TW202309323A - 沉積系統及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

提供一種沉積系統，其能夠藉由將溫度維持在預定溫度範圍內來防止靶材及其他元件因歸因於來自濺射製程的熱應力而變形來延長腔室運行時間。沉積系統包含基板處理腔室、基板處理腔室內的靶材及以圓形形式形成在材靶上的複數個凹槽。複數個凹槽包含靶材的中央部上的第一凹槽及靶材的外圍部分上的第二凹槽。

Description

沉積系統及方法
無。
為生產半導體裝置，半導體基板(諸如作為半導體裝置的原材料的矽晶圓)必須經過一系列複雜而精確的製程步驟，諸如擴散、離子植入、化學氣相沉積、微影術、蝕刻、物理氣相沉積、化學機械拋光及電化學電鍍。
物理氣相沉積(physical vapor deposition，PVD)通常用於在半導體基板上沉積一層或多層(例如薄膜)。例如，濺射(PVD的一種形式)通常用於半導體製造製程中以將複雜合金及金屬(諸如銀、銅、黃銅、鈦、氮化鈦、矽、氮化矽及氮化碳)沉積在基板上。濺射包含在真空外殼(例如處理腔室)中彼此平行定位的靶材(來源)及基板(例如晶圓)。靶材(陰極)電接地，而基板(陽極)具有正電位。氬氣(相對較重且為化學惰性氣體)通常用作濺射製程中的濺射離子物種。當氬氣被引入腔室中時，與自陰極釋放的電子發生複數次碰撞。這使氬氣失去其外部電子且變成帶正電的氬離子。帶正電的氬離子被陰極靶材的負電位強烈吸引。當帶正電的氬離子撞擊靶材表面時，帶正電的氬離子的動量轉移至靶材材料以使靶材材料的一個或多個原子位移，這些原子最終沉積在基板上。
由於靶材的表面上的氬離子轟擊，靶材及靶材周圍的其他元件(例如磁體)容易過熱及變形。
無。
以下揭露內容提供用於實施所提供的主題的不同特徵的許多不同的實施例或實例。下文描述元件及配置的特定實例以簡化本揭露。當然，這些特定實例僅為實例，而不旨在進行限制。例如，在以下描述中第一特徵在第二特徵上方或上的形成可以包含第一特徵及第二特徵直接接觸地形成的實施例，且亦可以包含額外特徵可以形成於第一特徵與第二特徵之間以使得第一特徵及第二特徵可以不直接接觸的實施例。另外，本揭露可以在各種實例中重複附圖標記及/或字母。此重複係出於簡單及清楚的目的，且其本身並不指示所論述的各種實施例及/或組態之間的關係。
另外，為便於描述，本文中可以使用空間相對術語(諸如「在...之下」、「在...下方」、「底部」、「在...上方」、「上部」及其類似者)，以描述如圖式中所說明的一個部件或特徵與另一部件或特徵的關係。除了在圖式中所描繪的定向之外，空間相對術語亦旨在涵蓋裝置在使用或操作中的不同定向。設備可以以其他方式定向(旋轉90度或處於其他定向)，且因此可以相應地解釋本文中所使用的空間相對描述詞。
根據本文中所描述的主題的實施例包含沉積系統，歸因於當靶材或其他元件暴露於過量的熱能或不希望的高溫所引起的靶材或其他元件(例如第一磁體及/或第二磁體)的變形而導致的較少腔室停機時間，此沉積系統依然可將均勻的薄膜(或層)沉積在基板(例如晶圓)上。根據本文中所描述的主題的實施例包含增強型冷卻系統(在下文中稱為「智慧冷卻系統」)。根據本揭露中所揭露的一個或多個實施例的智慧冷卻系統能夠使用冷卻凹槽(例如呈各種圓形圖案的冷卻凹槽、呈各種葉輪形圖案的冷卻凹槽及/或呈各種螺旋圖案的冷卻凹槽)有效地釋放或傳遞在濺射製程期間由離子轟擊產生的熱量(熱能)，這些冷卻凹槽位於靶材的頂表面(或內表面) (例如靶材的底表面的相對表面)上。在各種實施例中，智慧冷卻系統包含在靶材的頂表面上(或在靶材的內表面上)彼此重疊的一種或多種圖案的冷卻凹槽。在一些實施例中，冷卻凹槽以對應於磁體的旋轉(或軌道運行)圖案(例如第一磁體旋轉圖案及/或第二磁體軌道運行圖案) (例如與該旋轉圖案重疊)的形式配置在靶材的頂表面(或靶材的內表面)上，該磁體用以在靶材上或上方旋轉(或繞該靶材運行)。在一些實施例中，冷卻凹槽以與磁體的實際旋轉(或軌運行道)圖案(例如第一磁體旋轉圖案及/或第二磁體軌道運行圖案)重疊的形式配置在靶材的頂表面(或靶材的內表面)上，該磁體用以在靶材上或上方旋轉(或繞該靶材運行)。在一些實施例中，冷卻凹槽以與由磁體的旋轉(或軌道運行)圖案(例如第一磁體旋轉圖案及/或第二磁體軌道運行圖案)產生的磁場圖案重疊的形式配置在靶材的頂表面(或靶材的內表面)上，該磁體用以在靶材上或上方旋轉(或繞該靶材運行)。在一些實施例中，冷卻凹槽以與磁場圖案及實際旋轉(或軌道運行)圖案重疊的形式配置在靶材的頂表面(或靶材的內表面)上。
在各種實施例中，智慧冷卻系統包含冷卻劑循環系統以藉由將冷卻劑或傳熱流體在冷卻空間中循環來冷卻靶材及其他元件。在一些實施例中，冷卻空間由靶材的頂表面及封閉冷卻空間的腔室的內部頂部限定，其中磁體(例如第一磁體及/或從磁體)用以旋轉。在一些實施例中，由冷卻劑循環系統循環的冷卻劑為合適的傳熱流體，該傳熱流體能夠在冷卻劑在冷卻空間中循環的同時吸收來自靶材及其他元件的熱量而不對腔室或元件造成損壞。在非限制性實例中，冷卻劑包含(去離子)水、甘醇、乙二醇、丙烯中的至少一者或其任何組合。
在本揭露的各種實施例中，智慧冷卻系統包含用於使冷卻劑循環的一個或多個泵。在一些實施例中，泵用於將冷卻劑供應至冷卻空間中。在一些實施例中，泵用於經由一個或多個冷卻劑入口將冷卻劑供應至冷卻空間中。在一些實施例中，多個冷卻劑入口用於加速冷卻劑循環。
在一些實施例中，泵用於經由一個或多個冷卻劑出口自冷卻空間收集冷卻劑。在一些實施例中，多個冷卻劑出口用於加速冷卻劑循環。
