TW202413673A - 用於物理氣相沉積濺鍍應用的動態真空密封系統 - Google Patents

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約翰 瑞瑟
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Abstract

本發明提供一種包括一對應隔離環及一對應濺鍍標靶之真空密封件及密封系統。該密封件及密封系統可用於PVD濺鍍應用中。在一具體實例中,該密封件及密封系統並不併有一O形環及對應凹槽或任何通氣槽或扇形部。該密封件可包括一可壓縮部分及一剛性部分。該可壓縮部分可包括兩個或多於兩個較高輪廓突起及兩個或多於兩個較低輪廓凹槽,其促進藉由該隔離環及該濺鍍標靶以及在該隔離環與該濺鍍標靶之間經由壓縮而形成一真空密封。該剛性部分可具有由與該可壓縮部分相同之材料囊封的一肋狀物。該密封件可進一步包括一可移除且可替換的電漿屏蔽件,該電漿屏蔽件可附接至該密封件之一第一末端。該密封件可進一步包括選擇性地與該隔離環之一對應台階部分耦接的一第二末端上之一輪緣。該濺鍍標靶可具有一連續周邊凸緣表面。在一具體實例中,該密封件及密封系統為自定心的。在一具體實例中,該密封件及密封系統提供一密封。在一具體實例中,該密封件及密封系統提供一增加之密封表面或界面。在一具體實例中,該密封件及密封系統在該濺鍍標靶與該隔離環之間提供一緩衝。

Description

用於物理氣相沉積濺鍍應用的動態真空密封系統
本發明大體上係關於用於物理氣相沉積濺鍍應用的動態真空密封系統,且更特定而言,係關於真空密封件及密封系統,其包括對應隔離環及不併有O形環及對應凹槽或任何通氣槽或扇形部(scallops)的對應濺鍍標靶(sputtering target)。 對相關申請案之交互參考
本申請案主張於2022年7月8日申請之題為「用於物理氣相沉積濺鍍應用的動態真空密封系統(Dynamic Vacuum Seal System for Physical Vapor Deposition Sputter Applications)」的美國專利申請案第63/367,914號之優先權,該申請案以全文引用之方式併入本文中。
物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition;PVD)為用於製造製程中以在所要表面基板上產生塗層及塗層圖案的薄膜沉積技術。該技術可在真空環境中使用濺鍍法將材料自固體源(例如,濺鍍標靶)轉移至基板表面上。PVD可用於多種應用中,諸如半導體製造、玻璃塗佈、光學塗佈、太陽能電池塗佈、奈米技術及其類似者,以沉積薄膜層。在真空環境中濺鍍亦可用以諸如以離子電鍍提供濺鍍清潔。
在一實例中,PVD可涉及用諸如離子或電漿之高能量粒子轟擊濺鍍標靶,以自標靶表面噴射原子或分子,此藉此可在真空腔室中變成蒸氣。汽化粒子可接著行進通過真空腔室且沉積於基板表面上,從而在基板表面上形成薄膜層。濺鍍標靶被消耗且基於腐蝕特性及可用材料而具有有限壽命。所沉積膜之組成藉由濺鍍標靶之材料組成物測定且可經選擇以提供所要屬性,諸如導電性、光學特性、黏著性及其類似者。
PVD製程典型地需要高真空環境以最小化氣體干擾及非所要的反應,但實現及維持高真空環境在技術上可要求高且昂貴。此外,殘餘氣體或污染物之存在可影響所沉積膜的品質及屬性。需要適當密封以維持真空完整性且防止空氣或其他氣體進入或逸出真空腔室且妨礙受控環境,以最小化系統之污染,從而以在高真空環境中執行之製程的準確度及可靠性提供系統穩定性以及滿足其他考慮因素,諸如安全保證及能效。
以下呈現本發明之概述,以提供一些態樣之基本理解。此概述既不意欲鑑別重要或關鍵要素,亦不限定具體實例或申請專利範圍之任何限制。此外,此概述可提供可在本發明之其他部分中更詳細地描述之一些態樣的簡化概述。所描述態樣中之任一者可與其他所描述態樣分離或組合而不限於如同其已分開描述且以每一可能組合明確地描述一般的相同效應。
本發明揭示一種包括對應隔離環及對應濺鍍標靶之真空密封件及密封系統。密封件及密封系統可用於PVD濺鍍應用中。在一具體實例中,密封件及密封系統並不併有O形環及對應凹槽或任何通氣槽或扇形部,或具有類似功能之其他形狀或特徵。密封件可包括可壓縮部分及剛性部分。可壓縮部分可包括兩個或多於兩個較高輪廓突起及兩個或多於兩個較低輪廓凹槽,其促進藉由隔離環及濺鍍標靶以及在隔離環與濺鍍標靶之間經由壓縮而形成真空密封。剛性部分可由與可壓縮部分相同之材料囊封。密封件可進一步包括可移除且可替換的電漿屏蔽件,該電漿屏蔽件可附接至該密封件之第一末端。密封件可進一步包括在第二末端上之輪緣(rim),該輪緣選擇性地與隔離環之對應台階部分(step-out portion)界接。濺鍍標靶可具有連續周邊凸緣表面。在一具體實例中,密封件及密封系統為自定心的。在一具體實例中,密封件及密封系統提供增加之密封表面或界面。在一具體實例中,密封件及密封系統在濺鍍標靶與隔離環之間提供緩衝。
在本發明之一例示性具體實例中,揭示一種用於物理氣相沉積(PVD)真空腔室之密封環,該密封環具有可壓縮部分,其中該可壓縮部分包含至少一個突起及至少一個凹槽;鄰近於可壓縮部分之剛性部分,其中剛性部分具有:肋狀物,其實質上由二級材料囊封;輪緣,其自密封環之第一表面延伸且經組態以選擇性地耦接至隔離環;及可移除屏蔽件,其經組態以選擇性地耦接至可壓縮部分之第一末端且經組態以將可壓縮部分與真空腔室之內部隔離。
在另一態樣中,可壓縮部分由碳氟化合物、氟彈性體及/或氟考特舒克材料製成。在另一態樣中,二級材料為與可壓縮部分及輪緣相同的材料。在一額外態樣中,至少一個突起延伸通過密封環之第一表面及第二相對表面。在另一態樣中,至少一個凹槽在密封環之第一表面及第二相對表面之前終止。在一額外態樣中,至少一個突起中之各者及至少一個凹槽中之各者交替。在另一態樣中,可壓縮材料及至少一個凹槽經組態以截留顆粒。
在一額外態樣中,剛性部分之肋狀物包含鋁。在另一態樣中,可壓縮部分及剛性部分為大約相同的長度。在一額外態樣中,屏蔽件經組態以與可壓縮部分之第一末端搭扣配合。在另一態樣中,屏蔽件經組態以抑制可壓縮部分之電漿弧擊穿(plasma arcing)及熱降解。在一額外態樣中,屏蔽件包含聚四氟乙烯。在另一態樣中,輪緣進一步包括複數個保持凸片。在另一態樣中,密封環經組態以藉由干涉配合選擇性地與隔離環界接,從而在安裝於PVD真空腔室中時在密封環與隔離環之間形成密封。
