KR102158659B1 - 캡슐화된 마그네트론 - Google Patents

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브라이언 티. 웨스트
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마이클 에스. 콕스
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Abstract

본 발명의 실시예들은 일반적으로, 물 및 열에 내성이 있는 재료에 의해 캡슐화된 마그네트론을 제공한다. 캡슐화된 마그네트론은 상기에서 그리고 첨부된 별지(appendix)에서 설명된다. 일 실시예에서, 전체 마그네트론이 캡슐화된다. 다른 실시예에서, 마그네트론은 자극 피스들을 포함하고, 자극 피스들은 캡슐화 재료에 의해 커버되지 않는다.

Description

캡슐화된 마그네트론{ENCAPSULATED MAGNETRON}
[0001] 본원에서 설명되는 실시예들은 일반적으로, 물리 기상 증착 프로세스에서 사용되는 마그네트론들(magnetrons)에 관한 것이다. 특히, 본원에서 설명되는 실시예들은 캡슐화된(encapsulated) 마그네트론에 관한 것이다.
[0002] 대안적으로 스퍼터링으로 불리는 물리 기상 증착(PVD)은 집적 회로들의 제조에서 금속들 및 관련된 재료들의 층들을 증착시키는 방법이다. PVD는, 인터커넥트들(interconnects)을 위해 사용되는 평면(planar) 금속 층들을 증착시키기 위해 개발되었다. 상업적인 PVD는 전형적으로, 타겟 재료의 원자들을 스퍼터링하기 위해, 음으로 바이어싱된(negatively biased) 타겟을 아르곤 이온들을 이용하여 충격을 가하는(bombard) 데에 아르곤과 같은 스퍼터 작업 가스(sputter working gas)의 플라즈마를 활용하고, 이후에 타겟 재료의 층으로 기판을 코팅한다. 플라즈마 방전들(discharges)은 전형적으로, 프로세스 챔버에서 DC 또는 RF 전압들, 마이크로파들, 평면 마그네트론들(planar magnetrons), 또는 기술들의 조합에 의해 형성된다.
[0003] 평면 마그네트론 시스템은 전형적으로, 플라즈마를 형성하기 위해, 기판과 타겟 사이의 공간 내에 커플링된 RF 소스 및/또는 기판과 타겟 사이의 DC 바이어스(bias), 그리고 타겟 위에 배치된 회전식(rotating) 마그네트론을 사용한다. 마그네트론은 타겟의 스퍼터링 표면 근처에 자기장 라인들(magnetic field lines)을 제공하는 자석 조립체이다. 타겟으로부터 타겟 재료를 떼어내기(dislodge) 위해, 타겟과 플라즈마 영역 사이의 음 바이어스 전압은 타겟을 향하여 이온들을 가속한다. 마그네트론으로부터의 자기장은, 자유 전자들에 의한, 스퍼터링된 재료와의 이온화 충돌들(ionizing collisions)을 최대화하기 위해, 타겟 재료로부터 변위된 이차 전자들을 포함하여, 자유 전자들을 타겟 근처에 한정한다. 마그네트론은 전형적으로, 하나 또는 그 초과의 자석들을 포함하고, 그러한 자석들은, 타겟의 표면 주위에 자기장을 균등하게 확산시켜서(spread) 타겟 재료의 더 균일한 스퍼터링을 초래하기 위해, 타겟의 후면, 즉, 스퍼터링되지 않는(non-sputtered) 표면 주위를 회전한다.
[0004] PVD 프로세스에서 사용되는 플라즈마는 타겟을 가열할 수 있다. 지정된 프로세스 온도 위로 마그네트론 및/또는 타겟이 가열되는 경우, 그러면 높은 온도는, 타겟에 대한 스퍼터링 균일성 또는 스퍼터링 레이트(rate)를 변화시키고 마그네트론 및 타겟의 유효 수명들(useful lives)을 감소시키는 것에 의해, 프로세스의 성능을 변경시킬 수 있다. 통상적으로, 타겟들은, 마그네트론 공동(cavity)에 하우징된(housed) 탈이온수와 같은 냉각 유체에 노출된 후면을 갖는 것에 의해 냉각된다. 마그네트론은 마그네트론 공동에 배치되고, 자석들 및 지지 구조들은 가열 및 냉각에 의해 부식될 수 있다. 부가적으로, 마그네트론들을 취급하는 것은, 떨어진(dropped) 하드웨어가 자석들의 내부 구조에 박히게(lodeged) 될 수 있고 그리고 제거하기 어렵기 때문에, 개방형 구조들의 경우에 문제가 될 수 있으며, 하드웨어 취급 문제들로 이어질 수 있다.