在各種實施例中，智慧冷卻系統能夠將靶材及其他元件(例如第一磁體及/或第二磁體)的溫度保持在預定溫度範圍內。藉由將溫度維持在預定溫度範圍內，靶材及其他元件(例如第一磁體及第二磁體)不太可能因熱膨脹或由來自濺射製程的熱量引起的應力而變形，且更可能提供均勻的沉積結果(例如在基板上均勻沉積)。
在各種實施例中，智慧冷卻系統藉由防止靶材歸因於由靶材或其他元件的熱膨脹引起的應力而變形來延長靶材的使用壽命。智慧冷卻系統藉由將靶材及其他元件的溫度維持在預定溫度範圍內來防止靶材或其他元件變形。在各種實施例中，智慧冷卻系統藉由防止靶材及其他元件歸因於由靶材或其他元件的熱膨脹引起的應力而變形來延長腔室運行時間。
第1圖為根據本揭露的一個或多個實施例的包含靶材204的基板處理腔室200的橫截面圖，該靶材204具有呈圓形形式的冷卻凹槽102。
第2圖為根據本揭露的一個或多個實施例的包含靶材204的基板處理腔室200的橫截面圖，該靶材204具有呈交替圓形形式的冷卻凹槽102。
第3A圖為根據本揭露的一個或多個實施例的呈圓形形式的冷卻凹槽102的俯視圖。
第3B圖為根據本揭露的一個或多個實施例的呈交替圓形形式的冷卻凹槽102的俯視圖。
第4圖為根據本揭露的一個或多個實施例的呈對應於第二磁體304的軌道運行圖案的形式中的冷卻凹槽102的俯視圖。
第5圖為根據本揭露的一個或多個實施例的呈葉輪形形式的冷卻凹槽102的俯視圖。
第6圖為根據本揭露的一個或多個實施例的呈彼此重疊的多個形式的冷卻凹槽102的俯視圖。
參考第1圖及第2圖，基板處理腔室200包含在基板處理腔室200中支撐基板902 (例如晶圓)的基板基座202、封閉基板處理腔室200的靶材204及靶材204與基板基座202之間的處理屏蔽件700。對靶材204的底表面上進行離子轟擊，使得靶材上的原子靶材表面產生位移，使得靶材材料的薄膜904沉積在基板902上。基板處理腔室200的智慧冷卻系統100包含基板處理腔室200中的第一冷卻空間400，該第一冷卻空間400由基板處理腔室200的內頂部及靶材204的頂表面所界定。第一磁體302用以在第一冷卻空間400中旋轉以提高沉積效能(例如沉積速率)及靶材腐蝕的均勻性。類似地，第二磁體304用以繞著第一磁體302進行軌道運行以提高沉積效能(例如沉積速率)及靶材腐蝕的均勻性。
在各種實施例中，智慧冷卻系統100包含用於使冷卻劑在第一冷卻空間400中循環的泵106。在一些實施例中，智慧冷卻系統100包含多於一個的泵106以使冷卻劑循環。在一些實施例中，一個或多個第一冷卻劑入口402與第一冷卻空間400流體連通，且一個或多個第一冷卻劑出口404與第一冷卻空間400流體連通，用於使冷卻劑在第一冷卻空間400中循環。
在各種實施例中，智慧冷卻系統100包含冷卻器104，該冷卻器104包含使冷卻劑循環的泵106。當冷卻劑在第一冷卻空間400中循環時，冷凍器104移除由冷卻劑吸收的熱量(例如來自靶材204及諸如第一磁體302及第二磁體304的其他元件的熱能)。在冷凍器104自冷卻劑移除熱量之後，泵106經由第一冷卻劑入口402將「冷凍的」冷卻劑供應回至第一冷卻空間400。此冷卻劑循環週期隨著基板處理腔室200在製造製程期間操作而繼續。
如第1圖中所示出，冷凍器104向基板處理腔室200中的第一冷卻空間400提供「冷凍的」冷卻劑。如上文所描述，第一冷卻空間400由靶材204的頂表面及基板處理腔室200的頂部內部限定。在第一冷卻空間400中，第一磁體302及第二磁體304的位置是配置於提高沉積效能(例如沉積速率)及靶材腐蝕的均勻性。
由於第一磁體302及第二磁體304產生的磁場引起的離子轟擊及附加離子轟擊，使得基板處理腔室200中的靶材204及其他元件的溫度升高。為在被高溫損壞之前冷卻或降低靶材204及其他元件的溫度，冷卻劑(例如(去離子)水、甘醇、乙二醇、丙烯或因此的任何組合)經由一個或多個第一冷卻劑入口402供應至第一冷卻空間400。
如第1圖中所示出，基板處理腔室200包含呈圓形或環形狀的兩個第一冷卻劑入口402及呈圓形或環形狀的一個第一冷卻劑出口404。冷凍器104用以經由第一冷卻劑入口402將「冷凍的」冷卻劑泵送至第一冷卻空間400中。在冷卻劑自第一冷卻空間400中的靶材204及其他元件(例如第一磁體302及第二磁體304)吸收熱量之後，「使用的」冷卻劑經由第一冷卻劑出口404由冷凍器104收集。
如第1圖中所圖示，第一冷卻劑入口402位於第一冷卻空間400的中央區域，且第一冷卻劑出口404位於第一冷卻空間400的外圍區域。由於第一冷卻劑入口402及第一冷卻劑出口404的配置(即，每一第一冷卻劑入口402及出口404的位置)，冷卻劑自第一冷卻空間400的中央區域流向第一冷卻空間400的外圍區域。冷卻劑在第一冷卻空間400中的流動或循環模式可提高冷卻的效率。本揭露的實施例不限於第一冷卻劑入口402及第一冷卻劑出口404的前述配置。例如，在其他實施例中，第一冷卻劑出口404及第一冷卻劑入口402的地點為相反的。在又其他實施例中，利用多於兩個第一冷卻劑入口402或利用多於一個第一冷卻劑出口404。在又其他實施例中，利用一個第一冷卻劑入口402且利用多於一個第一冷卻劑出口404。
參考第1圖及第3A圖，根據本揭露的一個或多個實施例，智慧冷卻系統100包含具有呈圓形或環形式的冷卻凹槽102的靶材204。提供複數個冷卻凹槽102，冷卻凹槽102為圓形或環形式，其具有不同直徑但具有共同的圓心。換言之，冷卻凹槽102相對於彼此以同心方式配置。