在一額外態樣中,密封環經組態以使用輪緣上之複數個保持凸片及約90度之隔離環切口的台階部分來與隔離環自定心。在另一態樣中,密封環之第二表面經組態以選擇性地與濺鍍標靶界接,從而在安裝於PVD真空腔室中時在密封環與濺鍍標靶之間形成密封件。在一額外態樣中,濺鍍標靶不含任何凹槽、通氣槽及扇形部,且經組態以使密封環與扁平表面接觸。在另一態樣中,密封環經組態以在濺鍍標靶與隔離環之間提供緩衝。
在又一具體實例中,揭示一種濺鍍標靶,其具有經組態以選擇性地界接至PVD真空腔室上之密封環的第一表面,其中該第一表面不含任何凹槽、通氣槽及扇形部,且經組態以使密封環與扁平表面接觸。在另一態樣中,第一表面經組態以與隔離環隔離,且其中隔離環經組態以在安裝於PVD真空腔室中時與真空腔室上的密封環之相對側選擇性地界接。在另一態樣中,
在另一具體實例中,提供一種隔離環,其包括:第一表面,其經組態以在安裝於PVD真空腔室中時與密封環之可壓縮部分及剛性部分選擇性地界接,其中該第一表面為大體上扁平的;及台階部分,其經組態以在安裝於PVD真空腔室中時與密封環之輪緣選擇性地界接。在又一態樣中,失步部分具有大約90度之切口。
在另一具體實例中,提供一種用於真空腔室之密封套組,其包括:
一密封環,其中該密封環包括可壓縮部分、鄰近可壓縮部分之剛性部分及自剛性部分垂直延伸之輪緣。隔離環經組態以選擇性地與包括輪緣之隔離環的第一配合表面界接,其中隔離環包括經組態以選擇性地容納及接觸密封環之輪緣的切口,從而在安裝於PVD真空腔室中時在隔離環與密封環之間形成密封。本發明提供一種包括實質上平坦之第一配合表面的濺鍍標靶,該第一配合表面經組態以選擇性地與密封環之第二配合表面界接,從而在安裝於PVD真空腔室中時在濺鍍標靶與密封環之間形成密封。
在另一態樣中,濺鍍標靶之第一配合表面不含任何凹槽、通氣槽及扇形部。在又一態樣中,可壓縮部分包含至少一個突起及至少一個凹槽,其中至少一個突起中之各者及至少一個凹槽中之各者交替。在另一態樣中,剛性部分之肋狀物懸置於包含可壓縮材料及輪緣之相同材料中。在又一態樣中,密封環進一步包括經組態以附接至可壓縮部分之內部周邊側的電漿屏蔽件。
在另一態樣中,濺鍍標靶及隔離環各自與密封環形成密封。在另一態樣中,濺鍍標靶與隔離環藉由密封環彼此隔離。
在另一具體實例中,提供一種用於組裝密封套組之方法,其包括:將隔離環置放在PVD真空腔室上,其中隔離環包括在配合表面上之台階;將密封環置放在隔離環之配合表面上,該密封環具有在第一配合表面之相對側上的第一配合表面及第二配合表面,其中密封環之第一配合表面包括經組態以選擇性地耦接至隔離環之台階的輪緣,且其中密封環之第一配合表面接觸隔離環之配合表面;將濺鍍標靶置放於密封環之第二配合表面上,其中密封環包括可壓縮部分及屏蔽件,且其中濺鍍標靶經組態以壓縮密封環之可壓縮部分及屏蔽件;其中隔離環及密封環在安裝於PVD真空腔室中時形成密封,且密封環及濺鍍標靶在安裝於PVD真空腔室中時形成密封。在另一態樣中,濺鍍標靶與隔離環藉由密封環彼此隔離。
以下描述及圖式揭示各種繪示性態樣。可明確地鑑別出一些改進及新穎態樣,同時其他態樣可根據描述及圖式顯而易見。
現將詳細參考本教示之例示性具體實例,其實例在隨附圖式中繪示,其中相同經編號態樣通篇係指共同特徵。應理解,在不脫離本發明教示之各別範圍的情況下,可利用其他具體實例,且可進行結構及功能改變。此外,在不脫離本發明教示之範圍的情況下,可組合或更改各種具體實例之特徵。因此,以下描述僅作為繪示呈現且不應以任何方式限制可對所繪示具體實例作出的各種替代例及修改且仍在本發明教示之精神及範圍內。
在本發明中,大量特定細節提供對本發明之透徹理解。應理解,本發明之態樣可用未必包括本文中所描述之全部態樣的其他具體實例來實踐等。
如本文中所使用,字語「實例」及「例示性」意謂個例或繪示。字語「實例」或「例示性」並不指示關鍵或較佳態樣或具體實例。除非上下文以其他方式提出,否則字語「或」意欲為包括性而非排他性的。作為一實例,片語「A採用B或C」包括任何包括性置換(例如,A採用B;A採用C;或A採用B及C兩者)。另一方面,除非上下文以其他方式提出,否則冠詞「一(a/an)」一般意欲意謂「一或多個」。
另外,除非上下文以其他方式提出,否則形狀(例如,圓形、矩形、三角形等)之描述係指符合此等形狀之定義及此等形狀之一般表示的形狀。舉例而言,三角形形狀或大體上三角形形狀可包括具有三條邊及三個頂點的形狀或大體上表示三角形的形狀,諸如具有三條邊之形狀(該三條主邊可或可不具有筆直邊緣)、具有圓形頂點之三角形類形狀等。
本發明揭示一種包括對應隔離環及對應濺鍍標靶之真空密封件及密封系統。密封件及密封系統可用於PVD濺鍍應用中。PVD濺鍍應用利用濺鍍標靶在真空條件下提供材料轉移。可藉由用高能量粒子轟擊濺鍍標靶而汽化來自濺鍍標靶之材料,且經汽化材料可沉積至基板表面上作為薄膜層。濺鍍標靶可在此製程期間耗盡。
對於半導體應用,在一實例中,濺鍍標靶可為用於汽化及沉積於基板上之合適材料,諸如但不限於銅。真空腔室可用以汽化來自濺鍍標靶之材料且將材料沉積至基板上,諸如在晶圓上形成銅跡線。自濺鍍標靶轉移至基板之材料可用以產生導電路徑、絕緣層或提供障壁屬性,且可另外用以製造電路板或其他電組件。濺鍍標靶與真空腔室之間的真空條件及密封件適用於進行PVD及提供可行的最終產物。
如圖1A至圖1F中所示,PVD濺鍍製程中之習知密封通常可包含插入至O形環凹槽(諸如但不限於鳩尾凹槽)中之O形環13,該O形環凹槽經機器加工至濺鍍標靶255之凸緣中。此類O形環可在組裝及PVD製程期間在凹槽內扭轉及轉動,從而造成真空腔室5在濺鍍標靶255之壽命及使用期間且在濺鍍標靶255耗盡之前的密封不充足且不可靠。另外,濺鍍標靶255之凸緣可通常包括跨越密封件表面之通氣槽及/或扇形部,或具有類似功能之其他形狀,參見圖1C至圖1F,其展示內部通氣槽21、扇形槽22、十字壓蓋通氣槽23及外部通氣槽24之實例。
然而,此等習知特徵可弱化濺鍍標靶255之凸緣且提供真空腔室5內之大氣與濺鍍環境之間的洩漏源,尤其在升高及持續壓力下。隨著濺鍍標靶被消耗且質量降低,組裝件之物理屬性亦可受損。弧擊穿事件、氧化、節結形成、降解、磨蝕、再沉積及粒子產生通常出現在O形環密封件、通氣槽及/或扇形部附近或鄰近處,例如參見圖2A至圖2F,且可造成系統密封件之低效及失效。另外,依賴於單個且離散接觸點之單個O形環13可在濺鍍標靶(A)之動態循環期間產生與隔離環15之底部接觸表面15a的單個點支點效應,此又產生單個應力點,其提供可易受磨損及故障之密封件。