[0005] 그러므로, 개선된 마그네트론이 필요하다.
[0006] 본원에서 설명되는 실시예들은 일반적으로, 물 및 열에 내성이 있는 재료에 의해 캡슐화된 마그네트론을 제공한다. 일 실시예에서, 전체 마그네트론이 캡슐화된다. 다른 실시예에서, 마그네트론은 자극 피스들(magnetic pole pieces)을 포함하고, 자극 피스들은 캡슐화 재료에 의해 커버되지 않는다.
[0007] 일 실시예에서, 마그네트론이 개시된다. 마그네트론은, 복수의 자석들 ― 복수의 자석들 중 각각은 제 1 단부 및 제 2 단부를 가짐 ―, 제 1 자극 피스 ― 제 1 자극 피스는 자석들의 제 1 단부에 커플링됨 ―, 제 2 자극 피스 ― 제 2 자극 피스는 자석들의 제 2 단부에 커플링됨 ―, 및 복수의 자석들을 커버하는 캡슐화 재료를 포함한다.
[0008] 다른 실시예에서, 마그네트론이 개시된다. 마그네트론은 복수의 자석들을 포함하고, 복수의 자석들 중 각각은 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는다. 마그네트론은 백킹 플레이트(backing plate)를 더 포함하고, 백킹 플레이트는 자석들의 제 1 단부에 커플링된다. 마그네트론은 제 1 자극 피스를 더 포함하고, 제 1 자극 피스는 자석들의 제 2 단부에 커플링된다. 마그네트론은 복수의 자석들을 커버하는 제 1 캡슐화 재료를 더 포함한다.
[0009] 다른 실시예에서, 마그네트론이 개시된다. 마그네트론은, 백킹 플레이트, 제 1 자극 피스, 제 2 자극 피스, 백킹 플레이트와 제 1 자극 피스 사이에 배치된 복수의 자석들, 및 복수의 자석들을 커버하는 제 1 캡슐화 재료를 포함한다.
[0010] 본 개시물의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된, 본 개시물의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 단지 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로 본 개시물의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시물이, 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0011] 도 1은, 일 실시예에 따른, PVD 챔버의 단면도이다.
[0012] 도 2a-2c는, 일 실시예에 따른, 마그네트론의 직각 투영도들(orthographic views)이다.
[0013] 도 3a-3c는, 일 실시예에 따른 마그네트론을 예시한다.
[0014] 이해를 용이하게 하기 위하여, 가능하면, 도면들에 공통되는 동일한 엘리먼트들을 나타내는데 동일한 참조번호들이 사용되었다. 일 실시예에 개시되는 엘리먼트들이, 구체적인 언급 없이 다른 실시예들에서 유익하게 사용될 수 있다는 점이 고려된다.
[0015] 본원에서 설명되는 실시예들은 일반적으로, 물 및 열에 내성이 있는 재료에 의해 캡슐화된 마그네트론을 제공한다. 도 1은, 일 실시예에 따른, PVD 챔버(10)의 단면도이다. 챔버(10)는, 적어도, 웨이퍼 클램프(22)에 의해 가열기 페데스탈(pedestal) 전극(20) 상에 유지되는 웨이퍼(18) 상에 스퍼터 증착될 재료, 일반적으로 금속으로 이루어진 전면을 갖는 스퍼터링 타겟(16)에 대해, 세라믹 절연체(insulator)(14)를 통해 밀봉된 진공 챔버 본체(12)를 포함한다. 웨이퍼 클램프(22) 대신에, 커버 링 또는 정전 척이 페데스탈(20)에 통합될 수 있거나, 웨이퍼는, 제 위치(in place)에 유지되는 것 없이, 페데스탈(20) 상에 위치될 수 있다. 타겟 재료는 알루미늄, 구리, 티타늄, 탄탈륨, 코발트, 니켈, 몰리브덴, 10wt% 미만의 합금 원소를 포함하는, 이러한 금속들의 합금들, 또는 DC 스퍼터링에 순응하는(amenable) 다른 금속들 및 금속 합금들일 수 있다. 한편으로는, 유전체 타겟으로부터 재료를 스퍼터링하는 데에 RF 스퍼터링이 사용될 수 있다.