如第1圖及第3A圖中所示出，冷卻凹槽102的深度隨著冷卻凹槽102更遠離靶材204的中心而增加。在一些情況(例如，來自冷凍器104的「冷凍的」冷卻劑自靶材204的中央區域(即，第一冷卻空間400的中央區域)流動或循環至靶材204的外圍區域(即第一冷卻空間400的外圍區域))下，當冷卻凹槽102的深度在靶材204的中心附近較小時，這使得「使用的」冷卻劑(即「冷凍的」冷卻劑經由使用變為「使用的」冷卻劑)在位於靶材204的中央區域附近的冷卻凹槽102處與靶材204保持接觸的時間長於接觸深度更大的靶材204外圍區域處的冷卻凹槽102發生的機會較低。與靶材的外圍附近的接觸時間相比，「使用的」冷卻劑與靶材的中心附近的靶材204之間的接觸時間減少，這意謂著與靶材的外圍附近相比，更多「冷凍的」冷卻劑(可以自靶材吸收增加量的熱能)可以被提供至靶材的中心附近。使得靶材204的中央區域上可提供更多「冷凍的」冷卻劑循環，在濺射製程期間，該中央區域的溫度通常處於比靶材204的外圍區域的正常操作溫度高的溫度。因此，由冷凍器104提供的相對較低溫度的冷卻劑(即「冷凍的」冷卻劑)可經由第一冷卻劑入口402供應至靶材204的中央區域。因此，此舉可降低靶材204的整體溫度，同時維持或改善靶材204的溫度均勻性。
如第1圖中所圖示，呈圓形或環形狀的第一冷卻劑入口402與靶材204的中央區域上的呈圓形或環形式的冷卻凹槽102重疊，且第一冷卻劑出口404位於第一冷卻空間400的外圍區域上。此配置提供自靶材204的中央區域至靶材204的外圍區域流動或循環的「冷凍的」冷卻劑。而且，第1圖中的冷卻凹槽102在冷卻劑與靶材204之間提供更大的表面積，這允許冷卻劑自靶材204吸收更多的熱量(例如熱能)。
參考第2圖及第3B圖，根據本揭露的一個或多個實施例，智慧冷卻系統100包含具有呈交替圓形或環形式的冷卻凹槽102的靶材204。
如第2圖及第3B圖中所示出，冷卻凹槽102的凹槽表面積隨著冷卻凹槽102的位置遠離靶材204的中心區域而減小。換言之，冷卻劑與靶材204的中央區域(通常比靶材204的外圍區域更熱)之間的表面積大於冷卻劑與靶材204的外圍區域之間的表面積。因此，來自靶材204的熱量自靶材204的中央區域傳遞至冷卻劑比自靶材204的外圍區域傳遞至冷卻劑更有可能更有效。因此，此舉可降低靶材204的整體溫度，同時維持或改善靶材204的溫度均勻性。
如第2圖中所示出，調整冷卻凹槽102的深度以改變凹槽表面積(例如冷卻凹槽的底表面、冷卻凹槽的側表面)。然而，在本揭露的一些實施例中，調整冷卻凹槽102的寬度以改變凹槽表面積(例如冷卻凹槽的底表面、冷卻凹槽的側表面)。在一些實施例中，出於類似的原因，冷卻凹槽102呈不同的形狀(例如三角形形狀、彎曲形狀、矩形形狀)。在一些實施例中，通藉由調整冷卻凹槽102的深度、冷卻凹槽102的寬度及冷卻凹槽102的形狀的任意組合來調整冷卻凹槽102的凹槽表面積。
如第2圖中所示出，呈圓形或環形狀的第一冷卻劑入口402與靶材204的中央區域上的呈圓形或環形式的冷卻凹槽102重疊，從而向靶材204的中心比向靶材204的外圍區域提供更多「冷凍的」冷卻劑。由於在濺射製程期間靶材204的中央區域通常比靶材204的外圍區域更熱，第一冷卻劑入口402及冷卻凹槽102在靶材204上的重疊配置提供對靶材204的中央區域的有效冷卻。
如第1圖、第2圖、第3A圖及第3B圖中所示出，第一冷卻劑入口402及第一冷卻劑出口404可以配置成圓形或環形狀。然而，本揭露不限制第一冷卻劑入口402及第一冷卻劑出口404的形狀(及/或地點)。同樣，本揭露不限制第一冷卻劑入口402及第一冷卻劑出口404的數目。
參考第3A圖，根據一個或多個實施例，智慧冷卻系統100包含呈圓形或環形狀的兩個第一冷卻劑入口402及呈圓形或環的一個第一冷卻劑出口404以用於冷卻劑循環。如上文所論述，呈圓形或環形狀的第一冷卻劑入口402與靶材204的中央區域上的呈圓形或環形式的冷卻凹槽重疊(或對準)，以供更有效地冷卻。類似地，第一冷卻劑出口404與靶材204的外圍區域上的凹槽中的一者重疊(或對準)。
在第3A圖中所示出的圖示實施例中，冷卻系統100包含呈圓形或環形狀的兩個第一冷卻劑入口402及呈圓形或環形狀的一個第一冷卻劑出口404。然而，如上文所論述，本揭露不限制第一冷卻劑入口402及出口404的數目以用於冷卻劑循環。另外，本揭露不限制第一冷卻劑入口402及出口404的形狀。在非限制性實例中，第一冷卻劑入口402可以為圓形開口，且第一冷卻劑出口404亦可以為圓形開口。
參考第3B圖，根據一個或多個實施例，智慧冷卻系統100包含呈圓形或環形狀的兩個第一冷卻劑入口402及呈圓形或環的一個第一冷卻劑出口404以用於冷卻劑循環。如上文所論述，呈圓形或環形狀的第一冷卻劑入口402與靶材204的中央區域上的呈圓形或環形式的冷卻凹槽重疊(或對準)，以供更有效地冷卻。類似地，第一冷卻劑出口404與靶材204的外圍區域上的凹槽中的一者重疊(或對準)。
如上文所論述，冷卻系統100包含呈圓形或環形狀的兩個第一冷卻劑入口402及呈圓形或環形狀的一個第一冷卻劑出口404。然而，本揭露不限制與冷卻凹槽102重疊的第一冷卻劑入口402及出口404的數目。另外，本揭露不限制第一冷卻劑入口402及第一冷卻劑出口404的形狀。
如第3A圖及第3B圖中所圖示，靶材204上的冷卻凹槽102的圓形或環形是對應於(或重疊於)第一磁體302的旋轉圖案，該第一磁體302用以在靶材204上方(或後面)旋轉。藉由第一磁體302施加磁場，在施加的磁場處可以增加離子轟擊。由第一磁體302所產生的更多的離子轟擊將產生更多熱量，從而在靶材204上產生熱應力。對應於(或根據)第一磁體302的旋轉圖案，第一磁體302產生的附加熱量會對應於(或根據)第一磁體302的旋轉圖案，進而升高靶材204上的溫度。藉由具有呈圓形或環形式的冷卻凹槽102，該圓形或環形式與第一磁體302的旋轉圖案重疊，這使得經由第一磁體302的旋轉圖案而施加在靶材204上的熱量可以被有效地釋放或冷卻。如第3A圖及第3B圖中所圖示，與旋轉圖案重疊的冷卻凹槽102在靶材204與冷卻劑之間提供更大表面積。因此，此舉可降低靶材204的整體溫度，同時維持或改善靶材204的溫度均勻性。