需要用於真空腔室及濺鍍應用之經改進的真空密封機構。需要一種改進的真空密封件,其提供以下各者中之一或多者(或全部):防止洩漏且在濺鍍標靶的壽命及使用期間維持真空密封;在濺鍍標靶之壽命及使用期間最小化或防止弧擊穿事件、氧化、節結形成、降解、磨蝕、再沉積及/或粒子產生(及由於此等事件引起的PVD之相關聯故障);處於使用時不易受變化或波動(例如,扭轉)影響;提供組件之一致應用及穩定性;在組裝期間實現自調平及自定心;最小化或消除通氣槽及/或扇形部;最小化或消除濺鍍標靶表面中之凹槽;消除習知系統之單點支點效應;提供增加之密封表面或界面;併入有內部閉塞機構以截留及消除在動態循環期間可能發生的潛在粒子進入真空腔室;包括一體式電漿屏蔽件以保護密封件免受高能量電離氣體(電漿)侵蝕及熱降解影響;在濺鍍標靶與隔離環之間提供緩衝;及其類似者。
在一具體實例中,密封件及密封系統消除對O形環及對應凹槽或濺鍍標靶中之任何通氣槽或扇形部之要求,諸如非單塊濺鍍標靶中之背板或單塊濺鍍標靶之凸緣。濺鍍標靶可具有連續周邊凸緣表面。在一具體實例中,密封件及密封系統為自定心的。在一具體實例中,密封件及密封系統提供增加之密封表面或界面。在一具體實例中,密封件及密封系統在濺鍍標靶與隔離環之間提供緩衝。
所揭示之密封件及密封系統可提供以下各者中之一或多者(或全部):防止洩漏且在濺鍍標靶的壽命及使用期間維持真空密封;在濺鍍標靶之壽命及使用期間最小化或防止弧擊穿事件、氧化、節結形成(nodule formation)、降解、磨損、再沉積及/或粒子產生(及由於此等事件引起的PVD之相關聯故障);處於使用時不易受變化或波動(例如,扭轉)影響;提供組件之一致應用及穩定性;在組裝期間實現自調平及自定心;最小化或消除通氣槽及/或扇形部;最小化或消除濺鍍標靶表面中之凹槽;消除習知系統之單點支點效應;提供增加之密封表面或界面;併入有內部閉塞機構以截留及消除在動態循環期間可能發生的潛在粒子進入真空腔室;包括一體式電漿屏蔽件以保護密封件免受高能量電離氣體(電漿)侵蝕及熱降解影響;在濺鍍標靶與隔離環之間提供緩衝;及其類似者。
轉向圖3至圖6,其展示可用作密封系統400之部分的密封環100,包括對應隔離環210及/或對應濺鍍標靶255。隔離環210可選擇性地與真空腔室5界接。密封環100可選擇性地與隔離環210界接。濺鍍標靶255可選擇性地與密封環100界接。將隔離環210、密封環100及濺鍍標靶255(包含密封系統400)組裝至真空腔室5上可在濺鍍標靶255與真空腔室5之間提供真空密封,從而使得能夠在真空腔室5內含有電漿時執行PVD製程。
圖9至圖11例如展示將隔離環210組裝至真空腔室5上,接著將密封環100組裝至隔離環210上,接著將濺鍍標靶255組裝至密封環100上。在一具體實例中,密封環100、隔離環210及濺鍍標靶255中之各者可大體上同心且經設定大小及塑形以適配於真空腔室,諸如真空腔室5上。在一具體實例中,密封環100、隔離環210及濺鍍標靶255中之各者可藉由干涉或摩擦配合來附接。應注意,亦可使用其他附接機構。密封環100、隔離環210及濺鍍標靶255之組裝可為快速的,例如在5分鐘內、在1分鐘內、在30秒內等實現。密封環100、隔離環210及濺鍍標靶255之組件,諸如具有保持凸片144之輪緣部分140及其類似者可促進快速組裝及諸如自定心及自調平之特徵。
密封環100可通常包括平坦部分148及輪緣部分140。平坦部分148具有第一側(或表面)102及第二側(或表面)104。在一具體實例中,密封環100之第一側102可被理解為可與隔離環210之對應側選擇性地耦接之面向隔離環側。在一具體實例中,密封環100之第二側104可被理解為可選擇性地與濺鍍標靶255之對應側界接的面向濺鍍標靶側。應注意,第一側102亦可被稱作密封環100之下側,且第二側104亦可被稱作密封環100之頂側。當組裝時,第一側(或表面)102可接觸隔離環210(與該隔離環界接)且第二側(或表面)104可接觸濺鍍標靶255(與該濺鍍標靶界接)。在一具體實例中,密封環100可用作隔離環210與濺鍍標靶255之間的緩衝及分離,使得隔離環210與濺鍍標靶255在組裝於真空腔室5中時不彼此接觸。
密封環100之平坦部分148可包括朝向密封環100之中心延伸的可壓縮部分110。在一具體實例中,可壓縮部分110可包括遠離密封環100之水平軸線150延伸的一或多個較高輪廓突起,例如突起113。平坦部分148包括水平軸線150。在一具體實例中,水平軸線150位於第一側102上之突起113的尖峰與第二側104上之突起113的尖峰之間的中間位置,且一或多個較低輪廓凹槽(例如,凹槽116)朝向密封環100之水平軸線150變窄。在一具體實例中,可壓縮部分110可包括兩個或多於兩個較高輪廓突起113。舉例而言,可壓縮部分110可包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20個等較高輪廓突起113。在一具體實例中,可壓縮部分110可包括兩個或多於兩個較低輪廓凹槽116。舉例而言,可壓縮部分110可包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20個等較低輪廓凹槽116。突起113及凹槽116可交替。在一具體實例中,可壓縮部分110可包括 n個突起113及 n-1個凹槽116。舉例而言,可壓縮部分110可包括兩個突起113及一個凹槽116。一個凹槽116可定位於兩個突起113之間。在一具體實例中,可壓縮部分110可包括 n個突起113及 n+1個凹槽116。舉例而言,可壓縮部分110可包括兩個突起113及三個凹槽116。一個凹槽116可定位於兩個突起113之間,且另外兩個凹槽116中之各者可定位於各突起113之另一側上,使得所得圖案類似於凹槽、突起、凹槽、突起、凹槽。應注意,突起113及凹槽116之其他數量、位置及圖案亦可用於可壓縮部分110中。
