CN113330139A - 物理气相沉积靶材组件 - Google Patents
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Abstract
披露了物理气相沉积靶材组件、包括靶材组件的PVD腔室和使用所述靶材组件制造EUV掩模坯料的方法。靶材组件包括：相邻于靶材并围绕靶材的周边边缘的靶材屏蔽件，靶材屏蔽件包括绝缘材料；和非绝缘外周边装置夹，用于将靶材屏蔽件固定至所述组件。
Description
技术领域
本公开内容的实施方式大体涉及物理气相沉积领域。更具体地，本公开内容的实施方式涉及物理气相沉积靶材组件、包括物理气相沉积靶材组件的腔室和使用物理气相沉积靶材组件制造掩模坯料(mask blank)的方法。
背景技术
溅射是物理气相沉积(PVD)处理，其中高能离子撞击并腐蚀固体靶材，并将靶材材料沉积在基板表面上，例如半导体基板或超低膨胀玻璃基板。在半导体制造中，溅射处理通常在也称为PVD处理腔室或溅射腔室的半导体处理腔室内完成。
物理气相沉积腔室用于将沉积材料溅射到基板上以制造集成电路芯片、显示器或极紫外线(EUV)掩模坯料。EUV掩模坯料包括多层堆叠，所述多层堆叠为对极紫外线光反射的结构。典型地，物理气相沉积腔室包括：封闭壁，所述封闭壁封闭引入有处理气体的处理区域、用于向处理气体提供能量的气体激励器及用于排出和控制腔室中的处理气体的压力的排气口。所述腔室用于将来自物理气相沉积靶材的材料溅射沉积到基板上，例如铝、铜、钨或钽之类的金属；或例如氮化钽、氮化钨或氮化钛的金属化合物。在物理气相沉积处理中，物理气相沉积靶材被高能离子(例如等离子体)轰击，导致材料从靶材中喷出并在基板上沉积为膜。
典型的物理气相沉积腔室具有靶材组件，包括由保持所述靶材的背板支撑的固体金属或其他材料的盘形(disc-shaped)靶材。在用于制造EUV掩模坯料的物理气相沉积腔室中，多层沉积期间产生的每个缺陷都会影响产品良率。特别是，小颗粒是制造EUV掩模坯料期间亚微米至几微米的“杀手(killer)”缺陷的原因。落在掩模坯料上的单个“杀手”缺陷将使掩模坯料无效。据此，需要提供减少颗粒产生的靶材组件。
发明内容
据此，本公开内容的一个或更多个实施方式涉及一种用于物理气相沉积腔室的靶材组件，所述靶材组件包括：靶材背板；靶材，所述靶材包括周边边缘和前端面，所述前端面界定在所述周边边缘之间延伸的靶材表面，靶材紧贴至靶材背板；靶材屏蔽件，所述靶材屏蔽件相邻于靶材且环绕靶材的周边边缘，靶材屏蔽件包括绝缘材料、界定靶材屏蔽件外径的外周边和相邻于靶材的周边边缘的内周边表面；和非绝缘外周边装置夹(fixture)，所述外周边装置夹包括内径，外周边装置夹内径小于靶材屏蔽件外径以固定靶材屏蔽件，使得靶材屏蔽件的内周边表面与靶材的周边边缘间隔开，以在靶材屏蔽件的内周边表面与靶材的周边边缘之间提供间隙。
本公开内容的另一方面涉及一种物理气相沉积设备，包括：腔室，所述腔室具有界定处理区域的壁，所述处理区域包括基板支撑件；靶材背板；靶材，所述靶材包括周边边缘和前端面，所述前端面界定在所述周边边缘之间延伸的靶材表面，靶材紧贴至靶材背板；功率源，所述功率源耦接至靶材以从靶材溅射材料；靶材屏蔽件，所述靶材屏蔽件相邻于靶材且环绕靶材的周边边缘，靶材屏蔽件包括绝缘材料、相邻于靶材的周边边缘的内周边表面和界定靶材屏蔽件外径的外周边；和非绝缘外周边装置夹，所述外周边装置夹包括内径，外周边装置夹内径小于靶材屏蔽件外径以固定靶材屏蔽件，使得靶材屏蔽件的内周边表面与靶材的周边边缘间隔开，以在靶材屏蔽件的内周边表面与靶材的周边边缘之间提供间隙。