[0016] 챔버 본체(12) 내에 유지되는 접지된(grounded) 쉴드(24)는 챔버 벽(12)을 스퍼터링된 재료로부터 보호하고, 접지된 애노드를 제공한다. 부가적인 플로팅(floating) 쉴드가 사용될 수 있다. RF 전력 공급부(28)는, 플라즈마가 존재할 때 페데스탈 전극(20)이 DC 자가-바이어스(self-bias) 전압을 발생시키는(develop) 것을 허용하기 위해, AC 용량 결합(capacitive coupling) 회로(30)를 통해 페데스탈 전극(20)에 커플링될 수 있다. 음 DC 자가-바이어스는, 고-밀도 플라즈마에서 생성된 양으로 대전된(charged) 스퍼터 이온들을, 진보된 집적 회로들의 특성인 고 종횡비 홀들 내로 깊이(deeply) 끌어당긴다(attract).
[0017] 제 1 가스 소스(34)는 아르곤과 같은 스퍼터링 작업 가스를 질량 유량 제어기(36)를 통해 챔버 본체(12)에 공급한다. 예를 들어, 티타늄 나이트라이드 또는 탄탈륨 나이트라이드의 반응성 금속성 나이트라이드 스퍼터링에서, 다른 가스 소스(38)로부터 다른 질량 유량 제어기(40)를 통해 챔버 내로 질소가 부가적으로 공급된다. 대안적으로, Al2O3와 같은 옥사이드들을 생성하기 위해 산소가 공급될 수 있다. 가스들은 챔버 본체(12) 내의 다양한 위치들로부터 허용될(admitted) 수 있다. 예를 들어, 챔버 본체(12)의 바닥부 근처에 로케이팅된 하나 또는 그 초과의 유입구 파이프들은 쉴드(24)의 후면에서 가스를 공급한다. 가스는, 쉴드(24)의 바닥부의 개구를 통해서, 또는 페데스탈 전극(20)과 쉴드(24)와 커버 링(22) 사이에 형성된 갭(42)을 통해서 침투한다(penetrate). 폭넓은 펌핑 포트를 통해 챔버 본체(12)에 연결된 진공 펌핑 시스템(44)은 챔버 본체(12)의 내부를 낮은 압력으로 유지한다. 컴퓨터 기반 제어기(48)는 전력 공급부들(26, 28)을 포함하는 반응기 및 질량 유량 제어기(36, 40)를 제어한다.
[0018] 효율적인 스퍼터링을 제공하기 위해, 마그네트론(50)은 타겟(16) 위의 마그네트론 공동(64)에 배치된다. 마그네트론(50)은, 복수의 자석들(52, 54) 근처에서 챔버 본체(12) 내에 자기장을 생성하기 위해, 백킹 플레이트(56)에 의해 커플링된 복수의 반대되는(opposed) 자석들(52, 54)을 포함할 수 있다. 마그네트론(50)은, 하나 또는 그 초과의 내측 자석들(52)이, 더 큰 자기 강도(magnetic intensity)의 반대되는 외측 자석들(54)에 의해 둘러싸인 형태로, 작고, 중첩되며(nested) 언밸런스형(unbalanced)이다. 내측 자석(52) 및 외측 자석(54)은 U형상 자석으로 대체될 수 있다. 일 실시예에서, 마그네트론(50)은 복수의 U형상 자석들을 포함한다. 자기장은 전자들을 포획하고(trap), 전하적 중성(charge neutrality)의 경우에, 이온 밀도가 또한 증가하여, 마그네트론(50)에 인접하여 챔버 본체(12) 내에 고밀도 플라즈마 영역(58)을 형성한다. 웨이퍼(18) 상에 균일한 스퍼터링을 달성하기 위해, 마그네트론(50)은 일반적으로, 모터(65)에 의해 구동되는 샤프트(62)에 의해 타겟(16)의 중앙(60)을 중심으로 회전된다.