在一具體實例中,突起113可延伸超出第二側104上之密封環100之輪廓的其餘部分。換言之,突起113可比密封環100之第一側102上的任何其他特徵更遠離水平軸線150延伸。另外,除輪緣部分140外,突起113可延伸超出第一側102上之密封環100之輪廓的其餘部分。換言之,除輪緣部分140.輪緣部分140外,突起113可比密封環100之第二側104上的任何其他特徵更遠離水平軸線150延伸。在一例示性具體實例中,突起113可具有比密封環100(不包括輪緣部分140)之輪廓之其餘部分更大的高度或直徑。在一具體實例中,凹槽116可在密封環100之輪廓的其餘部分之前終止。在一具體實例中,凹槽116可具有比密封環100之輪廓之其餘部分更小的高度或直徑。在一例示性具體實例中,突起113可延伸通過第一表面102。在一例示性具體實例中,突起113可延伸通過第二表面104。在一例示性具體實例中,突起113可延伸通過第一表面102及第二表面104兩者。在一例示性具體實例中,突起113可為大體上圓形或環形的。應注意,除非上下文或本發明另外提出,否則亦可使用其他形狀。在一例示性具體實例中,凹槽116可在第一表面102之前終止。在一實例中,凹槽116可在第二表面104之前終止。在一例示性具體實例中,凹槽116可在第一表面102及第二表面104兩者之前終止。另外,在一例示性具體實例中,凹槽116可朝向密封環100之水平軸線150在第一表面102下方延伸。在一例示性具體實例中,凹槽116可朝向密封環100之水平軸線150在第二表面104下方終止。在一例示性具體實例中,凹槽116可朝向密封環100之水平軸線150在第一表面102及第二表面104兩者下方終止。在一例示性具體實例中,凹槽116可為大體上圓形或凹入的。應注意,除非上下文或本發明另外提出,否則亦可使用其他形狀。
可壓縮部分110可包含可能需要或適用於特定目的或既定應用的任何可壓縮材料或材料之組合。在一具體實例中,可壓縮部分110可包含氟碳、氟彈性體或氟考特舒克材料(FKM)組合物。在一實例中,可基於材料之硬度選擇材料。在一實例中,可基於材料之可壓縮性及/或彈性選擇材料。在一實例中,可基於材料之耐熱性選擇材料。其他材料可包括但不限於:諸如聚氨酯之聚合物、三元乙丙橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、熱塑彈性體及其類似者、其他天然橡膠或聚矽氧橡膠、氯丁橡膠、膨脹聚四氟乙烯、諸如聚氨酯發泡體之發泡體材料、其兩者或多於兩者之組合及其類似者。
突起113可充當選擇性地接觸隔離環210之對應表面及/或濺鍍標靶255之對應表面的接觸或壓縮點,其中隔離環210之對應表面及/或濺鍍標靶255之對應表面選擇性地壓縮突起113,直至隔離環210之對應表面及/或濺鍍標靶255之對應表面接觸密封環100之剩餘本體部分(例如,剛性部分130、屏蔽件190等)。凹槽116通常可提供用於經壓縮突起113之空隙且使得能夠將突起113壓縮至凹槽116中以實現真空密封。可壓縮部分110可通常促進藉由隔離環210及/或濺鍍標靶255以及在隔離環210及/或濺鍍標靶255之間經由壓縮突起113而形成真空密封。
密封環100可提供徑向同心密封件,該密封件實現例如在真空腔室5內的高真空(濺鍍)環境之分離,其中濺鍍在貫穿PVD製程出現之動態循環期間自大氣產生。
在一具體實例中,可壓縮部分110朝向密封環100之中心延伸愈大或愈長且突起113或接觸點愈多,則接觸面積愈大。突起113在形狀上可為半圓。較大接觸區域可提供真空密封之較大耐久性,且可將額外剛度及結構提供至密封環100。多個接觸點,例如多個突起113,可在真空密封中提供可塑性,使得可保持真空密封且可不容易受到諸如在濺鍍標靶255之使用及壽命期間洩漏之弱點的影響。在一例示性具體實例中,突起113可間隔開約.150」。換言之,當沿水平軸線150量測時,諸如當沿水平軸線150自外壁147行進至密封環100之中心時,連續突起113中之各者的豎直軸線113a可間隔開約.150」。突起113a中之各者具有豎直軸線113a。另外,在一例示性具體實例中,最內部突起113(最接近密封環100之中心的突起)可位於距屏蔽件190之尖端190a約.255」。另外,在一例示性具體實例中,最內部突起113(最接近密封環100之中心的突起)可位於距屏蔽件190之內徑約.255」。在一例示性具體實例中,當沿豎直軸線113a在豎直方向上自突起113之頂部113b至底部113c量測時,突起113可具有約.114」至.124」之高度。
另外,多個接觸點,例如多個突起113,可提供在密封環100及可壓縮部分110之圓環域內截留氣體及顆粒同時允許足夠高的接觸力以形成真空密封的閉塞機構。密封環100可增大濺鍍標靶255之凸緣部分上的接觸區域,同時允許密封環100上之足夠的接觸力,此可有助於減小貫穿濺鍍標靶255之壽命的濺鍍標靶凸緣移動。在一具體實例中,扁平墊圈型密封件可需要不實用的接觸力來密封,真空力單獨無法提供。
密封環100可進一步包含剛性部分130。在一具體實例中,剛性部分130可鄰近可壓縮部分110而定位。在一具體實例中,與可壓縮部分110之位置相比,剛性部分130可定位於離密封環100之中心更遠(例如,朝向周圍環境),該可壓縮部分110之位置與剛性部分130之位置相比定位於更靠近密封環100之中心(例如,朝向真空腔室5之內部)。
剛性部分130可比可壓縮部分110更剛性。肋狀物131可存在於剛性部分中以提供剛度。肋狀物131可包含可能需要或適用於特定目的或既定應用的任何剛性材料或材料之組合。在一具體實例中,肋狀物131可包含鋁。應注意,亦可使用具有適當機械屬性之任何其他非磁性材料。在一實例中,可基於材料之硬度選擇材料。在一實例中,可基於材料之剛度、非磁性屬性、導電屬性及其類似者選擇材料。其他材料可包括但不限於:某些等級之不鏽鋼、鈦、黃銅、碳纖維加強型聚合物、陶瓷(諸如氧化鋁及氧化鋯)、玻璃纖維及其類似者。
剛性部分130之肋狀物131可藉由與可壓縮部分110相同之材料囊封或懸置於該相同材料內。肋狀物131可藉由與可壓縮部分110類似之材料囊封或懸置於該類似材料內。肋狀物131可藉由可壓縮材料完全囊封。肋狀物131可實質上由可壓縮材料囊封。肋狀物131可部分地由可壓縮材料囊封。剛性部分130的水平軸線可沿密封環100之水平軸線150定位。此外,肋狀物131之水平軸線可沿密封環100之水平軸線150定位。舉例而言,除了用以使肋狀物131懸置於模具中以將可壓縮材料施加於其上的若干切口或孔隙120以外,肋狀物131可完全由可壓縮材料囊封。在一具體實例中,可經由剛性部分130中之可壓縮材料中之切口或孔隙120曝露肋狀物131。塗層或囊封可防止或最小化剛性部分130與濺鍍標靶255之間的弧擊穿。在一具體實例中,剛性部分130處(在肋狀物131上方及下方之各側上)之塗層或囊封的厚度可為約.084」至.096」。在其他具體實例中,在剛性部分處之塗層或囊封的厚度可為約.080」至.010」。在其他例示性具體實例中,在剛性部分處之塗層或囊封的厚度可為約.076」至.014」。
