CN102634762B - 复合屏蔽 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及复合屏蔽。一种用于在限定工件位置16的沉积装置(11)中使用的复合屏蔽组件(10)，该组件包括：位于工件位置周围的第一屏蔽元件(13)以及绕第一元件延伸并且承载第一元件的第二屏蔽元件(14)，其中第一元件(13)的热传导率大于第二元件(14)的并且元件(13，14)紧密热接触设置。

Description

复合屏蔽
技术领域
本发明涉及一种用于在沉积装置中使用限定工件位置的复合屏蔽组件，包括所述符合屏蔽组件的沉积腔室，以及使用所述复合屏蔽组件的高功率沉积装置。
背景技术
屏蔽设计是PVD工具的可靠操作中一个重要的因素。屏蔽必须包含例如以避免在腔室壁上沉积的沉积材料，尽可能长时间保留这种材料，理想地整个靶材寿命中不会释放粒子，易于更换，低成本且对于涂覆在晶片上膜层没有不良影响。
典型地在PVD系统中使用不锈钢屏蔽，因为能够构造可靠且较复杂的组件，其能够在工艺腔室中简单地安装并且由于它们能够清洁和重复使用而具有较好的成本有效性。
当实施高功率沉积工艺时，例如大于30KW，不锈钢屏蔽上承载的热会导致变形(由于不锈钢是相对不良的热导体的事实)，其将依次传至被屏蔽喷出的粒子上。这对于标准的操作状态是不能接受的。虽然屏蔽也能通过具有更好热性能的金属制备，例如铝，但这趋向于昂贵的制作和清洁的不现实。清洁铝是困难的，并且当严格的尺寸误差很重要时(例如在晶片上保持膜层的均匀性)，重复使用材料是不现实的。
发明内容
本发明通过使用复合屏蔽组件为高功率沉积工艺寻求提供一种可行的解决方案。该屏蔽组件同时使用不锈钢和铝成分，其在系统中安装时作为单一的组件。在热承载高的区域使用铝。这能够延长高功率操作同时保持良好的工艺性能。当需要更换屏蔽时可去除铝部分，同时清洁和重复使用不锈钢组件。
因此，从一方面，本发明在于在限定工件位置的沉积设备中使用的复合屏蔽组件，该组件包括：
位于工件位置周围的第一屏蔽元件；和
绕第一元件延伸并且承载第一元件的第二屏蔽元件，其中第一元件的热传导率大于第二元件的热传导率并且这些元件设置成紧密热接触。
应理解，屏蔽元件为体积结构(bulkstructure)并非仅仅是涂层。
第一元件可为铝或其合金并且第二元件为不锈钢。第一元件可挤压或摩擦配合在第二元件中。
本发明还包括包含工件位置和上述组件的沉积腔室。
第二元件可把第一元件安装在腔室的壁上。第一元件可位于工件位置周围以构成阴影屏蔽。第二元件可形成用于部分腔室的屏蔽。
尽管本发明已经进行上述限定，但应理解，它包括上述或下述特征的任何创造性组合。
附图说明
本发明可通过多种方式实施并且现在将描述一种特殊的实施方式，作为实施例，参考附图，其中：
图1为物理气相沉积(PVD)腔室的一部分的中间竖向截面；
图2(a)屏蔽组件的铝元件的透视图，图2(b)是该组件的俯视图并且图2(c)是图2(b)中线A-A的横截面；
图3是厚度均匀性随靶材寿命的函数曲线图；以及
图4是关于晶片边缘的指示沉积厚度的曲线图。
具体实施方式
图1示出了在PVD工艺腔室11中的复合组件10。在晶片位置16，典型地在用于屏蔽的热通量最大的区域中，在晶片12上方设置铝屏蔽元件13。屏蔽元件13作为阴影屏蔽。铝屏蔽元件13通过不锈钢屏蔽元件14保持以形成组件10。不锈钢屏蔽元件14沿腔室11的壁15延伸并在铝屏蔽元件13下方。组件需要非常紧的安装(图2中显示的压配合(规格+0.1到+0.3mm))以保证实现该复合的全部益处。也就是说，铝13和不锈钢14之间的联接必须紧密(当屏蔽加热时铝屏蔽元件13膨胀到不锈钢屏蔽元件14中并且提供更好的热接触)。实现外部不锈钢屏蔽和内部工艺腔室壁之间的接触以用于在沉积循环中产生的热量的最佳消散。注意如果整个屏蔽仅仅由铝制成，由于它将趋向焊接，例如摩擦焊接，至工艺腔室壁，并且在维护过程中非常难去除，这将是一个非常严重的问题。铝屏蔽元件13具有多个开口15以保证腔室的高效泵送。
图3显示了在超过～1100KWhrs高功率下3μm，40KW铝(铜)沉积中屏蔽的优异均匀性能。
接近晶片边缘的屏蔽(即铝屏蔽元件13)的变形不利地影响晶片边缘处的沉积厚度。如图4所示在整个1100KWhrs中具有5mm边缘分离值时获得了期望的100％水平的均匀边缘均匀性。
必须注意的是：
1)一旦热循环，压配合部分就与单一部件表现相同。
2)由于铝环与晶片靠得很近并且不锈钢的位置与铝腔室壁15接触，屏蔽的热性能相对传统的不锈钢部件提高。这与其他情况相比允许高功率沉积工艺在生产中更长的运行。
3)一旦屏蔽需要更换，铝屏蔽13能够替换同时不锈钢外部屏蔽能够清洁和重复使用。

Claims (7)

1.一种用于在限定工件位置的沉积装置中使用的复合屏蔽组件，该组件包括：
位于所述工件位置周围的第一屏蔽元件；和
绕所述第一屏蔽元件延伸并且承载所述第一屏蔽元件的第二屏蔽元件，其中所述第一屏蔽元件为铝或其合金，并且所述第二屏蔽元件为不锈钢，其中所述第一屏蔽元件挤压或摩擦配合在所述第二屏蔽元件中，使得所述第一屏蔽元件的热传导率大于所述第二屏蔽元件的热传导率，并且所述第一屏蔽元件和所述第二屏蔽元件设置成紧密热接触。
2.一种包含工件位置和权利要求1所述的组件的沉积腔室。
3.如权利要求2所述的腔室，其中所述第二屏蔽元件把所述第一屏蔽元件安装在所述腔室的壁上。
4.如权利要求2或权利要求3所述的腔室，其中所述第一屏蔽元件位于所述工件位置周围以构成阴影屏蔽。
5.如权利要求2或3所述的腔室，其中所述第二屏蔽元件形成部分腔室的壁的屏蔽。
6.一种包括权利要求1所述的复合屏蔽组件的高功率沉积装置。
7.如权利要求6所述的装置，具有提供大于30kW的电源。
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