は、本発明によるターゲットアッセンブリの
展開斜視図を表す。各々はターゲット・バッキング・プ
レート８０に固定されたターゲット７９を有し、その背
面８０ａは、一般にそこにねじ山のあるねじ孔８０ｂを
有する平面である。バッキング・プレートは、また冷却
液の入口８３ａと出口８５ａの開口も有する。バッキン
グ・プレート８０は、冷却液の入口８３ａと出口８５ａ
の開口がターゲットアッセンブリを真空チャンバにシー
ルするシールの外側に位置されるように形成され、冷却
液のホース１０５、１０６等が図３に示されるように接
続される。

【００２３】ダイカットガスケット９４は、ターゲット
・バッキング・プレート８０と冷却のカバープレート９
５間に位置される。その内面上の冷却カバープレート９
５は（図５）、冷却カバープレート９５のエッジフラン
ジ９５ｃの下に溝の付いた表面９５ｂから立ち上がる一
連のフィン９５ａを有する。フィン９５ａの形状の詳細
は以下に説明される。冷却カバープレート９５は一連の
中央及び周辺の取付け孔９５ｄ、９５ｅを含み、その位
置は、ターゲット・バッキング・プレート８０（図４）
の背面８０ａ上のねじ山のあるねじ孔８０ｂに相互関連
する。中央及び周辺の孔９５ｄ、９５ｅは、図１１に詳
細が示された、斜めに切られたねじの頭を埋めるさら孔
９５ｇを有する。さら孔の開口は約８２°の角度を有
し、その表面は１６．８mm (０．６６″) の開口直径９
５ｎを有し、４．９mm (０．１９４″) の深さ９５ｐに
切られている。冷却のバッキングプレートにおける貫通
孔９５ｅは８．２mm (０．３２２″) の直径９５ｑを有
している。

【００２４】真空均圧チャンバ１０９（図３）の下にあ
る領域内に位置される、領域内の冷却カバープレート９
５（図４）の外面９５ｆは一連のねじ孔のガス孔溝９５
ｈを有する。これらの溝９５ｈは、図４に見られる冷却
カバープレート９５の外面上に格子パターンを形成す
る。各孔の回りにガスの出口が必要であり、実施の形態
における格子パターンは機械加工とクリーニングの便利
なために与えられる。ねじ孔のさら孔部分にねじ頭を締
めつけることが、後で漏れる、ねじのスペースにおける
ガスをシールしないということは重要である。未曾有９
５ｈは冷却カバープレートのさら孔とガスが自由に通過
することができるその相手のねじの対応する斜めに切ら
れた面間にベント開口を与える。孔及び相手のねじ頭の
斜めに切られたさら孔面は、真空ポンプ引きが釣合い上
部チャンバ（即ち、図３における１０９）内に生じる
と、互いに密にシールされているならば、ねじスペース
及びねじの底の端にあるガス分子はそこで明らかにトラ
ップされる。しかし、金属と金属の完全なシールはうま
くいきそうもない。従って、釣合いチャンバが真空引き
されると、不完全にシールされたさら孔のねじ孔の内部
のガスは、釣合いチャンバにゆっくりリークしようとす
であろう。ねじ孔にある分子の高い濃度が希薄にされ
て、釣合いチャンバにおける圧力と等しくなるまで、全
ての曝されたねじ孔からのこの遅いリークはガス分子を
釣合いチャンバにゆっくり加え続けるであろう。ベント
孔／溝のない、ねじスペースからのガス分子の遅い解放
は、釣合いチャンバの圧力が長い真空引き時間を行うこ
となく処理するために必要とされる１０^-3torrより小さ
な低い真空値へ降下するのを妨げる。

【００２５】この構成における溝９５ｈは１．６mm
（０．０６３″）の半径および１．６mm（０．０６
３″）の深さの半球溝である。冷却カバープレート９５
（図１２）の他の（前）側に、周辺フランジ間に中間の
冷却フィン９５ｉの端が周辺フランジ９５ｃと中間支持
ピアフィン９５ｊ（図９乃至図１３）の表面に一致する
想像面を越えた所定の距離広がっている。その緩和状態
の弾性ガスケット９４は、中間の冷却フィン９５ｉが想
像面を越えて伸びている距離より約１４６％厚い緩和さ
れた厚さを有しおり、ターゲット・バッキング・プレー
ト８０と冷却カバープレート９５がその間でガスケット
９４と共にクランプされると、クランプ歪みは、ターゲ
ット・バッキング・プレート８０の平らな背面に接触す
る中間フィン９５ｉの端によって止められる。ガスケッ
ト９４は、その緩和された１００％の厚さから緩和され
た厚さのほぼ６８％まで締めつけられ、それにより全て
のねじ開口と周辺のフランジをリークなくシールする。
１００％（１２．７の幅）有する中間の支持ピアーフィ
ン９５ｊの幅９５ｒは、全幅の９４ａ（図１９）の６３
パーセントのこのねじおよび全てのねじ位置でガスケッ
トを通してホールを有する。ピアーは、好ましくは、
６．３５mm（０．２５″）の最大深さを持つバッキング
・プレートの後ろに０．３１２″の直径のインチ当たり
２４のねじ（１．０５８mmのねじ) 孔にねじ付けされた
１６．８kg-m（２５ft-lbs) に好ましくはトルクを与え
たステンレス綱のねじを用いることによって一緒に締め
つけられるのが好ましい。螺子が挿入されて、互いに部
品をしっかりと締めつけられる前に、ダウエル（図示せ
ず）にフィットした２つのアライメントダウエルホール
(2 alignment dowel holes) ８０ｃ（図４）は２つのプ
レートとガスケットを互いに整列するのを助長する。