在其他具體實例中,剛性部分130處(在肋狀物131上方及下方之各側上)之塗層或囊封的厚度可為約.014」。在其他具體實例中,肋狀物131之頂表面131a與第二側104之間的剛性部分130處之塗層或囊封厚度可為約.014」,且肋狀物131之底表面131b與第一側102之間的剛性部分130處之塗層或囊封厚度可為約.013」。在另一例示性具體實例中,肋狀物131之底表面131b與第一側102之間的剛性部分130處之塗層或囊封厚度可為約.008」至.018」。在其他具體實例中,肋狀物131之後表面131d與密封環100之第二末端108之間的塗層或囊封厚度可為約.07」。塗佈或囊封可防止或最小化隔離環210及/或濺鍍標靶255之磨損。在一具體實例中,剛性部分130之寬度可與可壓縮部分110之寬度大致相同。在一具體實例中,剛性部分130之長度可小於可壓縮部分110之長度。在一具體實例中,剛性部分130之長度可大於可壓縮部分110之長度。肋狀物131可具有.063」之厚度(肋狀物131之頂表面131a與底表面131b之間的距離)。肋狀物131亦可具有約.45」之寬度(沿剛性部分130(或肋狀物131)之水平橫截面,換言之沿水平軸線150在內表面131c與外表面131d之間的距離)。
剛性部分130可向密封環100提供支撐、剛度及/或穩定性。剛性部分130可在動態濺鍍循環期間為密封環100提供強度且可幫助消除凸緣濺鍍標靶255至隔離環210的過量移動。剛性部分130可消除或最小化由濺鍍標靶255之凸緣(非單塊標靶之濺鍍標靶255之底板260的凸緣或單塊濺鍍標靶255的周邊凸緣)及隔離環210之接近移動產生的機械磨損及粒子產生。在一例示性具體實例中,自肋狀物131之內表面131c量測的肋狀物131之內徑可為約19.57」至19.63」,且自肋狀物131之外表面131d量測的肋狀物131之外徑可為約20.47」至20.53」。
密封環100可通常包括第一末端106及第二末端108。在一具體實例中,第一末端106可為密封環100之朝向密封環100之中心定位的內部周界端。在一具體實例中,第二末端108可為密封環100之外部周界端,該密封環與第一末端106相對且遠離密封環100之中心定位。第一末端106可自可壓縮部分110朝向密封環100之中心延伸。第一末端106可附接至密封環100之可壓縮部分110且鄰近該可壓縮部分定位。第一末端106可包含與可壓縮部分110相同或類似之材料。在一具體實例中,可壓縮部分110可定位於剛性部分130與第一末端106之間。第一末端106可經組態以選擇性地收納屏蔽件190。屏蔽件190可經組態以覆蓋第一末端106之全部或至少一部分。屏蔽件190可經組態以隔離且保護可壓縮部分110及密封環100之其餘部分免受真空腔室5中之真空環境影響,諸如提供保護使其免受真空腔室5中之電漿影響。屏蔽件190可選擇性地自可壓縮部分110密封環100移除且可為可替換的。第一末端106可經組態以選擇性地收納具有搭扣配合嚙合的屏蔽件190。應注意,亦可利用可能需要或適用於特定目的或既定應用的其他連接機構。在一具體實例中,密封環100之第一末端106可為楔形的。在一具體實例中,密封環100之第一末端106可被稱作c形。在一具體實例中,密封環100之第一末端106可被稱作蛇頭形狀。在一實例中,密封環100之第一末端106可包括坡度逐漸增加的斜坡部分及槽。在一實例中,屏蔽件190可包括:中空部分,該中空部分通常經設定大小及塑形以對應於密封環100之第一末端106的楔形或蛇頭形狀,以及經組態以插入至槽中之搭扣指狀物。搭扣指狀物可在斜坡部分上方插入,該斜坡部分具有密封環100之第一末端106之逐漸增加的坡度,直至搭扣指狀物插入且鎖定至槽中為止。屏蔽件190之形狀可經組態以使得在密封系統400之組裝期間且在來自濺鍍標靶255及隔離環210之壓力後將屏蔽件190夾捏在密封環100之第一末端106上。在一例示性具體實例中,當自屏蔽件190之尖端190a量測時,屏蔽件190可具有約18.585」至18.645」之內徑。在一例示性具體實例中,當自屏蔽件190之基底190b量測時,屏蔽件190可具有約19.095」至19.155」之內徑。
如圖3A中所示,屏蔽件190可具有彎曲或圓形形狀c形,其具有相對細長輪廓且經設定大小及塑形以反映密封環100之第一末端106。如圖3B中所示,屏蔽件190可具有細長淚滴形狀,該形狀朝向密封環100之中心延伸至真空腔室5之內部。在一具體實例中,屏蔽件190之細長淚滴形狀可延伸至隔離環210之內部邊緣上及上方。應注意,亦可併入屏蔽件190之其他形狀、厚度及尺寸。在一例示性具體實例中,當自尖端190a至基底190b量測時,屏蔽件190沿水平軸線150可具有.130」之寬度。在另一例示性具體實例中,當在垂直於水平軸線150之豎直方向(平行於豎直軸線113a)上量測時,屏蔽件190可具有約.114」至.124」之高度。
屏蔽件190可包含可能需要或適用於特定目的或既定應用的任何電漿抑制材料或材料之組合。在一具體實例中,屏蔽件190可包含電漿抑制聚四氟乙烯(PTFE)材料,該材料為四氟乙烯之合成含氟聚合物。應注意,亦可使用抑制電漿及熱損壞之任何其他材料。在一實例中,可基於材料之低摩擦係數來選擇材料。其他材料可包括但不限於:聚醯亞胺、陶瓷(諸如氧化鋁及氮化硼)、二硫化鉬、氟化乙烯丙烯及其類似者。
在一具體實例中,屏蔽件190可被稱作電漿屏蔽件。在一具體實例中,屏蔽件190可提供電漿電弧抑制且藉由抑制真空密封材料之電漿弧擊穿及熱降解來保護真空密封。
因此,密封環100之平坦部分148在沿水平軸線150自密封環100之中心向外行進時具有屏蔽件190、可壓縮部分110及剛性部分130。
密封環100可進一步包含位於第一表面102上且形成具有平坦部分148之「L」的輪緣部分140。輪緣部分140具有:內壁142,其朝向垂直於第一表面102的密封環100之中心定向;外壁147,其位於垂直於第一表面的密封環100之外部周邊上;及底壁146,其連接內壁142之底部142a與外壁147之底部147a。側壁142可朝向密封環100之中心定向。底壁146可垂直於內壁142及外壁147而定向以形成「U」。當沿平坦部分148之水平軸線150量測時,外壁147及第二末端108可形成與第一末端106線性等距的連續表面。在一例示性具體實例中,輪緣部分140可鄰近平坦部分148之剛性部分130而定位。在一例示性具體實例中,輪緣部分140可定位於密封環100之第二末端108處。在一例示性具體實例中,輪緣部分140可自面向密封環100之第一表面102的隔離環上的剛性部分130及可壓縮部分110垂直地延伸。在一例示性具體實例中,密封環100可具有L形。輪緣部分140、剛性部分130及可壓縮部分110可提供為單一附接單元。輪緣部分140可包含與可壓縮部分110相同的材料。輪緣部分140可包含與可壓縮部分110類似的材料。輪緣部分140可經組態以與隔離環210之對應台階部分213選擇性地耦接。內壁142及底壁146兩者(或內壁142、保持凸片144及/或底壁146)可與隔離環210之台階部分213的對應壁選擇性地嚙合。