然而，本揭露不將冷卻凹槽102限制為僅呈圓形或環形式。作為非限制性實例，冷卻凹槽102可以呈葉輪形形式(稍後在第5圖中示出)或適合於冷卻靶材204的非圓形形式。
參考第4圖，根據本揭露的一個或多個實施例，智慧冷卻系統100包含靶材204上的四組冷卻凹槽102。每一組中的冷卻凹槽102呈圓形或環形式，該圓形或環形是基於第二磁體304 (還繞第一磁體302運行)的軌道運行圖案(例如與該軌道運行圖案重疊或對應於該軌道運行圖案)。第4圖中所示出的每一冷卻凹槽102具有相同的深度(即針對所有冷卻凹槽具有相同深度)。然而，本揭露不限制深度針對呈圓形或環形式的所有冷卻凹槽102應相同，該圓形或環形是基於第二磁體304的軌道運行圖案。
在一些實施例中，第4圖中的冷卻凹槽102配置為使得冷卻凹槽A、冷卻凹槽B、冷卻凹槽C、冷卻凹槽D及冷卻凹槽E的深度具有類似於第1圖中的冷卻凹槽102的以下關係：冷卻凹槽A ＜冷卻凹槽B ＜冷卻凹槽C ＜冷卻凹槽D ＜冷卻凹槽E。
在一些實施例中，第4圖中的冷卻凹槽102配置為使得冷卻凹槽A、冷卻凹槽B、冷卻凹槽C、冷卻凹槽D及冷卻凹槽E的凹槽表面積具有類似於第2圖中的冷卻凹槽的以下關係：冷卻凹槽A ＞冷卻凹槽B ＞冷卻凹槽C ＞冷卻凹槽D ＞冷卻凹槽E。
如第4圖中所示出，基板處理腔室200的智慧冷卻系統100包含四組冷卻凹槽102。然而，本揭露不限制冷卻凹槽102的組數。在一些實施例中，多於四組冷卻凹槽102配置在靶材204上。在一些實施例中，少於四組冷卻凹槽102配置在靶材204上。在一些實施例中，冷卻凹槽102的組中的至少一些組基於第二磁體304的軌道運行圖案彼此重疊(或至少部分重疊)。
由第二磁體304產生的額外離子轟擊可能產生更多熱量，從而在靶材204上產生熱應力。由第二磁體304產生的額外熱量以對應於(或根據)軌道運行圖案的方式升高靶材204上的溫度。藉由具有呈圓形或環形式的冷卻凹槽102，該圓形或環形式與第二磁體304的軌道運行圖案重疊，以第二磁體304的軌道運行圖案施加在靶材204上的熱量可以被有效地釋放或冷卻。如第4圖中所示出，與軌道運行圖案重疊的冷卻凹槽102在靶材204與冷卻劑之間提供更大表面積。因此，此舉可降低靶材204的整體溫度，同時維持或改善靶材204的溫度均勻性。
參考第5圖，根據本揭露的一個或多個實施例，智慧冷卻系統100包含靶材204上的呈葉輪形形式的冷卻凹槽102。靶材204上的呈葉輪形形式的冷卻凹槽102在靶材204上以不同的密度提供冷卻凹槽102。如第5圖中所圖示，靶材204的中心附近的冷卻凹槽102的密度高於靶材204的外圍區域處的冷卻凹槽102的密度。此配置為靶材204的中央區域提供有效冷卻，在濺射製程期間，該中央區域通常比靶材204的外圍區域更熱。因此，降低靶材204的整體溫度，同時維持或改善靶材204的溫度均勻性。
參考第6圖，根據本揭露的一個或多個實施例，智慧冷卻系統100包含呈多個形式的冷卻凹槽102。
如第6圖中所示出，冷卻凹槽102以三種不同的形式配置在靶材204上，這些形式包含基於第一磁鐵302的旋轉圖案的圓形形式、基於第二磁鐵304的軌道運行圖案的交替圓形形式及葉輪形形式。因此，如第6圖中所示出，針對冷卻凹槽102使用三種不同的形式。然而，本揭露不限制用於在靶材204上配置冷卻凹槽102的形式的數目。作為非限制性實例，可以使用兩種不同的形式來將冷卻凹槽102配置在靶材204上。作為交替的非限制性實例，可以使用多於三種不同的形式來將冷卻凹槽102配置在靶材204上。
第7圖為根據本揭露的一個或多個實施例的具有第一冷卻空間400及第二冷卻空間500的基板處理腔室200的橫截面圖。
參考第7圖，基板處理腔室200包含在基板處理腔室200中支撐基板902 (例如晶圓)的基板基座202、封閉基板處理腔室200的靶材204及靶材204與基板基座202之間的處理屏蔽件700。基板處理腔室200的智慧冷卻系統100包含基板處理腔室200中的第一冷卻空間400，該第一冷卻空間400由基板處理腔室200的內部頂部及靶材204的頂表面限定。智慧冷卻系統100亦包含靶材204內的第二冷卻空間500。
在第7圖中所示出的圖示實施例中，基板處理腔室200的智慧冷卻系統包含用於增強冷卻劑循環的多於一個冷卻空間(例如第一冷卻空間400及第二冷卻空間500)。如第7圖中所示出，第二冷卻空間500由靶材204的內表面(包含配置在靶材204的內表面上的冷卻凹槽102)及靶材204的頂部所界定 (例如由靶材204內的空腔空間或中空空間界定的第二冷卻空間500) 。
為避免不必要的重複，此處不再贅述關於第一冷卻空間400、第一冷卻劑入口402、第一冷卻劑出口403及靶材204上的冷卻凹槽102的細節。
如第7圖中所示出，為以有效的方式降低靶材204的溫度，在靶材204內提供第二冷卻空間500。此外，向第二冷卻空間500提供附加入口(即第二冷卻入口502)及附加出口(即第二冷卻出口504)，以使得靶材204由在第一冷卻空間400中及第二冷卻空間500中循環的冷卻劑冷卻。另外，第一磁體302及第二磁體304由在第一冷卻空間400中及第二冷卻空間500中循環的冷卻劑冷卻。