[0019] 타겟에 전달되는 대량의 전력에 대응하기 위해, 타겟(16)의 후면은 후면 냉각제 챔버(66)에 대해 밀봉될 수 있다. 타겟(16)을 냉각시키기 위해, 칠링된(chilled) 탈이온수와 같은 냉각제(68)는 냉각제 챔버(66)의 내부를 통해 순환된다. 마그네트론(50)은 냉각수(68)에 침지되고(immersed), 타겟 회전 샤프트(62)는 회전식 밀봉부(rotary seal; 70)를 통해 냉각제 챔버(66)를 통과한다. 탈이온수와 같은 냉각제(68) 및 타겟(16)에 생성된 열 때문에, 마그네트론(50)은 부식될 수 있다. 마그네트론(50)의 부식을 방지하기 위해, 마그네트론(50)은 캡슐화 재료(90)에 의해 캡슐화될 수 있다. 일 실시예에서, 다수의 마그네트론들이 마그네트론 공동(64)에 배치될 수 있다. 마그네트론들은 개별적으로 캡슐화될 수 있거나, 또는 마그네트론들은 함께 캡슐화된다.
[0020] 캡슐화 재료(90)는 물 및 열에 내성이 있는 임의의 재료, 예컨대, 에폭시, 우레탄들, 또는 고무, 등일 수 있다. 일 실시예에서, 캡슐화 재료(90)는 2파트(part) 에폭시를 포함한다. 캡슐화 재료(90)는 불투명하거나 투명할 수 있고, 흑색 또는 다른 색상들일 수 있다. 캡슐화 재료(90)는, 도 1에서 도시된 바와 같이, 전체 마그네트론(50)을 커버할 수 있다. 대안적으로, 타겟(16)을 향하는, 마그네트론(50)의 부분이 노출될 수 있다.
[0021] 자석과 같은 위치 플래그(positional flag; 106)는 백킹 플레이트(56)에 고정될 수 있고, 자기 홀 센서(magnetic Hall sensor)와 같은 위치 센서(108)는, 회전식 자석들(52, 54)이 위치 센서(108) 아래를 통과하거나 통과하지 않을 때 마그네트론(50)의 현재의 방사상 위치를 제어기(48)가 결정하는 것을 허용하기 위해, 마그네트론(50) 위에 배치될 수 있다.
[0022] 도 2a-2c는, 일 실시예에 따른, 마그네트론(200)의 직각 투영도들이다. 마그네트론(200)은 도 1에서 설명된 마그네트론(50)일 수 있다. 마그네트론(200)은 백킹 플레이트(202), 복수의 U형상 자석들(204), 제 1 자극 피스(206), 및 제 2 자극 피스(208)를 포함한다. 백킹 플레이트(202)는 브라스(brass)로 만들어질 수 있고, 자극 피스들(206, 208)은 스테인리스 스틸로 만들어질 수 있다. 복수의 자석들(204)은 백킹 플레이트(202)와 제 1 및 제 2 자극 피스들(206, 208) 사이에 배치될 수 있다. 제 1 자극 피스(206)는 고리(loop)일 수 있고, U 자석들(204) 중 각각의 일 단부(205)가 제 1 자극 피스(206) 상에 배치된다. 제 2 자극 피스(208)는 플레이트일 수 있고, U 자석들(204) 중 각각의 다른 단부(207)가 제 2 자극 피스(208) 상에 배치된다. 제 2 자극 피스(208)는 제 1 자극 피스(206)에 의해 둘러싸일 수 있다. 제 1 및 제 2 자극 피스들(206, 208)은 동일 평면 상에 있을 수 있다. 자극 피스들(206, 208)과 타겟(16)의 후면 사이의 거리가, 예를 들어, 대략 1mm로 매우 작기 때문에, 자극 피스들(206, 208)은 캡슐화 재료에 의해 커버되지 않을 수 있다. 마그네트론(200)의 정상부 및 측부(side)는 캡슐화 재료(도시되지 않음)에 의해 커버된다.