本公开内容的另一方面涉及一种制造极紫外线掩模坯料的方法，包括以下步骤：从第一靶材和第二靶材沉积反射极紫外线光的第一材料和第二材料的交替层，第一靶材和第二靶材的每一者包括：靶材背板；靶材，所述靶材包括周边边缘和前端面，所述前端面界定在所述周边边缘之间延伸的靶材表面，靶材紧贴至靶材背板；靶材屏蔽件，所述靶材屏蔽件相邻于靶材且环绕靶材的周边边缘，靶材屏蔽件包括绝缘材料和界定靶材屏蔽件外径的外周边；和非绝缘外周边装置夹，所述外周边装置夹包括内径，外周边装置夹内径小于靶材屏蔽件外径以固定靶材屏蔽件，使得靶材屏蔽件的外周边与靶材的周边边缘间隔开，以在靶材屏蔽件的外周边与靶材的周边边缘之间提供间隙。
附图说明
为了可以详细地理解本公开内容的上述特征的方式，可通过参照实施方式来对本公开内容进行更具体的描述，所述公开内容的描述在上文中被简要概述，其中一些图示于附图中。然而，应注意附图仅图示了本公开内容的典型实施方式，因此不应被视为是对其范围的限制，因为本公开内容可允许其他等效的实施方式。
图1是根据本公开内容的实施方式的物理气相沉积靶材组件的分解等距视图；
图2是根据本公开内容的实施方式的物理气相沉积靶材组件的俯视图；
图3是根据本公开内容的实施方式的包括物理气相沉积靶材的物理气相沉积设备的截面图。
具体实施方式
在描述本公开内容的几个示例性实施方式之前，应理解，本公开内容不限于在以下描述中阐述的构造或处理步骤的细节。本公开内容能够具有其他实施方式并且能够以各种方式被实践或实行。
本文所使用的术语“水平”被定义为与掩模坯料的平面或表面平行的平面，而不管其定向如何。术语“垂直”是指垂直于刚刚定义的水平的方向。术语，例如“上方”、“下方”、“底部”、“顶部”、“侧面”(如在“侧壁”中)、“较高”、“下”、“上”、“在...上方”和“在...下方”是相对于水平平面来定义的，如图中所示。
术语“在...上”表示元件之间直接接触。术语“直接在...上”表示元件之间存在直接接触，而没有中间元件。
本领域技术人员将理解，使用例如“第一”和“第二”之类的序号来描述处理区域并不意味着处理腔室内的特定位置或处理腔室内的暴露顺序。
根据本公开内容的实施方式，提供了一种靶材组件，可更好地屏蔽靶材背板并减少用于EUV掩模坯料生产的“杀手”缺陷。
现在参照图1至3，本公开内容涉及图1和图2中所示的靶材组件111，靶材组件111被使用在如图3中所示的例如PVD腔室的物理气相沉积设备100中。在一实施方式中，靶材组件111包括靶材背板114、包括周边边缘113的靶材112和界定在周边边缘113之间延伸的靶材表面的前端面120，靶材紧贴至靶材背板114。靶材组件111进一步包括相邻于靶材112并围绕靶材112的周边边缘113的靶材屏蔽件118，靶材屏蔽件118包括绝缘材料和界定靶材屏蔽件外径SOD的外周边119。靶材屏蔽件进一步包括相邻于靶材112的周边边缘113的内周边表面121。靶材组件101进一步包括非绝缘外周边装置夹110，外周边装置夹110包括内径，外周边装置夹内径FID小于靶材屏蔽件外径SOD以固定靶材屏蔽件，使得靶材屏蔽件118的内周边表面121与靶材的周边边缘113间隔开，以在靶材屏蔽件118的内周边表面121与靶材112的周边边缘113之间提供小间隙G。小间隙G减少了背板上的颗粒剥落进入腔室的机会。由于间隙很小，溅射材料将不会重新沉积在靶材背板上。在一个或更多个实施方式中，间隙G在0.01至0.04英寸(0.0254至0.1016cm)的范围内。
