JP2013528706A - 改善された粒子低減のためのプロセスキットシールド - Google Patents

Abstract

本明細書では、改善された粒子低減のための装置を提供する。幾つかの実施形態では、本装置は、上側部分と下側部分とを有する一体化された金属本体であって、該一体化された金属本体を貫通して設けられる開口を有する一体化された金属本体を備え、上側部分は、物理蒸着チャンバのターゲットの周りに配置され、そこから離間して配置されるように構成される開口対向面を有し、開口対向面は、物理蒸着チャンバのターゲットからのターゲット材料のスパッタリング時に、一体化された金属本体の前記上側部分の上面への粒子堆積を制限するように構成されるプロセスキットシールドを含むことができる。
【選択図】 図３Ａ

Description

本発明の実施形態は、全体的には基板処理装置に関し、詳細には基板処理装置で使用するプロセスキットシールドに関する。

プロセスキットシールドは、例えば、無線周波数物理蒸着（ＲＦ−ＰＶＤ）チャンバにおいて、処理容積を非処理容積から分離するために用いることができる。一般的にプロセスキットシールドは、２つの別個の構成要素である金属製下側部分とセラミック製上側部分とを含み、セラミック製上側部分は、ＲＦ−ＰＶＤチャンバのターゲットとプロセスキットシールドの金属製下側部分との間のアーク放電を防止するために利用される。残念ながら、本発明者らは、例えばＲＦ−ＰＶＤチャンバの処理容積内に配置されたターゲットのターゲット材料から形成される粒子等の粒子が、プロセスキットシールドのセラミック製上側部分の表面、及びプロセスキットシールドの金属製下側部分とセラミックの上側部分との間の空間内に集積することを発見した。最終的に、集積した粒子は、処理容積内で処理される基板の表面上に堆積し、例えば、基板上に形成されるデバイス内に欠陥を引き起こす場合、又は基板上に形成される層を広く汚染する場合がある。

従って、本発明者らは、プロセスキットシールドからの粒子汚染に関連する問題を解決するために、本明細書に開示するプロセスキットシールドを提供する。

本明細書では、改善された粒子低減のための装置を提供する。幾つかの実施形態では、本装置は、上側部分と下側部分とを有する一体化された金属本体であって、該一体化された金属本体を貫通して設けられる開口を有する一体化された金属本体を備え、上側部分は、物理蒸着チャンバのターゲットの周りに配置され、そこから離間して配置されるように構成される開口対向面を有し、開口対向面は、物理蒸着チャンバのターゲットからのターゲット材料のスパッタリング時に、一体化された金属本体の前記上側部分の上面への粒子堆積を制限するように構成されるプロセスキットシールドを含むことができる。

幾つかの実施形態では、本装置は、処理容積と非処理容積とを有するプロセスチャンバと、プロセスチャンバ内に配置される基板支持体と、プロセスチャンバ内で基板支持体に対向して配置されるターゲットと、プロセスチャンバ内に配置され、処理容積を非処理容積から分離するプロセスキットシールドとを備え、プロセスキットシールドは、上側部分と下側部分とを有する一体化された金属本体を備え、基板支持体と前記ターゲットとの間の前記一体化された金属本体の内側容積部内に形成される処理容積を有し、上側部分は、ターゲットの周りに配置され、そこから離隔して配置されるように構成される処理容積対向面を有し、処理容積対向面は、ターゲットからのターゲット材料のスパッタリング時に、一体化された金属本体の上側部分の上面への粒子堆積を制限するように構成される。

以下に本発明の他の更なる実施形態を説明する。

前記に簡単に要約し、以下に詳細に説明する本発明の実施形態は、添付図面に示す本発明の例示的な実施形態を参照することで理解できる。しかしながら、添付図面は、本発明の典型的な実施形態だけを例示するので、本発明は、他の同等に有効な実施形態を受け入れることができることから、これらの図面が本発明の範囲を限定すると考えるべきではないことに留意されたい。

