CN116802338A - 用于使用改进的屏蔽件配置处理基板的方法及设备 - Google Patents

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Abstract

于此提供了用于使用改进的屏蔽件配置处理基板的方法及设备。例如，一种用于在物理气相沉积腔室中使用的处理配件包括：屏蔽件，包含具有最内径的内壁，内壁被配置成当设置在物理气相沉积腔室中时围绕靶材，其中屏蔽件的表面面积与内径的平面面积的比率为约3至约10。

Description

用于使用改进的屏蔽件配置处理基板的方法及设备
技术领域
本公开内容的实施方式大体上涉及用于处理基板的方法及设备，并且更特定地，涉及用于使用改进的屏蔽件配置来处理基板的方法及设备。
背景技术
靶材自偏压的大小可能影响靶材和阳极(如屏蔽件、晶片等)材料的溅射速率。通常，通过使用极宽的主体腔室来获得靶材上更高的负自偏压，从而增加阳极面积。然而，这种方式可能导致PVD腔室的占地面积增加。
发明内容
本文提供了用于使用改进的屏蔽件配置处理基板的方法及设备。在一些实施方式中，一种用于在物理气相沉积腔室中使用的处理配件包括：屏蔽件，包含具有最内径的内壁，内壁被配置成当设置在物理气相沉积腔室中时围绕靶材，其中屏蔽件的表面面积与内径的平面面积的比率为约3至约10。
根据至少一些实施方式，一种基板处理设备包括：腔室主体，所述腔室主体中设置有基板支撑件；靶材，与基板支撑件相对地耦接到腔室主体；RF功率源，用以在腔室主体内形成等离子体；及屏蔽件，包含具有最内径的内壁，内壁被配置成当设置在物理气相沉积腔室中时围绕靶材，其中屏蔽件的表面面积与内径的平面面积的比率为约3至约10。
根据至少一些实施方式，一种用于在物理气相沉积腔室中使用的处理配件包括：屏蔽件，包含具有最内径的内壁，内壁被配置成当设置在物理气相沉积腔室包含中时围绕靶材，内壁包含多个交替弯曲部或多个间隔开的同心壁中的一者，多个交替弯曲部从顶部、向下、向外、向下、向内和向下以大致90°的增量延伸，从而在交替弯曲部之间形成整体大致C形，多个间隔开的同心壁从屏蔽件的底部向上延伸，以界定多个垂直井，其中屏蔽件的表面面积与内径的平面面积的比率为约3至约10。
下面描述本公开内容的其他和进一步的实施方式。
附图说明
可通过参考在附图中描绘的本公开内容的说明性实施方式来理解上面简要概括并且在下面更详细讨论的本公开内容的实施方式。然而，附图仅显示了本公开内容的典型实施方式并且因此不应被视为对范围的限制，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一些实施方式的处理腔室的示意性截面图。
图2是根据本公开内容的一些实施方式的屏蔽件和周围结构的截面图。
图3是根据本公开内容的一些实施方式的屏蔽件和周围结构的截面图。
图4是根据本公开内容的一些实施方式的图3的指定区域的细节放大图。
图5是根据本公开内容的一些实施方式的屏蔽件和周围结构的截面图。
为了便于理解，在可能的情况下使用了相同的附图标记来表示各图共有的相同元件。这些图并未按比例绘制，并且为了清楚起见可进行简化。预期一个实施方式的元件和特征可有益地结合到其他实施方式中而无需进一步叙述。
具体实施方式
本文提供了用于改进的物理气相沉积(PVD)处理设备的方法及设备。PVD处理可有利地是高密度等离子体辅助PVD处理，诸如以下所述。在本公开内容的至少一些实施方式中，改进的方法及设备为PVD处理设备提供了接地屏蔽件，其可有利地降低接地屏蔽件的电位差，同时保持靶材与基板的间距，从而通过减少或消除接地屏蔽件的再溅射而促进PVD处理。例如，屏蔽件可包括具有最内径的内壁，内壁被配置成当设置在PVD腔室中时围绕靶材。屏蔽件的表面面积与内径的平面面积的比率为约3到约10。
图1是根据本公开内容的一些实施方式的处理腔室100(如，基板处理设备)的示意性截面图。PVD腔室的具体配置是说明性的，并且具有其他配置的PVD腔室也可受益于根据于此提供的教示的修改。合适的PVD腔室的示例包括可从加州圣克拉拉市的应用材料公司商购的任何PVD处理腔室系列。来自应用材料公司或其他制造商的其他处理腔室也可受益于于此揭露的发明性设备。