如第7圖中所示出，圓形或環形式的冷卻凹槽102配置在靶材204的內表面上。配置在靶材204的內表面上的每一冷卻凹槽102具有相同的深度(即針對所有冷卻凹槽102具有相同深度)。如上文所論述，冷卻凹槽102在靶材204的內表面與第二冷卻空間500中的冷卻劑之間提供更大的表面積。然而，本揭露不限制配置在靶材204的內表面上的所有冷卻凹槽102的深度相同。在一些實施例中，配置在靶材204的內表面上的冷卻凹槽102的深度(及/或寬度)隨著冷卻凹槽102的位置更遠離靶材204的中心而增加。在一些實施例中，靶材204的內表面上的冷卻凹槽102的深度(及/或寬度)隨著冷卻凹槽102的位置更遠離靶材204的中心而減小。
如第7圖中所圖示，一個第二冷卻劑入口502處於靶材204的頂部中，且用於將冷卻劑供應至第二冷卻空間500中，且兩個第二冷卻劑出口504連接至靶材204的外圍區域(例如靶材204的側表面及/或靶材表面的外圍區域)以將冷卻劑收集回冷凍器104以用於冷卻劑循環。基於連接至第二冷卻空間500的第二冷卻入口502及第二冷卻出口504的地點，供應至第二冷卻空間500的冷卻劑藉由自靶材204的中央區域循環至靶材204的外圍區域而有效地冷卻靶材204。
在第7圖中的圖示實施例中，一個第二冷卻劑入口502及兩個冷卻劑出口504連接至第二冷卻空間500。然而，本揭露不限制第二冷卻劑入口502及第二冷卻劑出口504的數目。在一些實施例中，多個第二冷卻劑入口502及/或多個第二冷卻劑出口504連接至第二冷卻空間500以用於冷卻劑循環。在一些實施例中，第二冷卻劑入口502及第二冷卻劑出口504位於其他合適的地點處。
如第7圖中所示出，除了在第一冷卻空間400中循環的直接冷卻磁體(例如第一磁體302及第二磁體304)及靶材204的溫度的冷卻劑之外，在第二冷卻空間500中循環的冷卻劑提供對靶材204的直接冷卻及對磁體(例如第一磁體302及第二磁體304)的間接冷卻。
如第7圖中所圖示，基板處理腔室200的智慧冷卻系統100包含四個開口206，這些開口206允許冷卻劑自第一冷卻空間400流動至第二冷卻空間500。相同的開口206可用於允許冷卻劑自第二冷卻空間500進入第一冷卻空間400。如第7圖中所示出，開口206位於第一冷卻空間400與第二冷卻空間500之間。在一些實施例中，多於四個開口206配置於第一冷卻空間400與第二冷卻空間500之間。在一些實施例中，少於四個開口206配置於第一冷卻空間400與第二冷卻空間500之間。在一些實施例中，開口206用於將相對熱的冷卻劑(「使用的」冷卻劑)自第二冷卻空間500釋放至第一冷卻空間400。
在本揭露的一些實施例中，靶材204的內表面包含類似於上文所論述的靶材204上的冷卻凹槽102的一個或多個冷卻凹槽102，以控制或增強第二冷卻空間500內的冷卻劑循環以及改善靶材204的溫度均勻性。
因此，如上文所論述，本揭露不限制配置在靶材204的內表面上的所有冷卻凹槽102具有相同的深度。在一些實施例中，類似於第1圖中所示出的圓形凹槽102，靶材204的內表面上的冷卻凹槽102的深度基於冷卻凹槽102距靶材204的中心的位置而改變。
在一些實施例中，如上文所論述，靶材204的內表面上的呈圓形或環形式的冷卻凹槽102的深度(及/或寬度)隨著靶材204的中心與冷卻凹槽之間的距離增加而增加。
在一些實施例中，靶材204的內表面上的呈圓形或環形式的冷卻凹槽102的深度(及/或寬度)隨著靶材204的中心與冷卻凹槽之間的距離增加而減小。
在一些實施例中，類似於基於第4圖中的第二磁體304的軌道運行圖案而產生的呈圓形或環形式的冷卻凹槽102，基於第二磁體304的軌道運行圖案而產生的一組或多組冷卻凹槽102對應於第二冷卻空間500。如第4圖中所論述，冷卻凹槽102的深度可以以不同的方式組態。
在一些實施例中，靶材204的內表面上的冷卻凹槽102類似於第5圖中所示出的呈葉輪形形式的冷卻凹槽102被配置。
在一些實施例中，類似於如第6圖中所示出的被重疊的呈多個形式中的冷卻凹槽102，靶材204的內表面上的冷卻凹槽102基於兩個或更多個形式。
第8圖為根據本揭露的一個或多個實施例的具有第一冷卻空間400及第二冷卻空間500的基板處理腔室200的橫截面圖。
如上文所論述，本揭露不限制配置在靶材204的內表面上的呈圓形或環形式的所有冷卻凹槽102具有相同的深度。在一些實施例中，類似於第1圖中所示出的呈圓形或環形式的冷卻凹槽102，冷卻凹槽102的深度基於冷卻凹槽102距靶材204的中心的位置而改變。
如第8圖中所示出，靶材204的內表面上的呈圓形或環形式的冷卻凹槽102的深度隨著冷卻凹槽102的位置遠離靶材204的中心而增加。如上文關於第1圖及第3A圖所論述，在一些情況下，「使用的」冷卻劑在位於靶材204的中央區域上的冷卻凹槽102處比在靶材204的外圍區域處的冷卻凹槽102處停留更久的機會更少。這加速在靶材204的中央區域處具有「冷凍的」冷卻劑的冷卻劑循環。因此，來自冷凍器104的處於相對較低溫度的冷卻劑(「冷凍的」冷卻劑)經由第二冷卻劑入口502供應至靶材204的中央區域。另外，呈圓形或環形狀的第二冷卻劑入口502與靶材204的內表面的中央區域處的呈圓形或環形式的冷卻凹槽102重疊，從而向靶材204的中心比向靶材204的外圍區域提供更多「冷凍的」冷卻劑。由於在濺射製程期間靶材204的中央區域通常比靶材204的外圍區域更熱，第二冷卻劑入口502及冷卻凹槽102在靶材204的內表面上的重疊配置以及第二冷卻空間500中的冷卻劑流動模式提供對靶材204的中央區域的更多冷卻。因此，降低靶材204的整體溫度，同時維持或改善靶材204的溫度均勻性。