【００２６】図６は、ターゲットアッセンブリ７７の底
面図を示す。図７と図８は、７−７線および８−８線に
沿う断面図である。スパッタされるべき金属を有するタ
ーゲット７９はターゲット・バッキング・プレート８０
の中央に配置されている。ターゲット７９とそのバッキ
ング・プレート８０はアルミニューム或いはチタンのよ
うな単一のモノリシック金属から構成され、又はターゲ
ット材料はターゲット・バッキング材料とは異なる。そ
の場合、ターゲット材料はターゲット・バッキング・プ
レート８０にしっかりと取付けられなければならない。
図９は、バッキング・プレート１２８から離れている
が、それに接合されたターゲット７９のエッジの拡大断
面図を示す。図１０は、バッキング・プレート１２８ａ
と共にモノリシックに形成されたターゲット７９のエッ
ジの拡大断面図を示す。

【００２７】ダークスペースリング溝８２はターゲット
７９を取り囲んでいる。ターゲット７９とターゲット・
バッキング・プレート１２８ａがモノリシック（図１
０）であると、この溝８２はプレートに機械加工される
（或いは鋳物で作られる）。図９のように、ターゲット
７９とターゲット・バッキング・プレート１２８が異な
る材料であると、２つの片７９と１２８のエッジ間の横
の距離はこの溝８２を与える。Ｏリングのシーリング溝
９３（図９−１０の１２９）は、ダークスペースリング
溝８２の外側を囲み、ターゲット・バッキング・プレー
トをスパッタリング／処理チャンバ７０にシールするた
めにＯリング（図示せず）を含む大きさにされる。冷却
カバープレート９５は、ターゲット・バッキング・プレ
ート８０、弾性体ガスケット（好ましくは、シリコンラ
バーのデュロメータ７０ショアＡ(Durometer 70 Shore
A)−約１．７８mm（０．０７０″）の厚さ）及びターゲ
ット・バッキング・プレート８０の裏側から構成れるサ
ンドイッチの背面として働く。冷却カバープレート９５
は機械加工され、鋳物でつくられ、或いはその内面に他
の手段によって形成された一連の冷却路の溝７０を有す
る。電源がターゲットに印加されると、それが不適当な
抵抗のないターゲット・バッキング・プレートに達する
ことを確にするために、電源接続孔９２（図６及び図
７）が冷却カバープレート９５に、そしてガスケットを
介して配置される。この電源接続は他の図には示されて
いないが、全てのターゲットアッセンブリに同様な方法
で与えられる。

【００２８】冷却装置の入口と出口８３、８４、８５、
８６は冷却装置をとおす流れの１つの形状を与える。図
１１は、上述の冷却カバープレートの周辺のねじ孔９５
ｅの回りの冷却カバープレートの特徴を示す。中間フィ
ン９５ｉは冷却カバープレート９５の上面を越えて伸び
ているのがわかる。図１２は、冷却カバープレートのフ
ィン９５ｉの構成の詳細を示す。中間フィン９５ｉは、
内部の支持ピアー９５ｊの幅９５ｒの１６％の幅９５ｓ
を有している。冷却路の後ろのカバープレートの厚さ９
５ｔ及びフィンの高さ９５ｕは、ピアー９５ｖ（１００
％）の全長の５２％と５７％である。図１３は、ピアー
をターゲット・バッキング・プレート８０に固定するね
じ孔の深さを強調している。ねじ孔の深さ８０ｄは約
６．３５mm（０．２５″）である。内部支持ピアー９５
ｊによって締めつけられたガスケット９４の一部が示さ
れていることを留意されたい。

【００２９】図１４は、ターゲット・パッキング・プレ
ート８０’に形成された冷却溝１４９を有するターゲッ
ト・パッキング・プレートにしっかりと取り付けられた
ターゲット７９を示す。この構成において、冷却カバー
プレート９５’は、ガスケット９４を介してターゲット
・バッキング・プレート８０’に固定された平坦なシー
トである。図１５（Ａ）と図１５（Ｂ）は、本発明によ
る冷却カバープレート９５の上面図および１５Ａ−１５
Ａに沿った側断面図である。２つの冷却路チャンバ９５
ｋ、９５ｌは、図１５に示されたように上部から底部ま
で全スペースの以下の割合として、各々のフィン間のス
ペースを有するように構成されている。即ち、ａａ−
３．２％；ｂｂ−４．４％；ｃｃ−４．４％；ｄｄ−
４．４％；ｅｅ−４．４％；ｆｆ−４．３％；ｇｇ−
４．２％；ｈｈ−４．４％；ｉｉ−４．４％；ｊｊ−
４．４％；ｋｋ−４．４％；ｌｌ−３．２％；ｍｍ−
３．２％；ｎｎ−４．４％；ｏｏ−４．４％；ｐｐ−
４．４％；ｑｑ−４．４％；ｒｒ−４．２％；ｓｓ−
４．３％；ｔｔ−４．４％；ｕｕ−４．４％；ｖｖ−
４．４％；ｗｗ−４．４％；及びｘｘ−３．２％であ
る。