在本公开内容的一些实施方式中，处理腔室100包括腔室盖101，腔室盖101设置在腔室主体104的顶上并且可从腔室主体104移除。腔室盖101通常包括靶材组件102和接地组件103。腔室主体104含有用于在其上接收基板108的基板支撑件106。基板支撑件106被配置为支撑基板，使得基板的中心与处理腔室100的中心轴线186对准。基板支撑件106可位于下接地外壳壁110内，下接地外壳壁110可为腔室主体104的壁。下接地外壳壁110可电耦接到腔室盖101的接地组件103，使得RF返回路径被提供给设置在腔室盖101上方的RF功率源182。替代地，其他的RF返回路径是可能的，诸如从基板支撑件106经由处理配件屏蔽件(如，接地屏蔽件(如，阳极)并最终返回到腔室盖101的接地组件103的那些RF返回路径。RF功率源182可如下所述向靶材组件102提供RF能量。
基板支撑件106具有面向靶材114(如，与基板支撑件相对的阴极)的主表面的材料接收表面，并且支撑基板108，以在与靶材114的主表面相对的平面位置上用从靶材114喷射的材料进行溅射涂布。基板支撑件106可包括介电构件105，介电构件105具有用于在其上支撑基板108的基板处理表面109。在一些实施方式中，基板支撑件106可包括设置在介电构件105下方的一个或多个导电构件107。例如，介电构件105和一个或多个导电构件107可为静电夹盘、RF电极或可用以向基板支撑件106提供夹持或RF功率的类似者。
基板支撑件106可将基板108支撑在腔室主体104的第一容积120中。第一容积120是腔室主体104的内部容积的被用于处理基板108的一部分并且可在基板108的处理期间与内部容积的剩余部分(如，非处理容积)分离(如，经由屏蔽件138)。第一容积120界定为在处理期间在基板支撑件106上方的区域(例如，当处于处理位置时，在靶材114和基板支撑件106之间)。
在一些实施方式中，基板支撑件106可垂直移动以允许基板108通过腔室主体104的下部中的开口(诸如狭缝阀，未显示)传送到基板支撑件106上并接着升到处理位置。可提供连接到底部腔室壁124的波纹管122以维持腔室主体104的内部容积与腔室主体104外侧的大气的分离。一种或多种气体可从气源126通过质量流量控制器128供应到腔室主体104的下部中。可提供排气口130并且排气口130可经由阀132耦接到泵(未显示)，用于对腔室主体104的内部进行排气，并有助于维持腔室主体104内的期望压力。
RF偏压功率源134可耦接到基板支撑件106，以便在基板108上引起负DC偏压。另外，在一些实施方式中，在处理期间，负DC自偏压可在基板108上形成。在一些实施方式中，由RF偏压功率源134供应的RF能量可在从约2MHz到约60MHz的频率范围内，例如，可使用诸如2MHz、13.56MHz或60MHz的非限制性频率。在其他应用中，基板支撑件106可接地或保持电浮动。替代地或附加地，电容调谐器136可耦接到基板支撑件106，用于调整基板108上的电压以用于不需要RF偏压功率的应用。
屏蔽件138(如，接地的处理配件屏蔽件)可由铝合金或不锈钢的至少一种制成并且围绕腔室主体104的处理或第一容积，以保护其他腔室部件免受损坏及/或来自处理的污染。在一些实施方式中，屏蔽件138可耦接到腔室主体104的上接地外壳壁116的壁架140。在其他实施方式中，并且如图1所示，屏蔽件138可(例如经由保持环(未显示))耦接到腔室盖101。
屏蔽件138包含设置在靶材114和基板支撑件106之间的内壁143。在至少一些实施方式中，内壁143设置有最内径，内壁143被配置为当设置在处理腔室100中时围绕靶材114。在至少一些实施方式中，屏蔽件138的表面面积与内径的平面面积的比率为约3至约10，如下文将更详细描述的。屏蔽件138的高度取决于在靶材114和基板108之间的基板距离185。在靶材114和基板108之间的基板距离185，并且相应地，屏蔽件138的高度基于基板108的直径来缩放。在一些实施方式中，靶材114的直径与基板的直径的比率为约1.4。例如，用于处理300mm基板的处理腔室可具有直径为约419mm的靶材114，或者在一些实施方式中，用于处理450mm基板的处理腔室可具有直径为约625mm的靶材114。在一些实施方式中，靶材114的直径与屏蔽件138的高度的比率为约4.1至约4.3，或在一些实施方式中，为约4.2。例如，在用于处理300mm基板的处理腔室的一些实施方式中，靶材114可具有约419mm的直径，并且屏蔽件138可具有约100mm的高度，或者在用于处理450mm基板的处理腔室的一些实施方式中，靶材114可具有约625mm的直径，并且屏蔽件138可具有约150mm的高度。也可使用其他直径和高度来提供所期望的比率。在具有上述比率的处理腔室中，在靶材114和基板108之间的基板距离185对于300mm基板而言为约50.8mm至约152.4mm或对于450mm基板而言为约101.6mm至约203.2mm。具有上述配置的处理腔室于此被称为“短程(short throw)”处理腔室。