图3是物理气相沉积腔室的形式的物理气相沉积设备100的示意性截面图，物理气相沉积设备100包括腔室主体102和由腔室主体102内的基板支撑件106支撑的基板104。靶材组件111包括由背板114支撑的靶材112。靶材包括相对于基板支撑件106以间隔关系设置的前端面120或可溅射区域。为了便于说明，未示出包括圆周地绕着靶材延伸的大体上环形金属环的屏蔽件。一些实施方式的屏蔽件藉由屏蔽件支撑件在腔室中保持就位。靶材112的前端面120是实质平坦的。
基板支撑件106可为电浮动或可由基座电源(未示出)偏置。在一些实施方式中，处理气体经由气体输送系统被引入物理气相沉积设备100，所述气体输送系统通常包括处理气体供应源(未示出)，包括一个或更多个气源以馈送一个或更多个气体管道以允许气体经由气体入口流动进入腔室，所述气体入口通常是腔室壁的其中一者中的开口。处理气体可包括非反应性气体，例如氩或氙，所述非反应性气体以能量的方式撞击和溅射来自靶材112的材料。处理气体也可包括反应性气体，例如含氧气体和/或含氮气体的其中一者或更多者，所述反应性气体能够与溅射的材料反应以在基板104上形成层。靶材112与物理气相沉积设备100电绝缘且连接至靶材电源(未示出)，例如，RF功率源、DC功率源、脉冲DC功率源，或使用RF功率和/或DC功率或脉冲DC功率的组合功率源。在一个实施方式中，靶材功率源向靶材112施加负电压，以激励处理气体以将材料从靶材112溅射到基板104上。
来自靶材的溅射材料，为非绝缘体，且在一些实施方式中，是基板104上的金属(例如钼)或半导体(例如硅)且形成固体材料层。靶材组件111包括接合至靶材112的背板114。与前端面120相对的靶材的背端面被接合至背板。应理解，通常藉由焊接、铜焊、机械紧固件或其他合适的接合技术将靶材112接合至背板。一些实施方式的背板由与靶材电接触的高强度导电金属制成。也可将靶材背板114和靶材112一起形成而成为单体或整体结构，但通常，它们是接合在一起的分开的部件。
在一个或更多个实施方式中，靶材屏蔽件118包括绝缘材料，包括陶瓷材料。在一些实施方式中，陶瓷材料展现大于或等于1014ohm-cm的体积电阻率。体积电阻率是一种材料特性，可用于计算材料的电阻。对于具有高电阻率的材料，可使用根据IPC-TM-650的两线电阻测试来测量体积电阻率。在一个或更多个实施方式中，靶材屏蔽件是不包括任何孔或开口的连续材料件，且靶材屏蔽件118不使用螺钉或螺栓紧固至背板114。
在一些实施方式中，靶材屏蔽件118的陶瓷材料包括氧化铝，且展现大于或等于1014ohm-cm的体积电阻率。在一些实施方式中，靶材组件111进一步包括O形环123，O形环123设置在外周边装置夹110与靶材屏蔽件118之间。在一些实施方式中，O形环123包括弹性体材料，例如
O形环在外周边装置夹110与靶材屏蔽件118之间提供缓冲。在一些实施方式中，内周边装置夹110包括多个开口117，调整开口117的大小以接收例如螺栓或螺钉的紧固件，以将周边装置夹110固定至背板114。
在一个或更多个实施方式中，靶材屏蔽件118的材料具有足够高的电阻，以防止靶材与靶材组件中的其他接地零件之间的电接触。在一些实施方式中，背板114被清洁，纹理化。
在一个或更多个实施方式中，靶材112包括非绝缘材料。在一些实施方式中，靶材组件包括金属或准金属。在一些实施方式中，金属包括钼或钽。在一些实施方式中，准金属包括硅。在一些实施方式中，靶材包括硅或钼。
根据一些实施方式，调整外周边装置夹内径FID的尺寸以提供靶材周边边缘113与外周边装置夹110的内边缘115之间的距离D，以防止外周边装置夹110和靶材周边边缘113之间的电弧。在一些实施方式中，距离D大于1英寸(2.54cm)。在一些实施方式中，物理气相沉积设备包括多个靶材组件。