【００３０】図１６において、図１５に示されたフィン
の端は互いに整列され、中央ライン（各々の冷却路チャ
ンバ９５ｋ、９５ｌの中央支持ピアー）に対称的であ
り、支持ピアーの半径の中心から約１２°の角度９５ｗ
を形成するラインに沿って短くなっている。支持ピアー
フィン９５ｍの中心から中心までの距離９５ａａａは５
７２．８mm（２２．５５″）であり、それは、これらの
中心から回転された０．２５″の半径を有している。中
間フィンの長さは、以下のように、各冷却路チャンバか
ら最長値から最短値まで変化する。即ち、９５ａａａ−
５７２．８mm（２２．５５″）；９５ｂｂｂ−５６１．
８mm（２２．１２″）；９５ｃｃｃ−５５１．２mm（２
１．７″）；９５ｄｄｄ−５４０．０mm（２１．２
６″）；９５ｅｅｅ−５２９．３mm（２０．８４″）；
及び９５ｆｆｆ−５１８．２mm（２０．４″）である。
フィンのラインに面する冷却路の端の角度９５ｎは、図
１５に見られるように垂直から２４．５°であり、冷却
チャネルの端から端９５ｘまでの長さは約７０９．８mm
（２７．９″）である。

【００３１】図１７は、ターゲット・バッキング・プレ
ートの後ろ側と冷却カバープレートのフィン側の双方に
（例えば、グリットブラスティング(grit blasting) ＃
３２によって）ざらざらにされる表面領域９５ｏの平面
図を示す。中間支持フィンのエッジ或いはターゲット・
バッキング・プレート上のそれらに対応する接触位置
は、処理されず、６４ＲＭＳの項目の残りのような表面
処理を有する。冷却カバープレートのフィンは明瞭にす
るために示されておらず、ターゲット・バッキング・プ
レートはフィンを有していない。グリットブラスティン
グは、熱の移転のために利用できる表面積を増大するざ
らざらな表面を与え、良好な熱の移転を伴う乱れた領域
における流れのみが冷却路にある可能性を増大する。図
１８は、図４及び図５に対して既に述べたように、冷却
カバープレート９５の背面図である。

【００３２】図１９は、図４及び図５に対して既に述べ
たように、弾性ダイカット・ガスケット９４の平面図で
ある。図２０は、本発明によるターゲットアッセンブリ
１０１の他の形状のターゲット側の平面図である。優れ
たシーリングを与える２つのＯリングのシーリング溝１
０１ｅ、１０１ｅが図示されている。図２１、図２２及
び図２３は、一連のレーストラック型レーンにおいて中
央の出口開口１０１ｄにループするフィンのついた冷却
路に通路を与える冷却液の２つの入口開口１０１ａ、１
０１ｂを示す。実施の形態の分解断面図が図２３に示さ
れている。前の実施の形態におけるように、弾性ガスケ
ットが周辺スペース及びねじ孔開口をシールし、冷却液
が流れる液体の密な冷却路を作る。図示されたような構
成で、入り口において、６０ｐｓｉまでの圧力、１２２
°Ｆ（５０℃）の入り口の冷却液（例えば、水）温度で
毎分３−７ガロンの冷却液の流速は、非常に優れた冷却
性能を与える。

【００３３】ターゲットアッセンブリとチャンバのメー
ティング図２４は、図２５、図２６及び図２７に示されたスパッ
タリング装置の分解図である。図２４は、図２５、図２
６及び図２７に示されたチャンバ構成の分解図である。
冷却流体マニフォルド１５８に取り付けられたターゲッ
トアッセンブリ１２４が示されている。この構成におい
て、ポリカーボネートの様な非導電性プラスチックから
通常作られた、この冷却流体マニフォルドは冷却アタッ
チメントのねじ孔によって、ターゲットアッセンブリ１
２４に取り付けられる。ネオプレーンのような非導電特
性を有するパイプがこのポリカーボネートのマニフォル
ドに取り付けられ、高い抵抗性、例えば２００ｋオーム
／インチの最小冷却液を循環する。この構成において、
少なくとも略２ｆｔの長さの流路は、大電流が冷却液を
通って、結合された機械装置にリークするのを防止す
る。