与具有较长靶材到基板距离185的处理腔室相比，短程处理腔室有利地增加沉积速率。例如，对于一些处理而言，具有较长靶材到基板距离185的常规处理腔室提供约1到约2埃/秒的沉积速率。相比之下，对于短程处理腔室中的类似处理而言，在维持高离子化水平的同时可获得约5至约10埃/秒的沉积速率。在一些实施方式中，根据本公开内容的实施方式的处理腔室可提供约10埃/秒的沉积速率。可通过提供高压(例如，约60毫托至约140毫托)和非常高的驱动频率(例如，从约27MHz至约162MHz，例如诸如在约诸如27.12、40.68、60、81.36、100、122或162.72MHz的易于商购的频率下)来获得在这样的短间距下的高离子化水平。
此外，电子比离子具有更高的迁移率，并且在它们各自的半循环期间，两个电极(如，阴极或通电电极和阳极或接地电极)将快速获取电子，直到电极由于累积电子的排斥而不再能吸引更多电子。在负半循环期间，两个电极都将吸引正离子，然而由于较低的离子迁移率，电极不会中和所有电子，并且将会获得相对于等离子体的净负偏压。
发明人已经发现，若两个电极(阴极(靶材)和阳极(屏蔽件、晶片、沉积环、覆盖环等))的面积相当，则在等离子体中产生的离子将在它们各自的负半循环期间以相等的比例被朝向两个电极吸引，这进而将会导致从两个电极以相当的比例溅射材料。然而，在RF溅射沉积中，靶材的面积通常优选比阳极(屏蔽件、晶片、沉积环、覆盖环等)的面积更小(如，有助于在阳极侧上实现更多的沉积和更少的蚀刻)，这进而又会导致更大的负偏压，并因此导致更高的电场将离子朝靶材加速。因此，取决于靶材(阴极)相对于屏蔽件(阳极)的面积，将存在有来自靶材的沉积(溅射沉积)或将存在有阳极(晶片、屏蔽件、沉积环等)的蚀刻(再溅射)。
屏蔽件138的再溅射会在处理腔室100内造成非期望的污染。屏蔽件138的再溅射是屏蔽件138上的高电压的结果。出现在靶材114(如，阴极或通电电极)和接地屏蔽件138(如，阳极或接地电极)上的电压的量取决于屏蔽件138的表面面积与靶材114的表面面积的比率，因为更大的电压出现在较小的电极上。有时，靶材114的表面面积可能大于屏蔽件138的表面面积，从而导致屏蔽件138上的电压更大，并且进而导致屏蔽件138的非期望的再溅射。例如，在用于处理300mm基板的处理腔室的一些实施方式中，靶材可具有约419mm的直径，对应的表面面积为约138mm2，并且屏蔽件138可具有约100mm的高度，对应的表面面积为约132mm2，或在用于处理450mm基板的处理腔室的一些实施方式中，靶材可具有约625mm的直径，对应的表面面积为约307mm2，并且屏蔽件138可具有约150mm的高度，对应的表面面积为约295mm2。发明人已经观察到，在屏蔽件138的表面面积与靶材114的表面面积的比率小于1的处理腔室的一些实施方式中，在屏蔽件138上产生更大的电压，这进而导致非期望的屏蔽件138的再溅射。因此，为了有利地最小化或防止屏蔽件138的再溅射，发明人观察到屏蔽件138的表面面积需要大于靶材114的表面面积。例如，发明人已经观察到，约3至约10的屏蔽件138的表面面积与靶材114的表面面积的比率有利地最小化或防止屏蔽件138的再溅射。
此外，发明人已经观察到，约3至约10的屏蔽件138的表面面积与靶材114的表面面积的比率有利地在靶材114处提供相对高的负自偏压。例如，在靶材114处相对较高的负自偏压在操作期间向靶材114吸引更多的正等离子体离子(如，氩离子)，这进而增加靶材溅射并减少屏蔽件138、沉积环(未显示)、基板108或其他部件的再溅射(如，蚀刻)。
然而，如上所述，由于靶材114的直径与屏蔽件138的高度的期望比率，不能通过简单地增加屏蔽件138的高度来增加屏蔽件138的表面面积。发明人已经观察到，在具有上述处理条件(如，使用的处理压力和RF频率)的处理腔室的一些实施方式中，屏蔽件138的表面面积与屏蔽件138的高度的比率必须为约2至约3，以有利地最小化或防止屏蔽件138的再溅射。此外，由于处理腔室的尺寸的物理限制，屏蔽件138的直径不能增加到足以增加屏蔽件138的表面面积以防止屏蔽件138的再溅射。例如，屏蔽件138的直径增加25.4mm导致表面面积仅增加6％，这不足以防止屏蔽件138的再溅射。