如第8圖中所示出，第二冷卻劑入口502連接至第二冷卻空間500的中央區域，且第二出口504連接至靶材204的外圍區域(例如靶材204的側表面及/或靶材表面的外圍區域),以將冷卻劑收集回至冷凍器。基於第二冷卻劑入口502及第二冷卻劑出口504的位置，供應至第二冷卻空間500的冷卻劑藉由自靶材204的中央區域循環至靶材204的外圍區域而有效地冷卻靶材204。
在一些實施例中，第二冷卻劑入口502的形狀(或形式)配置成類似於第一冷卻劑入口402。在一些實施例中，第二冷卻劑出口504的形狀(或形式)配置成類似於第一冷卻劑出口404。
除了在第一冷卻空間400中循環的將磁體(例如第一磁體302及第二磁體304)及靶材204的溫度直接冷卻下來的冷卻劑之外，在第二冷卻空間500中循環的冷卻劑提供對靶材204的直接冷卻及對磁體(例如第一磁體302及第二磁體304)的間接冷卻。
如第8圖中所圖示，基板處理腔室200的智慧冷卻系統100包含四個開口206，這些開口206允許冷卻劑自第一冷卻空間400流動至第二冷卻空間500。相同的開口206可用於允許冷卻劑自第二冷卻空間500流動至第一冷卻空間400。如第8圖中所示出，開口206位於第一冷卻空間400與第二冷卻空間500之間。在一些實施例中，開口206用於將相對熱的冷卻劑(「使用的」冷卻劑)自第二冷卻空間500釋放至第一冷卻空間400。
第9圖為根據本揭露的一個或多個實施例的具有第一冷卻空間400及第二冷卻空間500的基板處理腔室200的橫截面圖。
如第9圖中所示出，靶材204的內表面上的冷卻凹槽102的凹槽表面隨著冷卻凹槽102的位置遠離靶材204的中心而減小。換言之，在冷卻劑與靶材204的內表面的中央區域之間存在更大表面積。因此，來自靶材204的熱量自靶材204的中央區域傳遞至冷卻劑比自靶材204的外圍區域傳遞至冷卻劑更有可能有效。
另外，呈圓形或環形狀的第二冷卻劑入口502與靶材204的內表面的中央區域處的呈圓形或環形式的冷卻凹槽102重疊，從而向靶材204的中心比向靶材204的外圍區域提供更多「冷凍的」冷卻劑。由於在濺射製程期間靶材204的中央區域通常比靶材204的外圍區域更熱，第二冷卻劑入口502及冷卻凹槽102在靶材204的內表面上的重疊配置以及第二冷卻空間500中的冷卻劑流動模式提供對靶材204的中央區域的更多冷卻。因此，降低靶材204的整體溫度，同時維持或改善靶材204的溫度均勻性。
如第9圖中所示出，第二冷卻劑入口502連接至第二冷卻空間500的中央區域，且第二出口504連接至靶材204的外圍區域(例如靶材204的側表面及/或靶材表面的外圍區域),以將冷卻劑收集回至冷凍器。基於第二冷卻劑入口502及第二冷卻劑出口504的位置，供應至第二冷卻空間500的冷卻劑藉由自靶材204的中央區域循環至靶材204的外圍區域而有效地冷卻靶材204。
除了在第一冷卻空間400中循環的直接冷卻磁體(例如第一磁體302及第二磁體304)及靶材204的溫度的冷卻劑之外，在第二冷卻空間500中循環的冷卻劑提供對靶材204的直接冷卻及對磁體(例如第一磁體302及第二磁體304)的間接冷卻。
如第9圖中所圖示，基板處理腔室200的智慧冷卻系統100包含四個開口206，這些開口206允許冷卻劑自第一冷卻空間400流動至第二冷卻空間500。相同的開口206可用於允許冷卻劑自第二冷卻空間500流動至第一冷卻空間400。如第9圖中所示出，開口206位於第一冷卻空間400與第二冷卻空間500之間。在一些實施例中，開口206用於將相對熱的冷卻劑(「使用的」冷卻劑)自第二冷卻空間500釋放至第一冷卻空間400。
第10圖為圖示根據本揭露的一個或多個實施例的在基板處理腔室200中將來自靶材204的材料沉積至基板902上的方法的流程圖。
參考第10圖，將來自靶材204的材料沉積至基板902上的方法包含：使第一磁體302在第一冷卻空間400內運行的步驟S100；使冷卻劑在第一冷卻空間400中循環的步驟S200；使冷卻劑在安置於靶材204內的第二冷卻空間500中循環的步驟S300；及將材料的膜沉積在基板902上的步驟S400。
在第一冷卻空間400內移動第一磁體302的步驟S100包含旋轉第一磁體302的步驟，該第一磁體302用以在第一冷卻空間400中旋轉以增加沉積效能(例如沉積速率)及靶材腐蝕的均勻性。另外，第二磁體304用以繞第一磁體302運行以增加沉積效能(例如沉積速率)及靶材腐蝕的均勻性。
使冷卻劑在第一冷卻空間400中循環的步驟S200包含經由第一冷卻劑入口402將冷卻劑供應至第一冷卻空間400中及經由第一冷卻劑出口404自第一冷卻空間400收集冷卻劑。如上文所論述，包含泵106的冷凍器104用於使冷卻劑循環。
使冷卻劑在安置於靶材204內的第二冷卻空間500中循環的步驟S300包含經由第二冷卻劑入口502將冷卻劑供應至第二冷卻空間500中及經由第二冷卻劑出口504自第二冷卻空間500收集冷卻劑。如上文所論述，包含泵106的冷凍器104用於使冷卻劑循環。
將材料的膜沉積在基板902上的步驟S400包含將薄膜904沉積在基板902上(例如使用合適的濺射沉積製程)的步驟。
利用冷卻凹槽將靶材及其他元件的溫度維持在預定溫度範圍內。另外，呈不同形式的冷卻凹槽可用於使靶材的部分(例如靶材的中央部及/或與第一磁體302的旋轉圖案及第二磁體304的軌道運行圖案重疊的靶材的部分)比靶材的其他部分(例如靶材的外圍部分)更有效地冷卻，以使得靶材的溫度為均勻的。因此，靶材及其他元件(例如第一磁體及第二磁體)不太可能因由來自濺射製程的熱量引起的熱應力而變形，且更可能提供均勻的沉積結果(例如在基板上均勻沉積)。