本公开内容的另一方面涉及一种制造极紫外线掩模坯料的方法。所述方法包括以下步骤：从第一靶材组件和第二靶材组件沉积反射极紫外线光的第一材料和第二材料的交替层，第一靶材组件和第二靶材组件的每一者包括：靶材背板；靶材，所述靶材包括周边边缘和前端面，所述前端面界定在所述周边边缘之间延伸的靶材表面，靶材紧贴至靶材背板。第一靶材组件和第二靶材组件的每一者进一步包括：靶材屏蔽件，所述靶材屏蔽件相邻于靶材且环绕靶材的周边边缘，靶材屏蔽件包括绝缘材料、内周边表面和界定靶材屏蔽件外径的外周边；和非绝缘外周边装置夹，所述外周边装置夹包括内径，外周边装置夹内径小于靶材屏蔽件外径以固定靶材屏蔽件，使得靶材屏蔽件的内周边表面与靶材的周边边缘间隔开，以在靶材屏蔽件的内周边表面与靶材的周边边缘之间提供间隙。
根据一个或更多个实施方式的本文所述的靶材组件和物理气相沉积设备用于制造在基板上形成的EUV掩模坯料。基板是用于向极紫外线反射元件提供结构支撑的元件。在一个或更多个实施方式中，基板由具有低热膨胀系数(CTE)的材料制成，以在温度改变期间提供稳定性。在一个或更多个实施方式中，基板具有例如对抗机械循环、热循环、晶体形成或上述的组合的稳定性的特性。根据一个或更多个实施方式的基板由例如硅、玻璃、氧化物、陶瓷、玻璃陶瓷或上述的组合的材料形成。
多层堆叠是对极紫外线光反射的结构。多层堆叠包括第一反射层和第二反射层的交替反射层。
第一反射层和第二反射层形成反射对。在非限制性实施方式中，多层堆叠包括范围为20至60个的反射对以用于总共多达120个反射层。
第一反射层和第二反射层由多种材料形成。在一实施方式中，第一反射层和第二反射层分别由硅和钼形成。第一反射层和第二反射层具有多种结构。
因为多数材料在极紫外线波长吸收光，因此使用的光学元件是反射性的，而不是其他光刻(lithography)系统中使用的透射性的。多层堆叠藉由具有不同光学特性的交替薄材料层来产生布拉格(Bragg)反射镜或镜，从而形成反射结构。
在说明性实施方式中，使用例如磁控管溅射的物理气相沉积技术来形成多层堆叠。在一实施方式中，多层堆叠的第一反射层和第二反射层具有藉由磁控管溅射技术形成的特性，包括精确的厚度、低的粗糙度和层之间的清洁界面。在一实施方式中，多层堆叠的第一反射层和第二反射层具有藉由物理气相沉积形成的特性，包括精确的厚度、低的粗糙度和层之间的清洁界面。
精确控制使用物理气相沉积技术形成的多层堆叠的层的实际尺寸(physicaldimension)以增加反射率。在一实施方式中，第一反射层，例如硅层，具有4.1nm的厚度。第二反射层，例如钼层，具有2.8nm的厚度。层的厚度决定了极紫外线反射元件的峰值反射率波长。若层的厚度不适当，会降低在所需波长13.5nm的反射率。
在整个说明书中对“一个实施方式”、“某些实施方式”、“一个或更多个实施方式”或“一实施方式”的引用是指结合所述实施方式描述的具体特征、结构、材料或特性被包括于本公开内容的至少一个实施方式中。因此，在整个说明书中各处出现的术语例如“在一个或更多个实施方式中”、“在某些实施方式中”、“在一个实施方式中”或“在一实施方式中”不一定是指本公开内容的同一实施方式。进一步地，在一个或更多个实施方式中，可以任何合适方式来组合特定的特征、结构、材料或特性。
尽管此处已参照具体实施方式描述了本公开内容，但是应理解，这些实施方式仅是本公开内容的原理和应用的说明。对于本领域技术人员而言，将显而易见的是，在不背离本公开内容的精神和范围的情况下，可对本公开内容的方法和设备进行各种修改和变化。因此，本公开内容意图包括在所附权利要求及其等同物的范围内的修改和变化。
Claims (15)
1.一种用于物理气相沉积腔室的靶材组件，所述靶材组件包括：
靶材背板；
靶材，所述靶材包括周边边缘和前端面，所述前端面界定在所述周边边缘之间延伸的靶材表面，所述靶材紧贴至所述靶材背板；