因此，通过提供具有波浪形配置(带有鳍片或不带有鳍片)的屏蔽件来实现较大面积的阳极，从而提供允许通过增加靶上的负自偏压来进行高度绝缘介电靶材的沉积的几何形状。因此，在一些实施方式中，如图2中所描绘，为了获得屏蔽件的表面面积与靶材的表面面积的期望比率，被配置为与处理腔室100一起使用的屏蔽件200包括具有最内径D1的内壁203，内壁203被配置为当设置在物理气相沉积腔室中时围绕靶材。例如，最内径D1可大于靶材的直径。在至少一些实施方式中，屏蔽件的表面面积与内径的平面面积的比率为约3至约10(如，阳极与阴极的比率)。
例如，在至少一些实施方式中，内壁203包含多个交替弯曲部208，多个交替弯曲部208从顶部、向下、向外、向下、向内和向下以大致90°的增量延伸，从而在交替弯曲部208之间形成整体大致C形。当沿两个连续弯曲部的截面观察时，多个交替弯曲部208形成具有圆形过渡的垂直方波。在至少一些实施方式中，多个交替弯曲部208彼此对称。也就是，整体大致C形中的每一个都具有相同的尺寸。替代地，在至少一些实施方式中，多个交替弯曲部208彼此不对称。也就是，整体大致C形的每一个都具有不同的尺寸，如，面向内的C形可比向外延伸的面向外的C形更进一步向内延伸，反之亦然。
内壁203包括底部区域210。底部区域210可对屏蔽件200的总面积作出贡献。例如，底部区域210可使屏蔽件200的总面积增加约50平方英寸。在至少一些实施方式中，多个同心垂直鳍片300支撑在底部区域210上或附近(图3和4)。多个同心垂直鳍片300彼此连接，使得当沿两个连续的同心垂直鳍片的截面观察时，连续同心垂直鳍片形成大致形状(图4)。多个同心垂直鳍片300被配置为增加屏蔽件200的总面积。在至少一些实施方式中，多个同心垂直鳍片300以约0.15英寸至约0.2英寸彼此间隔开，并且在至少一些实施方式中，多个同心垂直鳍片300以约0.175英寸彼此间隔开。
多个同心垂直鳍片300可具有各种尺寸，如，取决于屏蔽件的所期望总面积。例如，如图4所示，多个同心垂直鳍片300可具有约等于在交替弯曲部之间的整个C形的高度(如，0.50英寸到约1.10英寸)。在至少一些实施方式中，例如，多个同心垂直鳍片300的每一个可具有约0.70英寸到约1.10英寸的高度。例如，最内同心垂直鳍片302可具有高度为约1.05英寸的凹入部分314(如，较靠近基板处理表面109的部分)和高度为约1.00英寸的凸出部分316(如，离基板处理表面109较远的部分)。凹入部分314的高度略大于凸出部分316的高度，因为凹入部分314界定了垂直鳍片的外部并且凸出部分316界定了垂直鳍片的内部。内部部分316设置为与同心垂直鳍片304的也具有约1.00英寸的高度的外部部分相对，从而形成具有大约1.00英寸的深度的井318(如，井的深度由界定井的凹/凸部分界定)。其余同心垂直鳍片的凹/凸部分可在它们之间形成类似的井。例如，同心垂直鳍片304的凸出部分与同心垂直鳍片306的凹入部分相对地设置，每个都具有约1.00英寸的高度，也可形成具有约1.00英寸的深度的井318。
在实施方式中，形成在同心垂直鳍片300的每一个之间的井可具有相同的深度或不同的深度。例如，在至少一些实施方式中，与同心垂直鳍片308的凹入外部分相对地设置的同心垂直鳍片306的凸出部分可各自具有约0.70英寸的高度，从而形成具有约0.70英寸的深度的井318(如，中间井)。在所示的实施方式中，同心垂直鳍片310的凸出部分和同心垂直鳍片308的凹入部分可形成类似于在凸出部分316和同心垂直鳍片304的凹入部分之间形成的井的井。另外，最外同心垂直鳍片312的凹入部分可在同心垂直鳍片310的凸出部分之间形成井，类似于在凸出部分316和同心垂直鳍片304的凹入部分之间形成的井。
多个同心垂直鳍片300的每一个可具有约0.04英寸至约0.06英寸的厚度，并且多个同心垂直鳍片300的每一个可具有相同或不同的厚度。例如，在至少一些实施方式中，最内同心垂直鳍片302和最外同心垂直鳍片312可具有约0.04英寸的厚度，并且设置在最内同心垂直鳍片302和最外同心垂直鳍片312之间的同心垂直鳍片304-310可具有约0.06英寸的厚度。