在一例示性具體實例中,當在輪緣部分140處量測時,密封環100可具有約.270」之厚度。換言之,在一例示性具體實例中,密封環100之底壁146與第二側104之間的距離可為約.270」。另外,在另一例示性具體實例中,密封環100在剛性部分130處可具有約.085」至.095」之厚度。換言之,在一例示性具體實例中,密封環100之第一側102與第二側104之間的距離在剛性部分130處可為約.085」至.095」。
輪緣部分140可進一步包括一或多個(或複數個)保持凸片144,該等保持凸片定位於內壁142上且自該內壁沿輪緣部分140之內部周邊朝向密封環100之中心延伸。在一例示性具體實例中,複數個保持凸片144可沿內壁142之圓周等距地定位。在一例示性具體實例中,複數個保持凸片144可沿內壁142之圓周以變化的距離定位。在一例示性具體實例中,輪緣部分140可包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、30等個保持凸片144。保持凸片144在形狀上可為半圓形且自底壁146(或內壁142a之底部)延伸至第一側102。保持凸片144可具有靠近底壁146(或內壁142a之底部)的斜面以輔助將密封環100置放於隔離環210上。在一例示性具體實例中,保持凸片144之內表面144a自密封環100之中心可為約10.10」。內表面144a為凸片144在沿水平軸線150行進時最接近密封環100之中心的表面。
在一例示性具體實例中,輪緣部分140可在密封系統400之組裝期間提供密封環100至隔離環210上的容易對準。在一例示性具體實例中,保持凸片144可提供密封環100至隔離環210上之自定心。在一例示性具體實例中,保持凸片144可抓握至隔離環210上且可將密封環100緊固至隔離環210。在一例示性具體實例中,密封環100可倒置應用於例如密封環100上方的隔離環210,且保持凸片144可將密封環100固持並緊固至倒置的隔離環210(例如,當隔離環210及密封環100倒置使得隔離環210在密封環100上方定向且密封環100藉由重力被拉離隔離環210時,保持凸片可將密封環100固持並緊固至隔離環210上)。
轉向圖7,所展示的為包含密封配合表面259之濺鍍標靶255。如所描述,密封配合表面259可為大體上連續及/或光滑之凸緣表面,亦即不含任何凹槽、通氣槽、扇形部及具有類似功能之其他形狀或特徵的表面,亦參見圖3A至圖3B。在一例示性具體實例中,濺鍍標靶255之底板260的凸緣(密封配合表面259)為無特徵的。在一具體實例中,濺鍍標靶255消除習知O形環密封件、凹槽、通氣槽、扇形部及具有圖1A至1F中所展示之類似功能的其他形狀或特徵,其可易受圖2A至2F中所展示之故障影響,包括常常發生於O形環密封件、通氣槽及/或扇形部附近或鄰近的弧擊穿事件、氧化、節結形成、降解、磨蝕、再沉積及粒子產生。在一例示性具體實例中,濺鍍標靶255亦消除習知濺鍍標靶真空腔室總成中之徑向單點支點,此可促進在濺鍍標靶255之動態濺鍍循環期間的組件之機械移動。
濺鍍標靶255之密封配合表面259(例如,非單塊標靶之濺鍍標靶255 255之底板260的凸緣或單塊濺鍍標靶255的周邊凸緣)可經組態以選擇性地與密封環100界接。濺鍍標靶255之密封配合表面259可經組態以選擇性地與密封環100之第二側104界接,該密封環包括可壓縮部分110、剛性部分130(由可壓縮材料囊封)及屏蔽件190。濺鍍標靶255可提供具有密封環100之真空密封。
濺鍍標靶255可包含可能需要或適用於特定目的或既定應用的任何材料或材料之組合。在一具體實例中,濺鍍標靶255可包含銅、鈦、金及其類似者。應注意,亦可使用其任何其他金屬、合金、氧化物及氮化物材料。在一實例中,可基於材料之濺鍍能力選擇材料。其他材料可包括但不限於鋁、鎢、鎳、矽、鍺及其類似者。
轉向圖8A至圖8C,所展示的為隔離環210,其包含密封配合表面216及輪緣配合台階213。如所描述,密封配合表面216(頂表面)可為大體上連續及/或光滑的表面,且輪緣配合台階213可在隔離環210之外圓周上提供台階213。輪緣配合台階213可經組態以選擇性地嚙合輪緣部分140(或內壁142及保持凸片144)之內壁142及底壁146兩者。輪緣配合台階213可通常具有大約90度之切口。在一例示性具體實例中,台階213可藉由豎直地及水平地切割為隔離環210之外徑的頂部而形成。換言之,在一例示性具體實例中,台階213可形成於隔離環210之配合表面216及外表面217中,從而產生台階213的豎直面218及水平面219。在一例示性具體實例中,一旦台階213形成於隔離環中,豎直面218可自外表面217偏移約.200」,且水平面219可自配合表面216偏移約.200」。在一例示性具體實例中,當在隔離環210之內表面220處量測時,隔離環210之內徑可為約18.505」。在另一例示性具體實例中,當在隔離環210之外表面217處量測時,隔離環210之外徑可為約20.625」。在額外例示性具體實例中,在隔離環210之台階213之豎直面218處量測時,隔離環210之直徑可為約20.225」。在另一例示性具體實例中,當自配合表面216至隔離環210之底表面221量測時,隔離環210之厚度可為約.538」。在額外例示性具體實例中,當自隔離環210之水平表面219至底部表面221量測時,隔離環210之厚度可為約.338」。在另一例示性具體實例中,當自外表面217至內表面220量測時,隔離環210之寬度可為約1.06」。外表面217與內表面220相對地定位。
隔離環210之密封配合表面216可經組態以與密封環100選擇性地耦接。隔離環210之密封配合表面216可經組態以與密封環100之第一側102選擇性地耦接,包括可壓縮部分110、剛性部分130(由可壓縮材料囊封)、屏蔽件190及輪緣部分140。隔離環210可提供具有密封環100的真空密封。密封環100、濺鍍標靶255及隔離環210一起亦可提供增加之密封表面或界面以及濺鍍標靶255與隔離環210之間的緩衝。
隔離環210可包含可能需要或適用於特定目的或既定應用的任何材料或材料之組合。在一具體實例中,隔離環210可包含高度拋光陶瓷介電材料。應注意,亦可使用可將濺鍍標靶255與真空腔室5電隔離的任何其他材料。在一實例中,可基於材料之電絕緣來選擇材料。其他材料可包括但不限於:玻璃、塑膠及聚合物,諸如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、聚醯亞胺(PI)及聚四氟乙烯(PTFE)、雲母、環氧樹脂、聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)及其類似者。