[0023] 도 2b에 도시된 바와 같이, 자극 피스들(206, 208)은 캡슐화 재료에 의해 커버되지 않는다. 자극 피스들(206, 208) 사이의 갭은 캡슐화 재료(도시되지 않음)에 의해 커버될 수 있는데, 그러한 캡슐화 재료는, 마그네트론(200)의 정상부 및 측부를 커버하는 캡슐화 재료와 동일한 재료로 만들어질 수 있다. 도 2c는 캡슐화 재료들(210, 211)에 의해 커버된 마그네트론(200)을 예시한다. 캡슐화 재료들(210, 211)은 불투명한 재료로 만들어질 수 있다. 일 실시예에서, 캡슐화 재료들(210, 211)은 흑색의 불투명한 재료로 만들어진다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 자극 피스들(206, 208)은 캡슐화 재료들(210, 211)에 의해 커버되지 않는다. 자극 피스들(206, 208) 사이의 갭은 캡슐화 재료(211)에 의해 커버되고, 캡슐화 재료(211)는 자극 피스들(206, 208)과 동일 평면 상에 있지 않다. 캡슐화 재료(211)는, 자극 피스들(206, 208)이 상부에 배치된 평면으로부터 리세스된다(recessed). 복수의 릿지들(ridges)(212)이 캡슐화 재료(211) 상에 배치될 수 있다. 복수의 릿지들(212)은 캡슐화 재료들(210, 211)과 동일한 재료로 만들어질 수 있다. 리세스된 캡슐화 재료(211) 및 복수의 릿지들(212)은, 냉각제(68)로 충전된(filled) 냉각제 챔버(66) 내부에서 마그네트론(200)이 회전될 때, 냉각 유체 난류(turbulence)를 증가시키고, 타겟(16)의 냉각을 개선한다.
[0024] 도 3a는, 일 실시예에 따른, 마그네트론(300)의 사시도이다. 마그네트론(300)은, 백킹 플레이트(302), 제 1 자극 피스(306), 및 백킹 플레이트(302)와 제 1 자극 피스(306) 사이에 배치된 복수의 자석들(304)을 갖는다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 자석들(304)은 원통형일 수 있다. 자석들(304) 각각은 제 1 단부(308) 및 제 2 단부(310)를 갖는다. 제 1 단부(308)는 백킹 플레이트(302)에 커플링되고, 제 2 단부(310)는 제 1 자극 피스(306)에 커플링된다. 제 2 자극 피스(도시되지 않음)는 제 1 자극 피스와 동일 평면 상에 있을 수 있고, 제 1 자극 피스(306)에 의해 둘러싸일 수 있다. 복수의 자석들(도시되지 않음)은 백킹 플레이트(302)와 제 2 자극 피스 사이에 배치될 수 있다.
[0025] 도 3b는, 일 실시예에 따른, 마그네트론(300)의 사시도이다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 마그네트론(300)은 캡슐화 재료(312)로 캡슐화된다. 캡슐화 재료(312)는 캡슐화 재료(210)와 동일한 재료로 만들어질 수 있다. 캡슐화 재료(312)는 자석들(304)의 정상부 및 측부를 커버할 수 있다. 도 3c는, 일 실시예에 따른, 마그네트론(300)의 저면도이다. 도 3c에 도시된 바와 같이, 마그네트론(300)은, 제 1 자극 피스(306)에 의해 둘러싸인 제 2 자극 피스(314)를 포함하고, 제 2 캡슐화 재료(316)는 제 1 자극 피스(306)와 제 2 자극 피스(314) 사이의 갭을 커버한다. 복수의 자석들(도시되지 않음)은 제 2 자극 피스(314)와 백킹 플레이트(302) 사이에 배치될 수 있다. 제 1 자극 피스(306) 및 제 2 자극 피스(314)는 동일 평면 상에 있을 수 있고, 제 2 캡슐화 재료(316)는, 제 1 및 제 2 자극 피스들(306, 314)이 상부에 배치된 평면으로부터 리세스될 수 있다. 복수의 릿지들(318)은 제 2 캡슐화 재료(316) 상에 형성될 수 있다. 복수의 릿지들(318)은 캡슐화 재료들(312, 316)과 동일한 재료로 만들어질 수 있다. 리세스된 제 2 캡슐화 재료(316) 및 복수의 릿지들(318)은, 냉각제(68)로 충전된 냉각제 챔버(66) 내부에서 마그네트론(300)이 회전될 때, 냉각 유체 난류를 증가시키고, 타겟(16)의 냉각을 개선한다.
[0026] 캡슐화된 마그네트론은 PVD 프로세스를 보조하는 데에 사용될 수 있다. 캡슐화된 마그네트론은 PVD 프로세싱 동안 냉각제에서 회전될 수 있다. 캡슐화 재료가 물 및 열에 내성이 있기 때문에, 마그네트론은, 캡슐화 재료에 의해, 부식되는 것으로부터 보호된다.