【００３４】本発明による実施の形態の詳細は、図２５
に示されたスパッタリング装置の断面を精査することに
よって、明瞭に理解されるであろう。スパッタリング／
処理チャンバ１３８は、堆積されるべき基板（図示せ
ず）がスパッタリング支持台１４６に送られるように、
スリットバルブ１４５を通してアクセスされる。移動可
能なスパッタリングペデスタル１４６は、スパッタリン
グターゲット７９の反対側にある垂直調整手段（図示せ
ず）によって、垂直に移動される。シャドウフレーム１
４４は基板の外縁を覆って、その外縁上に堆積されない
ようにする。スパッタリング／処理チャンバ１３８は、
オーバースプレイシールド(over-spray shield) 、即ち
チャンバライナー(chamber liner) １４２で覆われる。
このライナー１４２はチャンバの内面から容易に取り外
され、クリーニングされる。スパッタリング／処理チャ
ンバ１３８は、シーリングのＯリング（図示せず）を含
むように上部フランジのＯリング溝１３９を有する。絶
縁リング、例えばセラミック（アルミナ）リング１３３
（図３において示した符号７３と類似）は、処理チャン
バ１３８の上部フランジ上に載せられる。外側の絶縁体
１３４はセラミックの絶縁体１３３を囲み、下側Ｏリン
グ溝１３６、上側Ｏリング溝１３５及び上方へ突出する
絶縁スカート１３７を有している。好ましくは、ビトン
(Viton, 図示せず) からつくられたＯリングがこれらの
溝に配置される。外側絶縁体１３４は処理チャンバの上
側フランジの外側コーナーと若干オーバーラップする。
この若干のオーバーラップは、処理チャンバ１３８の上
側フランジ上のセラミック絶縁体１３３と同様に、外側
絶縁体１３４を位置させる。ダークスペースシールド１
３２は、セラミック絶縁体１３３の内側に配置され、タ
ーゲット・バッキング・プレート８０に向かって上方に
突出する。

【００３５】本発明によるこの実施の形態におけるター
ゲットアッセンブリ１２４は、ターゲット７９、ターゲ
ット・バッキング・プレート８０及び冷却溝１４９を有
するバッキング・プレートの冷却カバー９５を有する。
このターゲットアッセンブリ１２４はターゲット・バッ
キング・プレートのＯリング溝１２９を有しており、Ｏ
リング（例えば、ビトン）（図示せず）を用いて、セラ
ミック絶縁体１３３に対してシールする。上方に突出す
るダークスペースシールド１３２と共に、外側絶縁体１
３４の上方に突出したスカート１３７は、処理チャンバ
１３８上にターゲットアッセンブリを位置させる。ター
ゲットアッセンブリ１２４が一旦位置すると、Ｏリング
（図示せず）を有する下側Ｏリング溝１１９及び上側Ｏ
リング溝１１８のある上側絶縁体１１７は、ターゲット
アッセンブリの上部、特に、バッキングプレートの冷却
カバー９５の背面上に載る。カバープレート９５の背面
はＧ１１のガラスエポキシラミネートのような薄いシー
トの絶縁材料によって覆われるている。

【００３６】ターゲットアッセンブリは処理中電気的に
高くバイアスされるので、ターゲットアッセンブリを完
全にカバーし、またオペレータ或いは処理装置の他の部
分による突然の接地からターゲットアッセンブリを絶縁
することが必要である。従って、上側絶縁体１１７は、
他の絶縁体１３４の上方に突出する絶縁スカート１３７
とオーバラップする下方に突出する絶縁スカート１２０
を有していて、それによりターゲットアッセンブリの端
の回りに完全な覆いを備える。この外側絶縁体１３４と
上側絶縁体１１７は、例えば、アクリル或いはポリカー
ボネートなどのいろいろなプラスチックから構成され
る。図２７に示されるように、エッジに、及び処理チャ
ンバ１３８の回りで、外側絶縁体１３４に取付けられた
粗引き真空路１５６を介して上部チャンバ１１４への粗
引き真空接続が行われる。マグネットをスイープする機
構およびセンサー（図示せず）が上部チャンバのキャッ
プ（カバー）１１３に離間して接続され、また取付けら
れる。

【００３７】上部チャンバのキャップ１１３は、上側絶
縁体１１７に対して支持され、シールされ、且つ上側絶
縁体の周囲にある小さなフランジによって位置される。
可動マグネット１１６（図２５参照）はマグネットスイ
ープ装置（図示せず）によって操作され、装置のスイー
プ径路に従って、スパッタリングを磁気的に助長するた
めにマグネットを移動する。処理チャンバ１３８が処理
状態（約１０^-8torr)に排気され、且つキャップ１１３
によって囲まれた上部チャンバが粗引き真空（例えば、
１torr) に排気されると、ターゲットアッセンブリのプ
レートを横切って差動圧力の約１torrのみがあるであろ
う。１平方メートルの面積を有するターゲットアッセン
ブリのプレートを横切る１torrの差動圧力は、プレート
の全体におよそ３０1bs.即ちＩ３．６kgの力を加える。
これをキャップにおける圧力が約１圧のままである場合
の約２２，７８０1bs.即ちＩ０，３３０kgの力と比較さ
れたい。比較した場合、比較的薄く、大きなターゲット
に対して、ターゲットに及ぼす約３０1bs.の力は殆ど影
響を与えないけれども、薄いターゲットアッセンブリ上
の約２３，０００1bs.の力はターゲットの中央において
実質的な曲げを与えるであろう。上部チャンバにおける
１０torrまでの圧力においてさえ、ターゲットアッセン
ブリに与えられる圧力、従ってターゲットアッセンブリ
の曲げは、１気圧によって生じる曲げより大幅に減少さ
れる。もし、２つのチャンバ１１４と１３８における圧
力が等しいなら、ターゲットを横切る差動圧力は全くな
いであろう。