換言之，智慧冷卻系統能夠藉由將靶材維持在預定溫度範圍內來防止靶材因來自濺射製程的熱應力而變形來延長靶材的使用壽命。在各種實施例中，智慧冷卻系統能夠藉由將溫度維持在預定溫度範圍內來防止靶材及其他元件因歸因於來自濺射製程的熱應力而變形來延長腔室運行時間。
根據本揭露的一個或多個實施例，沉積系統包含基板處理腔室、基板處理腔室內的靶材及以圓形形式形成在材靶上的複數個凹槽。複數個第一凹槽包含處於靶材的中央部上的第一凹槽及處於靶材的外圍部分的第一凹槽，其中靶材的中央部上的第一凹槽的深度與靶材的外圍部分上的第一凹槽的深度不同。
在部分實施例中，進一步包含一第一冷卻空間，其中該第一冷卻空間安置在該基板處理腔室內，且其中該些第一凹槽限定該第一冷卻空間的一底側。
在部分實施例中，進一步包含一第一冷卻劑入口及一第一冷卻劑出口，其中該第一冷卻劑入口及該第一冷卻劑出口在該第一冷卻空間中提供冷卻劑循環。
在部分實施例中，其中該第一冷卻劑入口具有一第一環形形狀，且該第一冷卻劑入口的至少一部分與該靶材的該中央部上的該第一凹槽重疊。
在部分實施例中，其中該第一冷卻劑出口具有一第二環形形狀，且該第一冷卻劑出口的至少一部分與該靶材的該外圍部分上的該第一凹槽重疊。
在部分實施例中，其中該第一圓形形式對應於一第一磁體的一旋轉圖案。
在部分實施例中，進一步包含呈一第二圓形形式的複數個第二凹槽，該第二圓形形式對應於一第二磁體的一軌道運行圖案，該第二磁體用以繞該第一磁體運行，該第一磁體用以在該靶材上方旋轉。
在部分實施例中，其中該第一深度大於該第二深度。
在部分實施例中，其中該第二深度大於該第一深度。
在部分實施例中，進一步包含一第一冷卻空間及一第二冷卻空間，其中該第二冷卻空間安置在該靶材內。
根據本揭露的一個或多個實施例，沉積系統包含基板處理腔室、基板處理腔室內的靶材。沉積系統包含安置在靶材上的用於冷卻劑循環的第一冷卻空間及安置在靶材內的用於冷卻劑循環的第二冷卻空間。
在部分實施例中，其中該第二冷卻空間的一底側由形成在該靶材內的複數個凹槽限定。
在部分實施例中，其中該些凹槽呈一葉輪形形式。
在部分實施例中，其中該些凹槽呈一圓形形式。
在部分實施例中，其中該些凹槽的該圓形形式對應於一第一磁體的一旋轉圖案。
在部分實施例中，其中該些凹槽的該圓形形式對應於一第二磁體的一軌道運行圖案，其中該第二磁體在操作中繞一第一磁體運行。
在部分實施例中，進一步包含：一第一冷卻劑入口；一第一冷卻劑出口，其中該第一冷卻劑入口及該第一冷卻劑出口提供該第一冷卻空間中的該冷卻劑循環；一第二冷卻劑入口；以及一第二冷卻劑出口，其中該第二冷卻劑入口及該第二冷卻劑出口提供該第二冷卻空間中的該冷卻劑循環。
在部分實施例中，進一步包含在該第一冷卻空間與該第二冷卻空間之間的一開口。
根據本揭露的一個或多個實施例，一種在基板處理腔室中將來自靶材的材料沉積至基板上的方法包含將材料的膜沉積在基板上。使用任何合適的濺射方法將薄膜沉積在基板上。方法包含在第一冷卻空間內移動第一磁體。方法進一步包含使冷卻劑在第一冷卻空間中循環及使冷卻劑在安置在靶材內的第二冷卻空間中循環。
在部分實施例中，其中該使該冷卻劑在該第一冷卻空間中循環之步驟及該使該冷卻劑在該第二冷卻空間中循環之步驟中的至少一者包含使該冷卻劑在複數個凹槽中循環之步驟。
前述概述了若干實施例的特徵，以使得熟習此項技術者可以較佳地理解本揭露的態樣。熟習此項技術者應當瞭解，其可以容易地將本揭露用作設計或修改其他製程及結構的基礎，以供實現本文中所引入的實施例的相同目的及/或達成相同優點。熟習此項技術者亦應該認識到，這些等效構造不脫離本揭露的精神及範疇，且在不脫離本揭露的精神及範疇的情況下，熟習此項技術者可以進行各種改變、取代及變更。
100:智慧冷卻系統 102、A、B、C、D、E:冷卻凹槽 104:冷凍器 106:泵 200:基板處理腔室 202:基板基座 204:靶材 206:開口 302:第一磁體 304:第二磁體 400:第一冷卻空間 402:第一冷卻劑入口 404:第一冷卻劑出口 500:第二冷卻空間 502:第二冷卻入口 504:第二冷卻出口 700:處理屏蔽件 902:基板 904:薄膜 S100、S200、S300、S400:步驟
當結合隨附圖式閱讀時，根據以下詳細描述最佳地理解本揭露的態樣。應注意，根據行業中的標準實踐，未按比例繪製各種特徵。實務上，為論述清楚起見，各種特徵的尺寸可以任意增加或減小。 第1圖為根據本揭露的一個或多個實施例的具有靶材的基板處理腔室的橫截面圖，該靶材具有呈圓形形式的冷卻凹槽。 第2圖為根據本揭露的一個或多個實施例的具有靶材的基板處理腔室的橫截面圖，該靶材具有呈交替圓形形式的冷卻凹槽。 第3A圖為根據本揭露的一個或多個實施例的呈圓形形式的冷卻凹槽的俯視圖。 第3B圖為根據本揭露的一個或多個實施例的呈交替圓形形式的冷卻凹槽的俯視圖。 第4圖為根據本揭露的一個或多個實施例的呈對應於第二磁體的軌道運行圖案的形式中的冷卻凹槽的俯視圖。 第5圖為根據本揭露的一個或多個實施例的呈葉輪形形式的冷卻凹槽的俯視圖。 第6圖為根據本揭露的一個或多個實施例的呈彼此重疊的多個形式的冷卻凹槽的俯視圖。 第7圖為根據本揭露的一個或多個實施例的具有第一冷卻空間及第二冷卻空間的基板處理腔室的橫截面圖。 第8圖為根據本揭露的一個或多個實施例的具有第一冷卻空間及第二冷卻空間的基板處理腔室的橫截面圖。 第9圖為根據本揭露的一個或多個實施例的具有第一冷卻空間及第二冷卻空間的基板處理腔室的橫截面圖。 第10圖為圖示根據本揭露的一個或多個實施例的在基板處理腔室中將來自靶材的材料沉積至基板上的方法的流程圖。