靶材屏蔽件，所述靶材屏蔽件相邻于所述靶材且环绕所述靶材的所述周边边缘，所述靶材屏蔽件包括绝缘材料、界定靶材屏蔽件外径的外周边和相邻于所述靶材的所述周边边缘的内周边表面；和
非绝缘外周边装置夹，所述外周边装置夹包括内径，所述外周边装置夹内径小于所述靶材屏蔽件外径以固定所述靶材屏蔽件，使得所述靶材屏蔽件的所述内周边表面与所述靶材的所述周边边缘间隔开，以在所述靶材屏蔽件的所述内周边表面与所述靶材的所述周边边缘之间提供间隙。
2.如权利要求1所述的靶材组件，其中所述绝缘材料包括陶瓷材料。
3.如权利要求2所述的靶材组件，其中所述陶瓷材料展现大于或等于1014ohm-cm的体积电阻率。
4.如权利要求3所述的靶材组件，其中所述陶瓷材料包括氧化铝。
5.如权利要求1所述的靶材组件，进一步包括O形环，所述O形环设置于所述外周边装置夹与所述靶材屏蔽件之间。
6.如权利要求5所述的靶材组件，其中所述靶材包括非绝缘材料、金属或准金属。
7.如权利要求5所述的靶材组件，其中所述靶材包括硅或钼。
8.如权利要求6所述的靶材组件，其中调整所述外周边装置夹内径的尺寸以提供所述靶材周边边缘与所述外周边装置夹之间的一距离，以防止所述外周边装置夹与所述靶材周边边缘之间的电弧。
9.一种物理气相沉积设备，包括：
腔室，所述腔室具有界定处理区域的壁，所述处理区域包括基板支撑件；
靶材背板；
靶材，所述靶材包括周边边缘和前端面，所述前端面界定在所述周边边缘之间延伸的靶材表面，所述靶材紧贴至所述靶材背板；
功率源，所述功率源耦接至所述靶材以从所述靶材溅射材料；
靶材屏蔽件，所述靶材屏蔽件相邻于所述靶材且环绕所述靶材的所述周边边缘，所述靶材屏蔽件包括绝缘材料、相邻于所述靶材的所述周边边缘的内周边表面和界定靶材屏蔽件外径的外周边；和
非绝缘外周边装置夹，所述外周边装置夹包括内径，所述外周边装置夹内径小于所述靶材屏蔽件外径以固定所述靶材屏蔽件，使得所述靶材屏蔽件的所述内周边表面与所述靶材的所述周边边缘间隔开，以在所述靶材屏蔽件的所述内周边表面与所述靶材的所述周边边缘之间提供间隙。
10.如权利要求10所述的物理气相沉积设备，其中所述绝缘材料包括陶瓷材料。
11.如权利要求11所述的物理气相沉积设备，其中所述陶瓷材料展现大于或等于1014ohm-cm的体积电阻率。
12.如权利要求9所述的物理气相沉积设备，进一步包括O形环，所述O形环设置于所述外周边装置夹与所述靶材屏蔽件之间。
13.如权利要求10所述的物理气相沉积设备，其中所述靶材包括非绝缘材料、金属或准金属。
14.如权利要求12所述的物理气相沉积设备，其中调整所述外周边装置夹内径的尺寸以提供所述靶材周边边缘与所述外周边装置夹之间的一距离，以防止所述外周边装置夹与所述靶材周边边缘之间的电弧。
15.一种制造极紫外线掩模坯料的方法，包括以下步骤：
从第一靶材和第二靶材沉积反射极紫外线光的第一材料和第二材料的交替层，所述第一靶材和所述第二靶材的每一者包括：
靶材背板；
靶材，所述靶材包括周边边缘和前端面，所述前端面界定在所述周边边缘之间延伸的靶材表面，所述靶材紧贴至所述靶材背板；
靶材屏蔽件，所述靶材屏蔽件相邻于所述靶材且环绕所述靶材的所述周边边缘，所述靶材屏蔽件包括绝缘材料和界定靶材屏蔽件外径的外周边；和
非绝缘外周边装置夹，所述外周边装置夹包括内径，所述外周边装置夹内径小于所述靶材屏蔽件外径以固定所述靶材屏蔽件，使得所述靶材屏蔽件的所述外周边与所述靶材的所述周边边缘间隔开，以在所述靶材屏蔽件的所述外周边与所述靶材的所述周边边缘之间提供间隙。
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