【００３８】プロセスチャンバ１３８と上部チャンバの
キャップ１１３は、双方最初は粗引き真空（〜１torr)
システムに接続される。粗引き真空サブシステムの圧力
限界に達すると、処理チャンバ１３８は分離され、処理
チャンバの圧力を１０^-9以下にするために、クライオジ
ェニック真空ポンプが起動する。不活性ガス、例えば、
アルゴンが、約１０^-3torrの圧力のアルゴンに基板とタ
ーゲットを浸すために導入される。上部チャンバ１１４
は粗引き真空システムに接続しつづける。チャンバ間の
圧力差を増大したり、減少したりする従来の方法は、そ
の差を上げたり、下げたりするために用いられる。スパ
ッタリングターゲットにバックアップ（デュアルシー
ル）シーリング手段を与える。処理チャンバの真空ポン
ピングを改善するために、主な真空シールとそのバック
アップシール（差動的にポンプされたシール）によって
形成されたキャビティで真空引きされる。２つのシール
システムは、処理チャンバ１３８のまわりを密にシール
することを保証し、シールを通してガスが放散するのを
最小にするために用いられる。図２７に見られるよう
に、粗引き真空システムは、粗引き真空路１５６を囲む
処理チャンバに接続され、そこを通過する。外側絶縁体
１３４の真空路は、シール間の真空路１４０を含み、セ
ラミック（下側の）絶縁体１３３の回りのＯリングシー
ル間のスペースを（粗引き真空圧に対して）減圧する。
例えば、２つの２．３mm（０．０９インチ）の孔がシー
ル真空路１４０のために用いられる。チャージされたタ
ーゲットアッセンブリに対して、この通路における不所
望なスパッタリングの可能性は、ポリカーボネートの外
側絶縁体１３４の絶縁特性によって殆ど除かれる。

【００３９】スパッタリングによるターゲットの浸食は
平坦でなく、ターゲットの中央が周辺より早く浸食する
場合、多くのマグネットのスイープパターンによって、
それが起こるに従って、スパッタ被覆されるべき基板の
表面を横切って均一な堆積を行うために、スパッタ堆積
される目的物およびターゲット表面間の距離が通常一定
のままであるように、上部チャンバのキャップ１１３の
下の圧力が調整され、ターゲットアッセンブリの中央に
おけるたわみを意図的に制御する。ターゲットアッセン
ブリ１２４に対するパワー接続は、ターゲットアッセン
ブリ１２４の上部におけるパワー接続孔９２をとおして
ターゲット・バッキング・プレートと密接するように構
成される。上側絶縁体１１７は、ターゲットアッセンブ
リ１２４の上方にある上部チャンバ１１４を画定するキ
ャップ１１３を取り囲んでいる。

【００４０】効果ターゲットアッセンブリは、処理チャンバの側面および
マグネトロンチャンバの側面の双方から真空引きされる
ように、二重にシールされる。マグネトロンの電気的イ
ンピーダンス、基板の薄膜の均一性等の処理／堆積パラ
メータは、２つのチャンバを用いてある程度制御され
る。ターゲットアッセンブリのたわみは２つのチャンバ
間の圧力を変えることによって制御される。上述のよう
なターゲット構成は、処理チャンバから冷却路を分離し
て、結合或いは他の接続を必要としない。真空に露出さ
れる接合は、ターゲットアッセンブリの非処理側のみに
露出され、従って、処理側に直接影響を与える接合の欠
点を通してリークする可能性が除かれる。スパッタリン
グアッセンブリ及びその冷却システムは、自己充足さ
れ、ターゲットアッセンブリの取替え、除去について、
その設計は自己充足された熱交換装置からなるので、ス
パッタリングチャンバの水滴の落下や汚染がない。その
通路を通過する冷却液は周囲の温度より高い温度である
場合、ターゲットアッセンブリはターゲットのガスの放
出を減少したり、加速したりするために温められる（処
理中この効果を減少し、ターゲットアッセンブリ面の表
面上の凝結を避ける）。この構成における冷却液と真空
のシールは、ガスケットがねじ付き固定具によって密に
保持された領域においてのみ達成され、そして、ねじに
よる固定接合のスペースにトラップされたガスを許すガ
ス開口は、釣合いチャンバへリークする液体がこのよう
な漏れの監視がこれらの構成のあらゆる点で自動的に容
易に監視されるように、真空度を直接的に下げるように
する。この構成のスパッタリングターゲットのアッセン
ブリは大きなサイズで、且つ低いプロフィールである。
このようなアッセンブリは、たとえ現在の設計より大き
くても、両側から加えられる真空の下ではとるに足らな
いたわみであろう。