多个同心垂直鳍片300可被配置为使用一个或多个合适的耦接装置(如，螺钉、螺栓、螺母及类似者)而耦接到搁置在基板支撑件106的外周边上的侧表面(如，覆盖环)。替代地或附加地，多个同心垂直鳍片300可被配置为使用一个或多个合适的耦接装置(如，螺钉、螺栓、螺母及类似者)耦接到底部区域210(或搁置在底部区域210上)。
根据至少一些实施方式，阳极与阴极的比率可基于图2-4的屏蔽件200的配置而变化。例如，关于图2，屏蔽件200可具有约370平方英寸至约470平方英寸的有效阳极面积(如，平面面积)，并且靶材114可具有约132平方英寸至约135平方英寸的有效阴极面积(如，平面面积)(如，约2.74至约3.56的阳极与阴极比率)。例如，在至少一些实施方式中，屏蔽件200可具有约370平方英寸至约380平方英寸的有效阳极面积，且靶材114可具有约132平方英寸至约135平方英寸的有效阳极面积。
此外，关于图3和4，屏蔽件200和同心垂直鳍片300的结合可提供约800平方英寸到约1350平方英寸的有效阳极面积，并且靶材114可再次具有约132平方英寸至约135平方英寸的有效阳极面积(如，约5.90至约9.46的阳极与阴极比率)。例如，在至少一些实施方式中，屏蔽件200可提供约320平方英寸至约420平方英寸的有效阳极面积，如，屏蔽件200具有稍低的有效阳极面积，因为屏蔽件200的一些底部区域210由同心垂直鳍片300覆盖，同心垂直鳍片300可具有约480平方英寸至约870平方英寸的有效阳极面积，从而将总有效阳极面积增加到约800平方英寸至约1350平方英寸。
在至少一些实施方式中，屏蔽件500可包括内壁，内壁包含从屏蔽件500的底部向上延伸以界定多个垂直井504的多个间隔开的同心壁502。在至少一些实施方式中，多个间隔开的同心壁502的每一个的高度从最外壁506到最内壁508逐渐减小。例如，最外壁506可具有约3.75英寸到约4.25英寸的高度，并且在至少一些实施方式中，可具有约4.0英寸的高度。壁510可具有约3.25英寸至约3.75英寸的高度，并且在至少一些实施方式中，可具有约3.5英寸的高度。壁512可具有约2.75英寸至约3.25英寸的高度，并且在至少一些实施方式中，可具有约3.0英寸的高度。壁514可具有约2.25英寸至约2.75英寸的高度，并且在至少一些实施方式中，可具有约2.5英寸的高度。最内壁508可具有约1.75英寸至约2.25英寸的高度，并且在至少一些实施方式中，可具有约2.0英寸的高度。
类似地，最外壁506可具有约14.55英寸至约15.05英寸的直径，并且在至少一些实施方式中，可具有约14.80英寸的直径。壁510可具有约13.35英寸至约13.85英寸的直径，并且在至少一些实施方式中，可具有约13.60英寸的直径。壁512可具有约12.35英寸至约13.85英寸的直径，并且在至少一些实施方式中，可具有约12.60英寸的直径。壁514可具有约11.55英寸至约12.05英寸的直径，并且在至少一些实施方式中，可具有约11.80英寸的直径。最内壁508可具有约10.75英寸至约11.25英寸的直径，并且在至少一些实施方式中，可具有约11.00英寸的直径。
此外，关于图5，屏蔽件500和间隔开的同心壁502可提供约1075平方英寸至约1200平方英寸的有效阳极面积，且靶材114可具有约132平方英寸至约135平方英寸的有效阳极面积(如，约8.00至约9.10的阳极与阴极比率)。例如，在至少一些实施方式中，屏蔽件500可提供约1118平方英寸至约1190平方英寸的有效阳极面积。
返回到图1，腔室盖101搁置在上接地外壳壁116的壁架140上。类似于下接地外壳壁110，上接地外壳壁116可提供RF返回路径在上接地外壳壁116和腔室盖101的接地组件103之间的一部分。然而，其他RF返回路径是可能的，诸如经由接地屏蔽件138。
如上所述，屏蔽件138向下延伸并且可包括配置为围绕第一容积120的一个或多个侧壁。屏蔽件138沿着上接地外壳壁116和下接地外壳壁110的壁(但与其间隔开)向下延伸至基板支撑件106的顶表面的下方并向上返回直到到达基板支撑件106的顶表面(如，在屏蔽件138的底部形成u形部分)。
当基板支撑件106处于其较低的装载位置(未显示)时，第一环148(如，覆盖环)搁置在u形部分的顶部上(如，第一环148的第一位置)，但当基板支撑件106处于其上部沉积位置(如图1所示)时，第一环148(如，覆盖环)搁置在基板支撑件106的外周边(如，第一环148的第二位置)上，以保护基板支撑件106免于溅射沉积。