圖13A至圖13B及圖14A至圖14D展示使用密封環100及密封系統400的壽命終止的濺鍍標靶255。所得濺鍍標靶255未展示弧擊穿、粒子或凸緣磨損的跡象。另外,一致地控制側壁氧化物形成。
圖15A至圖15E展示在使用密封環100及密封系統400的濺鍍標靶255之壽命期間取得的各種體驗資料。舉例而言,圖15A指示所觀測到的烘乾(bake-out)。圖15B指示在密封件處未觀測到氦洩漏。圖15C指示在濺鍍標靶255之處理期間氣體負荷為穩定的。圖15D指示在濺鍍標靶255壽命期間未俘獲到電弧放電事件。圖15E指示閒置模式腔室壓力在整個濺鍍標靶255壽命中為穩定的。
儘管已在隨附圖式中繪示且在前述實施方式中描述本發明教示內容之具體實例,但應理解,本發明教示內容並不僅限於所揭示具體實例,而是本文中所描述之本發明教示內容能夠在不脫離下文的申請專利範圍之範圍的情況下進行大量重排、修改及替代。如下申請專利範圍意欲包括屬於申請專利範圍或其等效物之範圍內的所有修改及更改。
5:真空腔室 13:O形環 21:內部通氣槽 22:扇形槽 23:十字壓蓋通氣槽 24:外部通氣槽 100:密封環 102:第一側(或表面) 104:第二側(或表面) 106:第一末端 108:第二末端 110:可壓縮部分 113:突起 113a:豎直軸線 113b:頂部 113c:底部 116:凹槽 120:切口或孔隙 130:剛性部分 131:肋狀物 131a:頂表面 131b:底表面 131c:內表面 131d:後表面/外表面 140:輪緣部分 142:內壁 142a:底部 144:保持凸片 144a:內表面 146:底壁 147:外壁 147a:底部 148:平坦部分 150:水平軸線 190:屏蔽件 190a:尖端 190b:基底 210:隔離環 213:輪緣配合台階 216:密封配合表面 217:外表面 218:豎直面 219:水平面 220:內表面 221:底表面 255:濺鍍標靶 259:密封配合表面 260:底板 400:密封系統
參考以下詳細描述結合以下繪示可更好地理解本發明教示內容,其中相同參考標號通篇係指相同部分,其中:
[圖1A]展示習知真空腔室及密封件之具體實例,其包含插入至經機器加工成濺鍍標靶之鳩尾(dovetail)凹槽中的O形環;
[圖1B]展示圖1A中之習知真空腔室及密封件之放大視圖,其包含插入至經機器加工成濺鍍標靶之鳩尾凹槽中的O形環;
[圖1C]至[圖1F]展示習知真空腔室及密封件之具體實例,其包含插入至經機器加工成濺鍍標靶之鳩尾凹槽中的O形環,且進一步包括內部通氣槽(i)、扇形槽(ii)、十字壓蓋通氣槽(iii)及外部通氣槽(iv);
[圖2A]至[圖2F]展示可在習知真空腔室及圖1A至圖1C之密封件的情況下發生的弧擊穿事件、氧化、節結形成、磨蝕及再沉積之實例;
[圖3A]展示根據本文中所揭示之態樣的密封件及密封系統之具體實例,該密封件及密封系統包括組裝於真空腔室上之隔離環及濺鍍標靶;
[圖3B]展示根據本文中所揭示之態樣的密封件及密封系統之具體實例,該密封件及密封系統包括組裝於真空腔室上之隔離環及濺鍍標靶;
[圖4A]展示根據本文中所揭示之態樣的密封件之一具體實例的俯視圖,且[圖4B]展示根據本文中所揭示之態樣的密封件之一具體實例的仰視圖;
[圖5A]展示根據本文中所揭示之態樣之密封件的一具體實例之放大俯視圖,且[圖5B]展示根據本文中所揭示之態樣之密封件的一具體實例之放大仰視圖;
[圖6A]展示根據本文中揭示之態樣的密封件之一具體實例的橫截面俯視圖,[圖6B]展示根據本文中揭示之態樣的密封件之一具體實例的橫截面仰視圖,且[圖6C]展示根據本文中揭示之態樣的密封件之一具體實例的橫截面側視圖;
[圖7]展示根據本文中所揭示之態樣之濺鍍標靶之一具體實例的透視圖;
[圖8A]展示根據本文中揭示之態樣的隔離環之一具體實例的俯視圖,[圖8B]展示根據本文中揭示之態樣的隔離環之一具體實例的橫截面側視圖,且[圖8C]展示根據本文中揭示之態樣的隔離環之一具體實例的放大橫截面側視圖;
[圖9A]至[圖9B]展示根據本文中所揭示之態樣的組裝於真空腔室上之隔離環的具體實例;
[圖10A]至[圖10B]展示根據本文中所揭示之態樣的組裝於隔離環及真空腔室上之密封件的具體實例;
[圖11]展示根據本文所揭示之態樣的待組裝於密封件、隔離環及真空腔室上之濺鍍標靶的一具體實例;
[圖12A]展示根據本文所揭示之態樣的真空腔室之一具體實例,且[圖12B]展示根據本文所揭示之態樣的濺鍍標靶之一具體實例;
[圖13A]至[圖13B]展示使用根據本文中所揭示之態樣之所描述密封件及密封系統的壽命後濺鍍標靶之實例;
[圖14A]至[圖14D]展示使用根據本文中所揭示之態樣之所描述密封件及密封系統的壽命後濺鍍標靶之實例;
[圖15A]至[圖15E]展示使用根據本文所揭示之態樣之所描述密封件及密封系統的實驗資料。
本發明可在不偏離其精神或基本特徵之情況下以若干形式體現。本發明之範圍界定於隨附申請專利範圍中,而非界定於前述申請專利範圍之特定描述中。因此,屬於申請專利範圍等效物之含義及範圍內的所有具體實例意欲由申請專利範圍涵蓋。

Claims (31)

  1. 一種用於一物理氣相沉積(PVD)真空腔室之密封環,其包含: 一可壓縮部分,其中該可壓縮部分包含至少一個突起及至少一個凹槽; 鄰近該可壓縮部分之一剛性部分,其中該剛性部分具有實質上由一二級材料囊封之一肋狀物; 一輪緣,其自該密封環之一第一表面延伸且經組態以選擇性地耦接至一隔離環; 一可移除屏蔽件,其經組態以選擇性地耦接至該可壓縮部分之一第一末端且經組態以將該可壓縮部分與一真空腔室之一內部隔離。
  2. 如請求項1之密封環,其中該可壓縮部分包含一碳氟化合物、氟彈性體及/或氟考特舒克材料。
  3. 如請求項1或2之密封環,其中該二級材料為與該可壓縮部分及該輪緣相同的一材料。
  4. 如請求項1至3中任一項之密封環,其中該至少一個突起延伸通過該密封環之該第一表面及一第二相對表面。
  5. 如請求項1至4中任一項之密封環,其中該至少一個凹槽在該密封環之該第一表面及一第二相對表面之前終止。
  6. 如請求項1至5中任一項之密封環,其中該至少一個突起中之各者及該至少一個凹槽中之各者交替。
  7. 如請求項1至5中任一項之密封環,其中可壓縮材料及至少一個凹槽經組態以捕獲顆粒。