【００４１】しかし、５１０mm×６２０mm、或いは５７
０mm×７２０mmの現在のターゲットサイズのターゲット
アッセンブリは、プロセス側チャンバからの真空による
たわみの負荷が小さく、冷却液の負荷がターゲットアッ
センブリの全て内部にあるので、適切に動作するシステ
ムに対して真空下にあるため上部チャンバを必要としな
い。従来技術に照らして本装置の利点は、スパッタリン
グ処理チャンバへ冷却液がこぼれる危険がなく、他のタ
ーゲットアッセンブイと交換可能な１体のターゲットア
ッセンブリを有する。大きな処理チャンバ及びマグネト
ロン／圧力釣合いチャンバを必要とする大きな面積がス
パッタされるべきである場合、ターゲットアッセンブリ
を横切る圧力差によりターゲットアッセンブリの曲げが
制御され、除かれる。本アッセンブリにおける冷却液の
圧力は、ターゲット・バッキング・プレートをカバープ
レートに接着のり付けし、或いはいろいろな拡散接合技
術によって、機械的固定補助具を用い、或いは用いずに
ろう付けすることを含むいろいろな固定技術によって冷
却路内に含まれる。適切になされると、冷却路をとお
し、また横切る差動圧力は、冷却液が加圧されるとき
に、数気圧に達するという事実にもかかわらず、冷却液
の漏れの可能性はほとんどない。熱交換冷却液の通路
は、必要により、また経験上のデータに基づいて冷却温
度分布を最適にするために容易に再設計される。本発明
の薄膜の平坦なラミネートされたターゲットの他の利点
は、マグネトロンのマグネットがターゲットに比較的接
近して走査することができる。それにより、下部の強い
マグネットを用いることができ、その磁界の形状をより
柔軟に適応できる。

【００４２】本発明は特定な実施の形態に関して述べら
れたが、この分野の通常の知識を有する者は、本発明の
精神及び範囲から逸脱することなく形状において、また
細部において変更が可能であることを認識するであろ
う。例えば、ここで述べた評価は本発明の一例にすぎな
いし、本発明の範囲をここに述べられた方法或いは構造
に限定すべきではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のスパッタリングチャンバの断面図で、タ
ーゲット及びターゲットアッセンブリが処理チャンバ内
に設けられ、冷却液が処理チャンバの壁にあるシールを
介してターゲットに与えられる。

【図２】ターゲットアッセンブリによる冷却チャンバか
ら分離した従来のスパッタリングチャンバの断面図であ
る。

【図３】本発明による実施の形態の分解図である。

【図４】本発明によるターゲットアッセンブリの部材の
分解図であって、ターゲットが下に面した底部にある。

【図５】本発明によるターゲットアッセンブリの部材の
分解図であって、ターゲットが上に面した上部にある。

【図６】本発明による冷却路の入口と出口の開口の回り
のねじ孔を有するターゲットアッセンブリの底面図であ
る。

【図７】図６の７−７線に沿った断面図である。

【図８】図６の８−８線に沿った断面図である。

【図９】本発明によるターゲットアッセンブリの詳細な
断面図で、ターゲット材料はターゲット・バンキング・
プレートと別になっている。

【図１０】本発明によるターゲットアッセンブリの詳細
な断面図で、ターゲット材料はターゲット・バンキング
・プレートと一体である。

【図１１】本発明によるフィン付きターゲット・バッキ
ング・プレートのねじ孔接続の詳細を示した断面図であ
る。

【図１２】本発明によるフィン付きターゲット・バッキ
ング・プレートの大きさを示したの詳細な断面図であ
る。

【図１３】本発明によるフィン付き冷却カバープレート
とターゲット・バッキング・プレート間のねじ接続の詳
細な断面図である。

【図１４】ターゲット・バッキング・プレートにフィン
が付けられ、冷却カバープレートが通常平面プレートで
ある本発明による他の構成であり、ターゲット材料がタ
ーゲット・バッキング・プレートと別体であるターゲッ
トアッセンブリの詳細な断面図を示している。

【図１５】（Ａ）フィンの付いた通路の構成を示す本発
明の冷却カバープレートの平面図である。（Ｂ）図１５
（Ａ）の１５Ａ−１５Ａに沿った冷却カバープレートの
側断面図である。

【図１６】図１５（Ａ）に示されたフィンの長さの大き
さの関係を示す。

【図１７】表面処理のために設計された冷却路の領域を
示すターゲット・バッキング・プレートと冷却カバープ
レート（簡明のためにフィンは省略）の領域を示す。

【図１８】本発明による冷却カバープレートの背面の平
面図である。

【図１９】ターゲット・バッキング・プレートと冷却カ
バープレート間のシーリングのための構成を示すダイカ
ットされたガスケットの平面図である。

【図２０】本発明によるターゲットアッセンブリの他の
実施の形態のターゲット側平面図である。

【図２１】図２０の実施の形態における、流体路と冷却
カバープレートの平面図である。

【図２２】図２１の２２−２２線に沿った断面図であ
る。

【図２３】図２１に示された冷却カバープレート分解側
断面図である。

【図２４】本発明による真空処理チャンバを有するスパ
ッタリングターゲットのあっせんぶりの分解図である。

【図２５】本発明による溝のある、冷却カバープレート
を有するターゲットアンセンブリを示す、図２４の２５
−２５線に沿ったスパッタリング装置の断面図である。

【図２６】図２４の２６−２６線に沿ったスパッタリン
グチャンバの断面図である。

【図２７】本発明による、図２４の２７−２７に沿った
処理チャンバの回りの中間シールスペースへの、粗引き
真空路の接続を示す詳細な断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ジョセフウィートマンアメリカ合衆国カリフォルニア州 95030 ロスガトスエルムウッドドライヴ 1650 (72)発明者リチャードアーネストディマーレイアメリカ合衆国カリフォルニア州 94028 ポートラヴァリーフォーンレーン 190 (72)発明者マニュエルヘレラアメリカ合衆国カリフォルニア州 94402 サンマテオブランディーワインロード 1583