额外的介电环111可用以屏蔽基板108的周边免于沉积。例如，额外的介电环111可设置在基板支撑件106的周边边缘周围并且与基板处理表面109相邻，如图1所示。
第一环148可包括从第一环148的下表面在屏蔽件138的底部的内部向上延伸的u形部分的任一侧上延伸的突起。最内突起可配置为当第一环148随着基板支撑件移动到处理位置而移动到第二位置时与基板支撑件106介面连接，以将第一环148相对于屏蔽件138对准。例如，最内突起的面向基板支撑件的表面可为锥形的、凹口的或类似的，以当第一环148处于第二位置时搁置在基板支撑件106上的对应表面中/上。
在一些实施方式中，磁体152可设置在腔室主体104周围，用于选择性地在基板支撑件106和靶材114之间提供磁场。例如，如图1所示，当基板支撑件106处于处理位置时磁体152可设置在基板支撑件106正上方的区域中的外壳壁110的外侧周围。在一些实施方式中，磁体152可附加地或替代地设置在其他位置，诸如邻近上接地外壳壁116。磁体152可为电磁体并且可耦接到用于控制由电磁体产生的磁场的幅度的功率源(未显示)。
腔室盖101通常包括设置在靶材组件102周围的接地组件103。接地组件103可包括具有第一表面157的接地板156，第一表面157可大致平行并相对于与靶材组件102的背侧。接地屏蔽件112可从接地板156的第一表面157并围绕靶材组件102延伸。接地组件103可包括支撑构件175，以将靶材组件102支撑在接地组件103内。
在一些实施方式中，支撑构件175可在支撑构件175的外周边边缘附近耦接到接地屏蔽件112的下端并且径向向内延伸以支撑密封环181、靶材组件102和可选地暗空间屏蔽件(如，可设置在屏蔽件138和靶材组件102之间，未显示)。密封环181可为具有期望截面的环或其他环形形状，以促进与靶材组件102和支撑构件175的介面连接。密封环181可由介电材料制成，诸如陶瓷。密封环181可使靶材组件102与接地组件103绝缘。
支撑构件175可为具有中心开口以容纳屏蔽件138和靶材114的大体平面构件。在一些实施方式中，支撑构件175的形状可为圆形或盘状，尽管形状可取决于腔室盖的相应形状及/或要在处理腔室100中处理的基板的形状而变化。在使用中，当腔室盖101打开或关闭时，支撑构件175将屏蔽件138维持成相对于靶材114适当对准，从而使由于腔室组件或打开和关闭腔室盖101而导致的未对准的风险最小化。
靶材组件102可包括源分配板158，与靶材114的背侧相对并且沿着靶材114的周边边缘电耦接到靶材114。靶材114可包含在溅射期间待沉积在基板(诸如基板108)上的源材料113，诸如金属、金属氧化物、金属合金、磁性材料或类似者。在一些实施方式中，靶材114可包括背板162以支撑源材料113。背板162可包含导电材料，诸如铜-锌、铜-铬或与靶材相同的材料，使得RF(和可选的DC)功率可经由背板162耦接到源材料113。替代地，背板162可为非导电的并且可包括导电元件(未显示)，诸如电馈通或类似者。
导电构件164可设置在源分配板和靶材114的背侧之间，以将RF能量从源分配板传播到靶材114的周边边缘。导电构件164可为圆柱形和管状的，其中第一端166靠近源分配板158的周边边缘耦接到源分配板158的面向靶材的表面，且第二端168靠近靶材114的周边边缘耦接到靶材114的面向源分配板的表面。在一些实施方式中，第二端168靠近背板162的周边边缘耦接到背板162的面向源分配板的表面。
靶材组件102可包括设置在靶材114的背侧和源分配板158之间的空腔170。空腔170可至少部分地容纳磁控管组件196。空腔170至少部分地由导电构件164的内表面、源分配板158的面向靶材的表面及靶材114(或背板162)的面向源分配板的表面(如，背侧)界定。在一些实施方式中，空腔170可至少部分地填充有冷却流体，诸如水(H2O)或类似者。在一些实施方式中，可提供分隔件(未显示)以将冷却流体容纳在空腔170的期望部分(诸如下部，如图所示)中并防止冷却流体到达设置在分隔件的另一侧上的部件。
绝缘间隙180设置在接地板156和源分配板158、导电构件164和靶材114(及/或背板162)的外表面之间。绝缘间隙180可填充有空气或一些其他合适的介电材料，诸如陶瓷、塑料或类似者。在接地板156和源分配板158之间的距离取决于在接地板156和源分配板158之间的介电材料。在介电材料主要是空气的情况下，在接地板156和源分配板158之间的距离应该在约5到约40mm之间。