本発明の幾つかの実施形態によるプロセスチャンバの概略断面図である。 本発明の幾つかの実施形態によるプロセスキットシールドの概略断面図である。 本発明の幾つかの実施形態によるプロセスキットシールドの概略断面図である。 本発明の幾つかの実施形態によるプロセスキットシールドの概略断面図である。 本発明の幾つかの実施形態によるプロセスキットシールドの概略断面図である。 本発明の幾つかの実施形態によるプロセスキットシールドの概略断面図である。

理解を容易にするために、可能な場合には、各図に共通する同じ要素を示すために同じ参照番号を用いる。各図は正確な縮尺では作図されておらず、明瞭化のために簡略化される場合もある。１つの実施形態の要素及び特徴は、さらに記述することなく他の実施形態内に好都合に組み込み得ることが想定されている。

本明細書では、プロセスチャンバ内での粒子低減を改善するための装置を提供する。本発明のプロセスキットシールドは、ＲＦ−ＰＶＤ処理中のプロセスキットシールドの表面上の粒子形成を好都合に低減することができ、一方でプロセスキットシールドとターゲットとの間のアーク放電を制限することができる。

図１は、本発明の幾つかの実施形態による物理蒸着チャンバ（プロセスチャンバ１００）の概略断面図を示す。適切なＰＶＤチャンバの例としては、両者とも米国カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， Ｉｎｃ．から入手可能なＡＬＰＳ（登録商標）Ｐｌｕｓ ＰＶＤプロセスチャンバ及びＳＩＰ ＥＮＣＯＲＥ（登録商標）ＰＶＤプロセスチャンバを挙げることができる。また、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．又は他の製造業者からの他のプロセスチャンバは、本明細書に開示する本発明の装置からの恩恵を受けるもとができる。

プロセスチャンバ１００は、基板１０４を受け取るための基板支持ペデスタル１０２及びターゲット１０６等のスパッタソースを含む。基板支持ペデスタル１０２は、チャンバ壁（図示のような）又は接地シールド（接地シールド１４０は、ターゲット１０６上方のチャンバ１００の少なくとも一部を覆うように示される。幾つかの実施形態では、接地シールド１４０は、ペデスタル１０２を取り囲むようにターゲットの下方に延ばすこともできる）とすることができる、接地エンクロージャ壁１０８内に配置できる。

プロセスチャンバは、ＲＦエネルギー及びＤＣエネルギーをターゲット１０６に結合するための管状フィード構造１１０を含む。フィード構造は、ＲＦエネルギー及びＤＣエネルギーをターゲット、又は例えば本明細書に説明するターゲットを含む組立体に結合するための装置である。本明細書で用いる場合、管状は、円形断面だけではなく、任意の断面を有する中空部材を一般に呼ぶ。フィード構造１１０は、第１の端部１１４及び第１の端部１１４とは反対側の第２の端部１１６を有する本体１１２を含む。また、本体１１２は、第１の端部１１４から第２の端部１１６へ本体１１２を貫通して設けられる中央開口部１１５を含む。

フィード構造１１０の第１の端部１１４は、ターゲット１０６にそれぞれＲＦエネルギー及びＤＣエネルギーを提供するために利用できるＲＦ電源１１８及びＤＣ電源１２０に結合することができる。例えば、ＤＣ電源１２０は、負電圧又はバイアスをターゲット１０６に印加するために利用できる。幾つかの実施形態では、ＲＦ電源１１８によって供給されるＲＦエネルギーは、約２ＭＨｚから約６０ＭＨｚの周波数の範囲とすることができ、又は２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、又は６０ＭＨｚ等の非限定的な周波数を用いることができる。幾つかの実施形態では、前記の複数の周波数でＲＦエネルギーを供給するために、複数の（つまり、２つ又はそれ以上の）ＲＦ電源を設けることができる。フィード構造１１０は、ＲＦ電源１１８及びＤＣ電源１２０からのＲＦエネルギー及びＤＣエネルギーを導通させる適切な導電材料から製作できる。