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スパッタリングターゲットのアッセンブリ
であって、ターゲット・バッキング・プレート・アッセンブリの一
部を形成するバッキング・プレートの第１の側と密接す
るスパッタリングターゲットと、開口をシールするように、スパッタリングチャンバの開
口をカバーするために構成された前記ターゲット・バッ
キング・プレート・アッセンブリ、前記ターゲット・バ
ッキング・プレート・アッセンブリはそこをとおる、１
以上の入口と出口の開口を有する熱交換流体路を具備
し、前記ターゲット・バッキング・プレート・アッセンブリ
は、前記バッキング・プレートと冷却カバープレートを
有し、前記バッキング・プレートは第２の側を有し、前
記冷却カバープレートは前記第２の側に液密に結合され
た第３の側を有し、溝が、前記ターゲット・バッキング
・プレート及び前記冷却カバープレート間に熱交換冷却
通路を形成するために、前記第２と第３の少なくとも１
つに形成されており、前記冷却プレートの前記第２の側、及び少なくとも１以
上のガスケットと前記１以上のガスケットを有する１以
上の締め具を含むガスケット接続をとおして前記パッキ
ングプレートの前記第３の側の間に、接合が形成され、
前記ガスケット接続は、前記熱交換冷却路を取り囲む前
記第２と第３の側間に通常液密なシールを形成し、また
前記熱交換冷却路を取り囲む前記第２と第３の側間に前
記通常液密なシールを備える前記ガスケット接続の一部
の内側周辺内に前記冷却カバープレートのフィールドを
固定する前記１以上の締め具の各々を取り囲む通常液密
なシールを形成する、ことを特徴とするスパッタリング
ターゲットのアッセンブリ。
【請求項２】前記第２の側は、一般的に平坦であり、且
つ前記第３の側は、一般に平坦であることを特徴とする
請求項１に記載のスパッタリングターゲットのアッセン
ブリ。
【請求項３】前記冷却路に面した前記第２と第３の側の
面の一部は、表面を実質的に粗くする表面処理がなされ
ていることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリン
グターゲットのアッセンブリ。
【請求項４】前記１以上のガスケットの１以上はダイカ
ットされていることを特徴とする請求項１に記載のスパ
ッタリングターゲットのアッセンブリ。
【請求項５】前記少なくとも１以上のガスケットは、前
記熱交換冷却路を取り囲む前記第２と第３の側間に通常
液密なシール、及び前記ガスケット接続の一部の内部周
辺内に前記冷却カバープレートの前記フィールドを固定
する前記１以上の締め具の各々を取り囲む前記通常液密
なシールを形成するために、ガスケット材料の単一のダ
イカットシートを含むことを特徴とする請求項４に記載
のスパッタリングターゲットのアッセンブリ。
【請求項６】ターゲット側と反対側にある前記ターゲッ
ト・バッキング・プレート・アッセンブリは、そのター
ゲット側と反対側に面した圧力釣合いチャンバの開口を
受け、且つシールするように構成され、ターゲットアッ
センブリがスパッタリングチャンバの開口と圧力釣合い
チャンバの開口の双方に対してシールされると、スパッ
タリング・ターゲット・アッセンブリがスタッパリング
チャンバと圧力釣合いチャンバ間にダイアフラム型のバ
リアーとして作用することを特徴とする請求項１に記載
のスパッタリングターゲットのアッセンブリ。
【請求項７】前記１以上の入口と出口開口は、それらが
前記スパッタリングチャンバ、或いは前記圧力釣合いチ
ャンバ内の圧力に露出しないように配置されることを特
徴とする請求項６に記載のスパッタリングターゲットの
アッセンブリ。
【請求項８】内部周辺パターンを有するスパッタリング
開口を有するスパッタリングチャンバを含むスパッタリ
ング装置に対して、スパッタリングターゲットのアッセ
ンブリの第１の側がパターンの外側開口に対してシール
され、ターゲットアッセンブリが第１の側でシールされ
る位置の通常反対側のスパッタリングターゲットのアッ
センブリの第２の側にシールされる圧力釣合いチャンバ
を含み、ターゲットアッセンブリは前記スパッタリング
チャンバと前記圧力釣合いチャンバ間にダイアフラム型
バリアーとして作用し、前記入口と出口開口は、前記バッキングプレートが前記
開口に対してシールされると、バッキング・プレート上
のスパッタリング開口の内部周辺のパターンを突出する
ことによって、バッキング・プレート上に形成されたパ
ターンの外側のバッキング・プレートに位置される、こ
とを特徴とする請求項６に記載のスパッタリングターゲ
ットのアッセンブリ。
【請求項９】内部周辺パターンを有するスパッタリング
開口を有するスパッタリングチャンバを含むスパッタリ
ング装置のためのスパッタリングターゲットアッセンブ
リであって、スパッタリングターゲットのアッセンブリ
の第１の側がパターンの外側開口に対してシールされ、
ターゲットアッセンブリが第１の側でシールされる位置
の通常反対側のスパッタリングターゲットのアッセンブ
リの第２の側にシールされる圧力釣合いチャンバを含