接地组件103和靶材组件102可由密封环181以及设置在接地板156的第一表面157和靶材组件102的背侧(如，源分配板158的非面向靶材侧)之间的一个或多个绝缘体160电分离。
靶材组件102具有连接到电极154(如，RF馈电结构)的RF功率源182。RF功率源182可包括RF发生器和匹配电路，例如，以最小化在操作期间反射回RF发生器的反射RF能量。例如，由RF功率源182供应的RF能量的频率范围可从约13.56MHz到约162MHz或更高。例如，可使用诸如13.56MHz、27.12MHz、60MHz或162MHz的非限制性频率。
在一些实施方式中，第二能量源183可耦接到靶材组件102以在处理期间向靶材114提供额外的能量。在一些实施方式中，第二能量源183可为DC功率源以提供DC能量，例如，以提高靶材材料的溅射速率(并因此提高基板上的沉积速率)。在一些实施方式中，第二能量源183可为类似于RF功率源182的第二RF功率源，以(例如)以不同于由RF功率源182提供的RF能量的第一频率的第二频率来提供RF能量。在第二能量源183是DC功率源的实施方式中，第二能量源可在适合将DC能量电耦接到靶材114的任何位置(诸如电极154或一些其他导电构件(诸如源分配板158))中耦接到靶材组件102。在第二能量源183是第二RF功率源的实施方式中，第二能量源可经由电极154耦接到靶材组件102。
电极154可为圆柱形或其他棒状的并且可与处理腔室100的中心轴线186对准(如，电极154可在与靶材的中心轴线重合的点处耦接到靶材组件，靶材的中心轴线与中心轴线186重合)。与处理腔室100的中心轴线186对准的电极154有助于以不对称的方式将来自RF功率源182的RF能量施加到靶材114(如，电极154可在与PVD腔室的中心轴线对准的“单点”将RF能量耦接到靶材)。电极154的中心位置有助于消除或减少基板沉积处理中的沉积不对称性。电极154可具有任何合适的直径，然而，电极154的直径越小，RF能量施加越接近真正的单点。例如，虽然可使用其他直径，但在一些实施方式中，电极154的直径可为约0.5到约2英寸。电极154通常可根据PVD腔室的配置而具有任何合适的长度。在一些实施方式中，电极可具有在约0.5至约12英寸之间的长度。电极154可由任何合适的导电材料(诸如铝、铜、银或类似者)制成。
电极154可穿过接地板156中的开口并且耦接到源分配板158。接地板156可包含任何合适的导电材料，诸如铝、铜或类似者。在一个或多个绝缘体160之间的开放空间允许RF波沿源分配板158的表面传播。在一些实施方式中，一个或多个绝缘体160可相对于处理腔室100的中心轴线186对称定位这种定位可促进沿着源分配板158的表面并最终到达耦接到源分配板158的靶材114的对称RF波传播。与常规PVD腔室相比，至少部分归因于电极154的中心位置，可以更加对称和均匀的方式提供RF能量。
磁控管组件196的一个或多个部分可至少部分地设置在空腔170内。磁控管组件提供靠近靶材的旋转磁场，以帮助处理腔室104内的等离子体处理。在一些实施方式中，磁控管组件196可包括马达176、马达轴174、齿轮箱178、齿轮箱轴184和可旋转磁体(如，耦接到磁体支撑构件172的多个磁体188)。
磁控管组件196在空腔170内旋转。例如，在一些实施方式中，可提供马达176、马达轴174、齿轮箱178和齿轮箱轴184，以旋转磁体支撑构件172。在一些实施方式(未显示)中，磁控管驱动轴可沿腔室的中心轴线设置，其中RF能量在不同位置或以不同方式耦接到靶材组件。如图1所示，在一些实施方式中，磁控管的马达轴174可通过接地板156中的偏心开口设置。马达轴174的从接地板156突出的端部耦接到马达176。马达轴174进一步通过穿过源分配板158的相应偏心开口(如，第一开口146)而设置并耦接到齿轮箱178。在一些实施方式中，一个或多个第二开口198可为以与第一开口146对称的关系穿过源分配板158设置，以有利地维持沿源分配板158的轴对称RF分配。一个或多个第二开口198也可用以允许进入空腔170以用于诸如传感器或类似者的项目。
齿轮箱178可由任何合适的手段支撑，诸如通过耦接到源分配板158的底表面。齿轮箱178可通过由介电材料制造齿轮箱178的上表面，或通过在齿轮箱178和源分配板158之间插入绝缘层190，或类似的方式而与源分配板158绝缘。齿轮箱178进一步经由齿轮箱轴184耦接到磁体支撑构件172，以将由马达176提供的旋转运动传递到磁体支撑构件172(并且因此传递到多个磁体188)。齿轮箱轴184可有利地与处理腔室100的中心轴线186重合。