フィード構造１１０は、フィード構造１１０の外周の周りでそれぞれのＲＦエネルギー及びＤＣエネルギーの実質的に均一な分布を助長する適切な長さとすることができる。例えば、幾つかの実施形態では、フィード構造１１０は、約１インチから約１２インチの長さ、又は４インチの長さとすることができる。幾つかの実施形態では、本体は、少なくとも約１：１の内径に対する長さの比を有することができる。少なくとも１：１又はそれ以上の比を与えることによって、フィード構造１１０からの一層均一なＲＦ送出が可能になる（すなわち、ＲＦエネルギーは、フィード構造の周りに一層均一に分布して、ＲＦ結合はフィード構造１１０の真の中心点に近づく）。フィード構造１１０の内径（すなわち中央開口部１１５の直径）は、可能な限り小さくすることができ、例えば、約１インチから約６インチ、又は約４インチの直径とすることができる。小さな内径を与えることによって、フィード構造１１０を長くすることなく、ＩＤに対する長さの比の改善が容易になる。

本体１１２の第２の端部１１６は、ソース分散プレート１２２に結合される。ソース分散プレートは、ソース分散プレート１２２を貫通して配置され、本体１１２の中央開口部と位置合わせされた孔１２４を含む。ソース分散プレート１２２は、フィード構造１１０からＲＦエネルギー及びＤＣエネルギーを導通させる適切な導電材料から製作することができる。

ソース分散プレート１２２は、導電部材１２５を介してターゲット１０６に結合することができる。導電部材１２５は、ソース分散プレート１２２の周縁部に隣接したソース分散プレート１２２のターゲット対向面１２８に結合された第１の端部１２６を有する管状部材とすることができる。更に、導電部材１２５は、ターゲット１０６の周縁縁部に隣接したターゲット１０６のソース分散プレート対向面１３２（又はターゲット１０６のバックプレート１４６）に結合された第２の端部１３０を含む。

キャビティ１３４は、導電部材１２５の内側対向壁、ソース分散プレート１２２のターゲット対向面１２８、及びターゲット１０６のソース分散プレート対向面１３２によって形成できる。キャビティ１３４は、ソース分散プレート１２２の孔１２４を介して本体１１２の中央開口部１１５に流体結合される。図１に例示して以下に説明するように、キャビティ１３４及び本体１１２の中央開口部１１５は、回転可能マグネトロン組立体１３６の１つ又はそれ以上の部分を少なくとも部分的に収容するために利用できる。幾つかの実施形態において、キャビティの少なくとも一部は、水（Ｈ２Ｏ）等の冷却流体で満たすことができる。

プロセスチャンバ１００のリッド外面を覆うために、接地シールド１４０を設けることができる。接地シールド１４０は、例えば、チャンバ本体の接地接続を介して接地に結合することができる。接地シールド１４０は、フィード構造１１０が、接地シールド１４０を貫通してソース分散プレート１２２に結合することを可能にする中央開口部を有する。接地シールド１４０は、アルミニウム、銅等の任意の適切な導電材料を含むことができる。接地シールド１４０と、分散プレート１２２の外面、導電部材１２５、及びターゲット１０６（及び／又はバックプレート１４６）との間には、ＲＦエネルギー及びＤＣエネルギーが接地に直接送られることを防止する絶縁間隙１３９が設けられる。絶縁間隙には、空気、又はセラミック、プラスチック等の任意の他の適切な誘電体材料を満たすことができる。

幾つかの実施形態では、フィード構造１１０の本体１１２及び下側部分２０４の周りに接地カラー１４１を配置することができる。接地カラー１４１は、接地シールド１４０に結合され、接地シールド１４０の一体部分とすること、又はフィード構造１１０の接地をもたらすために接地シールドに結合される別体部分とすることができる。接地カラー１４１は、アルミニウム又は銅等の適切な導電材料から作ることができる。幾つかの実施形態では、接地カラー１４１の内径とフィード構造１１０の本体１１２の外径との間に設けられる間隙は、最小限に保つことができ、電気絶縁を与えるのに十分なものとすることができる。間隙はプラスチック又はセラミック等の絶縁材料で満たすこと、又は空隙とすることができる。接地カラー１４１は、ＲＦフィードと本体１１２との間のクロストークを防止するので、プラズマ、及び処理の均一性が改善される。