み、ターゲットアッセンブリは前記スパッタリングチャ
ンバと前記圧力釣合いチャンバ間にダイアフラム型バリ
アーとして作用するスパッタリングターゲットアッセン
ブリにおいて、ターゲット・バッキング・プレート・アッセンブリの一
部を形成するバッキング・プレートの第１の側に密接す
るスパッタリングターゲットと、１以上の入口と出口開口を有する熱交換液体路を有する
ターゲット・バッキング・プレート・アッセンブリとを
具備し、前記ターゲット・バッキング・プレート・アッセンブリ
は、前記バッキング・プレートと冷却カバープレートを
有し、前記バッキング・プレートは第２の側を有し、前
記冷却カバープレートは前記第２の側に液密に結合され
た第３の側を有し、溝が、前記ターゲット・バッキング
・プレート及び前記冷却カバープレート間に熱交換冷却
通路を形成するために、前記第２と第３の少なくとも１
つに形成されており、前記冷却プレートの前記第２の側、及び少なくとも１以
上のガスケットと前記１以上のガスケットを有する１以
上の締め具を含むガスケット接続をとおして前記パッキ
ングプレートの前記第３の側の間に、接合が形成され、
前記ガスケット接続は、前記熱交換冷却路を取り囲む前
記第２と第３の側間に通常液密なシールを形成し、また
前記熱交換冷却路を取り囲む前記第２と第３の側間に前
記通常液密なシールを備える前記ガスケット接続の一部
の内側周辺内に前記冷却カバープレートのフィールドを
固定する前記１以上の締め具の各々を取り囲む通常液密
なシールを形成する、ことを特徴とするスパッタリング
ターゲットのアッセンブリ。
【請求項１０】前記第２の側は、一般的に平坦であり、
且つ前記第３の側は、一般に平坦であることを特徴とす
る請求項９に記載のスパッタリングターゲットのアッセ
ンブリ。
【請求項１１】前記冷却路に面した前記第２と第３の側
の面の一部は、表面を実質的に粗くする表面処理がなさ
れていることを特徴とする請求項９に記載のスパッタリ
ングターゲットのアッセンブリ。
【請求項１２】前記熱交換流体路は隣接した冷却路を一
般に別に構成されたフィンのセットを有し、前記少なくとも１つのフィンの端は、前記１以上の締め
具の少なくとも１つを受けるように構成され、且つ前記
１以上のガスケットの少なくとも１つを有し、前記１以
上の締め具の少なくとも１つによって、前記フィンの端
に締めつけらえたプレートにおける開口を通して熱交換
液体のリークを防止する、ことを特徴とする請求項１に
記載のスパッタリングターゲットのアッセンブリ。
【請求項１３】前記フィンの少なくとも１つの第２の端
は、前記１以上の締め具の少なくとも１つによって前記
フィンの端に締めつけられたプレートの表面と接触して
おり、この接触がなされたとき、所定の圧縮したガスケ
ットの厚みの大きさを有するガスケットスペースが前記
バッキング・プレートと前記冷却カバープレートの対向
したシーリング面間に存在し、且つこの接触は、前記１
以上と締め具によって前記所定の圧縮したガスケットの
厚みの大きさを越えて前記ガスケットスペースに位置し
た前記１以上のガスケットの圧縮を一般に防止する、こ
とを特徴とする請求項１２に記載のスパッタリングター
ゲットのアッセンブリ。
【請求項１４】前記熱交換流体路は曲がった通路に形成
されていることを特徴とする請求項１に記載のスパッタ
リングターゲットのアッセンブリ。
【請求項１５】前記冷却路への出口開口及び前記入口開
口はターゲット・バッキング・プレート・アッセンブリ
の同じ端にあることを特徴とする請求項１に記載のスパ
ッタリングターゲットのアッセンブリ。
【請求項１６】前記冷却カバープレートのフィールド内
で前記バッキング・プレートに向かって前記冷却カバー
プレートを作用するために、前記冷却カバープレートに
おいて締め具を受けるための開口は、前記締め具の頭が
前記冷却カバープレートに接触する締め具の受け支え表
面を有し、前記締め具及び前記頭は、前記締め具の受け
支え表面及び前記締め具の頭のいづれか、少なくとも１
つは、前記冷却カバープレートの第４の側の面及び前記
冷却カバープレートの前記締め具の受け開口間に少なく
とも１つの液体路を形成し、前記冷却カバープレートの
前記第４の側は前記冷却カバープレートの前記第３の側
の反対側にあることを特徴とする請求項６に記載のスパ
ッタリングターゲットのアッセンブリ。
【請求項１７】前記冷却カバープレートのフィールド内
で前記バッキング・プレートに向かって前記冷却カバー
プレートを作用するために、前記冷却カバープレートに
おいて締め具を受けるための開口の各々はは、前記締め
具の頭が前記冷却カバープレートに接触する締め具の受
け支え表面を有し、前記締め具及び前記頭は、前記締め
具の受け支え表面及び前記締め具の頭のいづれか、少な
くとも１つは、前記冷却カバープレートの第４の側の面
及び前記冷却カバープレートの前記締め具の受け開口間
に少なくとも１つの液体路を形成し、前記冷却カバープ
レートの前記第４の側は前記冷却カバープレートの前記
第３の側の反対側にあることを特徴とする請求項１６に
記載のスパッタリングターゲットのアッセンブリ。