[0027] 강성(rigid)인 마그네트론 섹션들 중 임의의 섹션의 경우, 조립체는 캡슐화제(encapsulant)에서 몰딩되거나(molded) 포팅될(potted) 수 있다. 몰딩된 파트는, 자유 회전(free rotation)이 가능하도록, 소스 조립체의 공동 내에 끼워맞춤되어야(fit) 한다. 캡슐화 프로세스는, 완전히 또는 부분적으로 매입된(encased) 구조를 생성하기 위해, 조립체를 내부에 끼워맞춤하는 몰드를 만들고, 그런 다음에 캡슐화 재료를 조립체 내에 푸어링(pouring), 주입, 또는 압축하는 것을 수반한다. 캡슐화제는 소스에 대한 환경에 대해서 적절할 수 있지만, 2파트 에폭시, 레진 또는 엘라스토머, 열 용융 플라스틱 또는 엘라스토머 또는 열 경화 재료로 만들어질 수 있다. 재료는 바람직하게는 불투명하다. 밀도, 구조적 또는 비용 특성들을 조정하기 위해, 재료는 충전제 재료(filler material)로 선택적으로 충전될 수 있다. 충전제들은 섬유들(유리, 아라미드(aramid), 탄소, 등) 또는 파우더(유리, 탤크(talc), 등) 또는 마이크로벌룬들(microballoons) 또는 등가물을 포함할 수 있다. 필요한 경우, 본체를 통한 물의 유동을 허용하기 위해, 채널들은 캡슐화제 내에 몰딩될 수 있거나 - 또는 이후에 기계가공될(machined) 수 있다. 부가적으로, 물 순환을 강화하기 위해, 피쳐들(features)은 표면 내에 몰딩되거나 기계가공될 수 있다.
[0028] 캡슐화된 마그네트론은 부식을 감소시키거나 제거하고, 냉각 유체 유동을 원하는 대로 채널링하며, 툴들 및 하드웨어를 끌어당기고/포획할 수 있는 개방형 조립체의 다수의 공동들의 제거를 통해 안전성 및 취급을 개선하는 이점들을 제공한다.
[0029] 전술한 내용은 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 그리고 추가적인 실시예들은 본 발명의 기본 범위로부터 벗어나지 않으면서 안출될 수 있으며, 본 발명의 범위는 이하의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 복수의 자석들 ― 상기 복수의 자석들 각각은 제 1 단부 및 제 2 단부를 가짐 ―;
    제 1 자극 피스(magnetic pole piece) ― 상기 제 1 자극 피스는 각각의 자석의 각각의 제 1 단부에 커플링됨 ―;
    제 2 자극 피스 ― 상기 제 2 자극 피스는 각각의 자석의 각각의 제 2 단부에 커플링됨 ―;
    상기 복수의 자석들을 커버하는 제 1 캡슐화(encapsulating) 재료;
    상기 제 1 자극 피스와 상기 제 2 자극 피스 사이의 갭에 배치된 제 2 캡슐화 재료; 및
    상기 제 2 캡슐화 재료 상에 배치된 복수의 릿지들(ridges);
    을 포함하는,
    마그네트론.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 캡슐화 재료는 상기 제 1 자극 피스에 커플링되는,
    마그네트론.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 캡슐화 재료는, 에폭시들, 우레탄들, 및 러버 중 적어도 하나로부터 선택되는,
    마그네트론.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 자극 피스는 상기 제 1 자극 피스에 의해 둘러싸이는,
    마그네트론.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 캡슐화 재료는 상기 제 1 캡슐화 재료와 동일한 재료를 포함하는,
    마그네트론.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 릿지들은 상기 제 1 캡슐화 재료와 동일한 재료로 만들어진,
    마그네트론.
  7. 복수의 자석들 ― 상기 복수의 자석들 각각은 제 1 단부 및 제 2 단부를 가짐 ―;
    백킹 플레이트(backing plate) ― 상기 백킹 플레이트는 각각의 자석의 각각의 제 1 단부에 커플링됨 ―;
    제 1 자극 피스 ― 상기 제 1 자극 피스는 각각의 자석의 각각의 제 2 단부에 커플링됨 ―;
    상기 복수의 자석들을 커버하는 제 1 캡슐화 재료;
    상기 제 1 자극 피스와 제 2 자극 피스 사이의 갭에 배치된 제 2 캡슐화 재료; 및
    상기 제 2 캡슐화 재료 상에 배치된 복수의 릿지들;
    을 포함하는,
    마그네트론.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 캡슐화 재료는, 에폭시들, 우레탄들, 및 러버 중 적어도 하나로부터 선택되는,
    마그네트론.