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100:智慧冷卻系統
102:冷卻凹槽
104:冷凍器
106:泵
200:基板處理腔室
202:基板基座
204:靶材
302:第一磁體
304:第二磁體
400:第一冷卻空間
402:第一冷卻劑入口
404:第一冷卻劑出口
700:處理屏蔽件
902:基板
904:薄膜

Claims (20)

  1. 一種沉積系統，包含： 一基板處理腔室； 一靶材，處於該基板處理腔室內，該靶材包含： 複數個第一凹槽，呈一第一圓形形式處於該靶材上，該些第一凹槽包含該靶材的一中央部上的一第一凹槽及該靶材的一外圍部分上的一第一凹槽， 其中該靶材的該中央部上的該第一凹槽的一第一深度與該靶材的該外圍部分上的該第一凹槽的一第二深度不同。
  2. 如請求項1所述之沉積系統，進一步包含一第一冷卻空間，其中該第一冷卻空間安置在該基板處理腔室內，且其中該些第一凹槽限定該第一冷卻空間的一底側。
  3. 如請求項2所述之沉積系統，進一步包含一第一冷卻劑入口及一第一冷卻劑出口，其中該第一冷卻劑入口及該第一冷卻劑出口在該第一冷卻空間中提供冷卻劑循環。
  4. 如請求項3所述之沉積系統，其中該第一冷卻劑入口具有一第一環形形狀，且該第一冷卻劑入口的至少一部分與該靶材的該中央部上的該第一凹槽重疊。
  5. 如請求項3所述之沉積系統，其中該第一冷卻劑出口具有一第二環形形狀，且該第一冷卻劑出口的至少一部分與該靶材的該外圍部分上的該第一凹槽重疊。
  6. 如請求項1所述之沉積系統，其中該第一圓形形式對應於一第一磁體的一旋轉圖案。
  7. 如請求項1所述之沉積系統，進一步包含呈一第二圓形形式的複數個第二凹槽，該第二圓形形式對應於一第二磁體的一軌道運行圖案，該第二磁體用以繞該第一磁體運行，該第一磁體用以在該靶材上方旋轉。
  8. 如請求項1所述之沉積系統，其中該第一深度大於該第二深度。
  9. 如請求項1所述之沉積系統，其中該第二深度大於該第一深度。
  10. 如請求項1所述之沉積系統，進一步包含一第一冷卻空間及一第二冷卻空間，其中該第二冷卻空間安置在該靶材內。
  11. 一種沉積系統，包含： 一基板處理腔室； 一靶材，處於該基板處理腔室內； 一第一冷卻空間，用於冷卻劑循環，該第一冷卻空間安置在該靶材上；以及 一第二冷卻空間，用於該冷卻劑循環，該第二冷卻空間安置在該靶材內。
  12. 如請求項11所述之沉積系統，其中該第二冷卻空間的一底側由形成在該靶材內的複數個凹槽限定。
  13. 如請求項12所述之沉積系統，其中該些凹槽呈一葉輪形形式。
  14. 如請求項12所述之沉積系統，其中該些凹槽呈一圓形形式。
  15. 如請求項14所述之沉積系統，其中該些凹槽的該圓形形式對應於一第一磁體的一旋轉圖案。
  16. 如請求項14所述之沉積系統，其中該些凹槽的該圓形形式對應於一第二磁體的一軌道運行圖案，其中該第二磁體在操作中繞一第一磁體運行。
  17. 如請求項11所述之沉積系統，進一步包含： 一第一冷卻劑入口； 一第一冷卻劑出口，其中該第一冷卻劑入口及該第一冷卻劑出口提供該第一冷卻空間中的該冷卻劑循環； 一第二冷卻劑入口；以及 一第二冷卻劑出口，其中該第二冷卻劑入口及該第二冷卻劑出口提供該第二冷卻空間中的該冷卻劑循環。
  18. 如請求項11所述之沉積系統，進一步包含在該第一冷卻空間與該第二冷卻空間之間的一開口。
  19. 一種在一基板處理腔室中將來自一靶材的一材料沉積至一基板上的方法，包含以下步驟： 在一第一冷卻空間內移動一第一磁體； 使冷卻劑在該第一冷卻空間中循環； 使該冷卻劑在安置在該靶材內的一第二冷卻空間中循環；以及 將該材料的一膜沉積在該基板上。
  20. 如請求項19所述之方法，其中該使該冷卻劑在該第一冷卻空間中循環之步驟及該使該冷卻劑在該第二冷卻空間中循環之步驟中的至少一者包含使該冷卻劑在複數個凹槽中循環之步驟。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0665726A (ja) * 1992-08-25 1994-03-08 Sony Corp スパッタ装置
US5487822A (en) * 1993-11-24 1996-01-30 Applied Materials, Inc. Integrated sputtering target assembly
JPH09143708A (ja) * 1995-11-28 1997-06-03 Applied Materials Inc スパッタリング装置のターゲット
JP3695010B2 (ja) * 1996-08-30 2005-09-14 アイシン精機株式会社 超電導マグネトロンスパッタ装置
JP2002220661A (ja) * 2001-01-29 2002-08-09 Sharp Corp スパッタリング装置に用いられるバッキングプレートおよびスパッタリング方法
US8647484B2 (en) * 2005-11-25 2014-02-11 Applied Materials, Inc. Target for sputtering chamber
US7901552B2 (en) * 2007-10-05 2011-03-08 Applied Materials, Inc. Sputtering target with grooves and intersecting channels

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