磁体支撑构件172可由适合于提供足够机械强度以刚性支撑多个磁体188的任何材料构成。多个磁体188可以任何方式配置以提供具有期望形状和强度的磁场，以提供如于此所述的靶材的更均匀的全面腐蚀。
替代地，磁体支撑构件172可通过具有足够扭矩的任何其他方式旋转，以克服在磁体支撑构件172和附接的多个磁体188上引起的阻力，例如由于在空腔170中的冷却流体(当存在时)。
虽然前述内容涉及本公开内容的实施方式，但是可在不背离本公开内容的基本范围的情况下设计本公开内容的其他和进一步的实施方式。

Claims (20)

1.一种用于在物理气相沉积腔室中使用的处理配件，包含：
屏蔽件，包含具有最内径的内壁，所述内壁被配置成当设置在所述物理气相沉积腔室中时围绕靶材，其中所述屏蔽件的表面面积与所述内径的平面面积的比率为约3至约10。
2.如权利要求1所述的处理配件，其中所述屏蔽件由铝合金或不锈钢中的至少一种制成。
3.如权利要求1所述的处理配件，其中所述内壁包含多个交替弯曲部，所述多个交替弯曲部从顶部、向下、向外、向下、向内和向下以大致90°的增量延伸，从而在交替弯曲部之间形成整体大致C形。
4.如权利要求1至3中任一项所述的处理配件，其中当沿两个连续弯曲部的截面观察时，所述多个交替弯曲部形成具有多个圆形过渡的垂直方波。
5.如权利要求1至3中任一项所述的处理配件，其中所述多个交替弯曲部彼此对称。
6.如权利要求1至3中任一项所述的处理配件，其中所述多个交替弯曲部彼此不对称。
7.如权利要求1至3中任一项所述的处理配件，其中所述内壁具有底部区域，多个同心垂直鳍片设置在所述底部区域中。
8.如权利要求1至3中任一项所述的处理配件，其中所述多个同心垂直鳍片以约0.150英寸至约0.2英寸间隔开。
9.如权利要求1至3中任一项所述的处理配件，其中所述多个同心垂直鳍片具有约等于在多个交替弯曲部之间的一整体C形的高度。
10.如权利要求1所述的处理配件，其中所述内壁包含多个间隔开的同心壁，所述多个间隔开的同心壁从所述屏蔽件的底部向上延伸，以界定多个垂直井。
11.如权利要求1至3或10中任一项所述的处理配件，其中所述多个间隔开的同心壁的每一个的高度从最外壁到最内壁逐渐减小。
12.一种基板处理设备，包含：
腔室主体，所述腔室主体中设置有基板支撑件；
靶材，与所述基板支撑件相对地耦接到所述腔室主体；
RF功率源，用以在所述腔室主体内形成等离子体；及
屏蔽件，包含具有最内径的内壁，所述内壁被配置成当设置在物理气相沉积腔室中时围绕所述靶材，其中所述屏蔽件的表面面积与所述内径的平面面积的比率为约3至约10。
13.如权利要求12所述的基板处理设备，其中所述屏蔽件由铝合金或不锈钢中的至少一种制成。
14.如权利要求12或13中任一项所述的基板处理设备，其中所述内壁包含多个交替弯曲部，所述多个交替弯曲部从顶部、向下、向外、向下、向内和向下以大致90°的增量延伸，从而在交替弯曲部之间形成整体大致C形。
15.如权利要求12或13中任一项所述的基板处理设备，其中当沿两个连续弯曲部的截面观察时，所述多个交替弯曲部形成具有多个圆形过渡的垂直方波。
16.如权利要求12或13中任一项所述的基板处理设备，其中所述多个交替弯曲部彼此对称。
17.如权利要求12所述的基板处理设备，其中所述多个交替弯曲部彼此不对称。
18.如权利要求17所述的基板处理设备，其中所述内壁具有底部区域，多个同心垂直鳍片设置在所述底部区域中。
19.如权利要求12、13或18中任一项所述的基板处理设备，其中所述多个同心垂直鳍片以约0.150英寸至约0.2英寸间隔开。
20.一种用于在物理气相沉积腔室中使用的处理配件，包含：
屏蔽件，包含具有最内径的内壁，所述内壁被配置成当设置在所述物理气相沉积腔室包含中时围绕靶材，所述内壁包含多个交替弯曲部或多个间隔开的同心壁中的一者，所述多个交替弯曲部从顶部、向下、向外、向下、向内和向下以大致90°的增量延伸，从而在交替弯曲部之间形成整体大致C形，所述多个间隔开的同心壁从所述屏蔽件的底部向上延伸，以界定多个垂直井，
其中所述屏蔽件的表面面积与所述内径的平面面积的比率为约3至约10。
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