  9. 제 7 항에 있어서,
    제 2 자극 피스를 더 포함하고, 상기 제 2 자극 피스는 상기 제 1 자극 피스에 의해 둘러싸이는,
    마그네트론.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 자극 피스와 상기 제 2 자극 피스는 동일 평면 상에 있는,
    마그네트론.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 캡슐화 재료는 상기 제 1 캡슐화 재료와 동일한 재료를 포함하는,
    마그네트론.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 릿지들은 상기 제 1 캡슐화 재료와 동일한 재료로 만들어진,
    마그네트론.
  13. 백킹 플레이트;
    제 1 자극 피스;
    제 2 자극 피스;
    상기 제 1 자극 피스와 상기 백킹 플레이트 사이에 배치된 복수의 자석들;
    상기 복수의 자석들을 커버하는 제 1 캡슐화 재료;
    상기 제 1 자극 피스와 상기 제 2 자극 피스 사이의 갭에 배치된 제 2 캡슐화 재료; 및
    상기 제 2 캡슐화 재료 상에 배치된 복수의 릿지들;
    을 포함하는,
    마그네트론.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 자극 피스는 상기 제 1 자극 피스에 의해 둘러싸이고, 상기 제 1 및 제 2 자극 피스들은 동일 평면 상에 있는,
    마그네트론.
  15. 삭제
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11024490B2 (en) * 2017-12-11 2021-06-01 Applied Materials, Inc. Magnetron having enhanced target cooling configuration
US11462394B2 (en) * 2018-09-28 2022-10-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Physical vapor deposition apparatus and method thereof
US11488814B2 (en) * 2018-10-29 2022-11-01 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Permeance magnetic assembly
US12020965B2 (en) * 2020-10-21 2024-06-25 Applied Materials, Inc. Magnetic holding structures for plasma processing applications
US11469080B1 (en) * 2021-05-24 2022-10-11 Applied Materials, Inc. Magnetron assembly having coolant guide for enhanced target cooling

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4042101A (en) * 1975-11-04 1977-08-16 Standard Conveyor Company Accumulating conveyor
US5320728A (en) * 1990-03-30 1994-06-14 Applied Materials, Inc. Planar magnetron sputtering source producing improved coating thickness uniformity, step coverage and step coverage uniformity
US5242566A (en) * 1990-04-23 1993-09-07 Applied Materials, Inc. Planar magnetron sputtering source enabling a controlled sputtering profile out to the target perimeter
US5894199A (en) * 1997-01-31 1999-04-13 Litton Systems, Inc. Tertiary field tuning of positive anode magnetron
US6306265B1 (en) * 1999-02-12 2001-10-23 Applied Materials, Inc. High-density plasma for ionized metal deposition capable of exciting a plasma wave
US6440282B1 (en) * 1999-07-06 2002-08-27 Applied Materials, Inc. Sputtering reactor and method of using an unbalanced magnetron
US6228236B1 (en) 1999-10-22 2001-05-08 Applied Materials, Inc. Sputter magnetron having two rotation diameters
US6663754B2 (en) * 2001-04-13 2003-12-16 Applied Materials, Inc. Tubular magnet as center pole in unbalanced sputtering magnetron
US7018515B2 (en) 2004-03-24 2006-03-28 Applied Materials, Inc. Selectable dual position magnetron
US7686928B2 (en) 2004-09-23 2010-03-30 Applied Materials, Inc. Pressure switched dual magnetron
CN1944707A (zh) * 2006-09-27 2007-04-11 中国科学院上海光学精密机械研究所 磁控溅射镀膜机的永磁枪靶装置
US8557094B2 (en) * 2006-10-05 2013-10-15 Applied Materials, Inc. Sputtering chamber having auxiliary backside magnet to improve etch uniformity and magnetron producing sustained self sputtering of ruthenium and tantalum
US7767064B2 (en) 2006-10-27 2010-08-03 Applied Materials, Inc. Position controlled dual magnetron
CN201301339Y (zh) * 2008-10-17 2009-09-02 湖南玉丰真空科学技术有限公司 一种高功率平面磁控溅射阴极
CN201309962Y (zh) * 2008-11-10 2009-09-16 皇明太阳能集团有限公司 通过防护处理的磁控溅射圆柱靶
US8580094B2 (en) * 2010-06-21 2013-11-12 Applied Materials, Inc. Magnetron design for RF/DC physical vapor deposition

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