  8. 如請求項1至7中任一項之密封環,其中該剛性部分之該肋狀物由鋁構成。
  9. 如請求項1至8中任一項之密封環,其中該可壓縮部分及該剛性部分之長度為大致相同的。
  10. 如請求項1至9中任一項之密封環,其中該屏蔽件經組態以與該可壓縮部分之該第一末端搭扣配合。
  11. 如請求項1至10中任一項之密封環,其中該屏蔽件經組態以抑制該可壓縮部分之電漿弧擊穿及熱降解。
  12. 如請求項1至11中任一項之密封環,其中該屏蔽件包含聚四氟乙烯。
  13. 如請求項1至12中任一項之密封環,其中該輪緣進一步包括複數個保持凸片。
  14. 如請求項1至13中任一項之密封環,其中該密封環經組態以藉由一干涉配合與該隔離環選擇性地界接,從而在安裝於該PVD真空腔室中時在該密封環與隔離環之間形成一密封。
  15. 如請求項1至14中任一項之密封環,其中該密封環經組態以使用該輪緣上之該複數個保持凸片及約90度之隔離環切口的一台階部分來與該隔離環自定心。
  16. 如請求項1至15中任一項之密封環,其中該密封環之一第二表面經組態以與一濺鍍標靶選擇性地界接,從而在安裝於該PVD真空腔室中時在該密封環與濺鍍標靶之間形成一密封。
  17. 如請求項16之密封環,其中該濺鍍標靶不含任何凹槽、通氣槽及扇形部,且經組態以使該密封環與一扁平表面接觸。
  18. 如請求項16或17之密封環,其中該密封環經組態以在該濺鍍標靶與該隔離環之間提供一緩衝。
  19. 一種濺鍍標靶,其包含: 一第一表面,其經組態以與一PVD真空腔室上之一密封環選擇性地界接,其中該第一表面不含任何凹槽、通氣槽及扇形部且經組態以使該密封環與一扁平表面接觸。
  20. 如請求項19之濺鍍標靶,其中該第一表面經組態以與一隔離環隔離,且其中該隔離環經組態以在安裝於該PVD真空腔室中時與該真空腔室上的該密封環之一相對側選擇性地界接。
  21. 一種隔離環,其包含: 一第一表面,其經組態以在安裝於一PVD真空腔室中時與一密封環之一可壓縮部分及剛性部分選擇性地界接,其中該第一表面為大體上扁平的; 一台階部分,其經組態以在安裝於一PVD真空腔室中時與該密封環之一輪緣選擇性地界接。
  22. 如請求項21之隔離環,其中該台階部分具有大約90度之一切口。
  23. 一種用於一真空腔室之密封套組,其包含: 一密封環,其中該密封環包括一可壓縮部分、鄰近該可壓縮部分之一剛性部分及自該剛性部分垂直延伸之一輪緣, 一隔離環,其經組態以與包括該輪緣之該隔離環的一第一配合表面選擇性地界接,其中該隔離環包括經組態以選擇性地容納及接觸該密封環之該輪緣的一切口,從而在安裝於一PVD真空腔室中時在該隔離環與該密封環之間形成一密封; 一濺鍍標靶,其包含一實質上平坦之第一配合表面,該第一配合表面經組態以與該密封環之一第二配合表面選擇性地界接,從而在安裝於一PVD真空腔室中時在該濺鍍標靶與該密封環之間形成一密封。
  24. 如請求項23之密封套組,其中該濺鍍標靶之該第一配合表面不含任何凹槽、通氣槽及扇形部。
  25. 如請求項23或24之密封套組,其中該可壓縮部分包含至少一個突起及至少一個凹槽,其中該至少一個突起中之各者及該至少一個凹槽中之各者交替。
  26. 如請求項23至25中任一項之密封套組,其中該剛性部分之一肋狀物懸置於包含可壓縮材料及該輪緣之一相同材料中。
  27. 如請求項23至26中任一項之密封套組,其中該密封環進一步包括經組態以附接至該可壓縮部分之一內部周邊側的一電漿屏蔽件。
  28. 如請求項23至27中任一項之密封套組,其中該濺鍍標靶及該隔離環各自與該密封環形成一密封。
  29. 如請求項23至28中任一項之密封套組,其中該濺鍍標靶與該隔離環藉由該密封環彼此隔離。
  30. 一種用於組裝如請求項23之密封套組的方法,其包含: 將一隔離環置放於一PVD真空腔室上,其中該隔離環包括一配合表面上之一台階; 將一密封環置放於該隔離環之該配合表面上,該密封環具有一第一配合表面及在該第一配合表面之一相對側上的一第二配合表面,其中該密封環之該第一配合表面包括經組態以選擇性地耦接至該隔離環之該台階的一輪緣,且其中該密封環之該第一配合表面接觸該隔離環之該配合表面; 將一濺鍍標靶置放於該密封環之該第二配合表面上,其中該密封環包括一可壓縮部分及一屏蔽件,且其中該濺鍍標靶經組態以壓縮該密封環之該可壓縮部分及該屏蔽件; 其中該隔離環及該密封環在安裝於該PVD真空腔室中時形成一密封,且該密封環及該濺鍍標靶在安裝於該PVD真空腔室中時形成一密封。
  31. 如請求項30之方法,其中該濺鍍標靶與該隔離環藉由該密封環彼此隔離。
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WO2006093953A1 (en) * 2005-02-28 2006-09-08 Tosoh Smd, Inc. Sputtering target with an insulating ring and a gap between the ring and the target
US20100181187A1 (en) * 2009-01-16 2010-07-22 Applied Materials, Inc. Charged particle beam pvd device, shielding device, coating chamber for coating substrates, and method of coating
US20110209450A1 (en) * 2010-03-01 2011-09-01 Mann+Hummel Gmbh Flange with integral electrically conductive seal and seal arrangement
US10998172B2 (en) * 2017-09-22 2021-05-04 Applied Materials, Inc. Substrate processing chamber having improved process volume sealing
US20210375650A1 (en) * 2020-06-01 2021-12-02 Applied Materials, Inc. High temperature and vacuum isolation processing mini-environments

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