ＲＦエネルギー及びＤＣエネルギーが接地に直接送られるのを防止するために、ソース分散プレート１２２と接地シールド１４０との間に絶縁プレート１３８を配置することができる。絶縁プレート１３８は、フィード構造１１０が絶縁プレート１３８を貫通してソース分散プレート１２２に結合することを可能にする中央開口部を有する。絶縁プレート１３８は、セラミック、プラスチック等の適切な誘電体材料を含むことができる。もしくは、絶縁プレート１３８の代わりに空隙を設けることができる。絶縁プレートの代わりに空隙を設ける実施形態では、接地シールド１４０は、接地シールド１４０上に配置される何らかの構成要素を支持するのに構造的に十分しっかりしたものとすることができる。

ターゲット１０６は、チャンバの接地された導電性側壁（幾つかの実施形態ではアダプタ１４２と呼ぶ）上に誘電体絶縁体１４４を介して支持できる。幾つかの実施形態では、チャンバの接地された導電性側壁又はアダプタ１４２は、アルミニウムから製作することができる。ターゲット１０６は、スパッタリング時に基板１０４上に堆積する金属又は酸化金属等の材料を含む。幾つかの実施形態では、バックプレート１４６は、ターゲット１０６のソース分散プレート対向面１３２に結合することができる。バックプレート１４６は、ＲＦ電力及びＤＣ電力を、バックプレート１４６を介してターゲット１０６に結合することができるように、銅−亜鉛、銅−クロム等の導電材料、又はターゲットと同じ材料を含むことができる。もしくは、バックプレート１４６は非導電性とすることができ、ターゲット１０６のソース分散プレート対向面１３２を導電部材１２５の第２の端部１３０に結合するための電気的フィードスルー部等の導電要素（図示せず）を含むことができる。バックプレート１４６は、例えば、ターゲット１０６の構造的な安定性を改善するために設けることができる。

基板支持ペデスタル１０２は、ターゲット１０６の主面に対向する材料受け取り面を有し、スパッタ被覆することになる基板１０４を、ターゲット１０６の主面に対向する平面位置に支持する。基板支持ペデスタル１０２は、基板１０４をプロセスチャンバ１００の中心領域１４８で支持する。中心領域１４８は、処理時の基板支持ペデスタル１０２の上方領域（例えば、処理位置にある場合のターゲット１０６と基板支持ペデスタル１０２との間）として規定される。

幾つかの実施形態では、基板支持ペデスタル１０２は、底部チャンバ壁１５２に結合された蛇腹１５０によって垂直に移動可能であり、基板１０４を、チャンバ１００を処理する下側部分のロードロックバルブ（図示せず）を介して基板支持ペデスタル１０２上に移送した後に堆積位置又は処理位置まで上昇させることができる。ガス供給源１５４から質量流量コントローラ１５６を経由してチャンバ１００の下側部分に、１つ又はそれ以上の処理ガスを供給することができる。プロセスチャンバの内部を排気してプロセスチャンバ１００内を所望の圧力に維持することを容易にするために、排気口１５８を設けること及び弁１６０を介してポンプ（図示せず）に接続することができる。

基板支持ペデスタル１０２にＲＦバイアス電源１６２を結合して基板１０４上に負のＤＣバイアスを生じさせることができる。更に、幾つかの実施形態では、処理時に基板１０４上に負のＤＣ自己バイアスを形成することができる。例えば、ＲＦバイアス電源１６２によって供給されるＲＦ電力は、約２ＭＨｚから約６０ＭＨｚの周波数の範囲とすることができ、例えば、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、又は６０ＭＨｚ等の非限定的周波数を用いることができる。他の用途において、基板支持ペデスタル１０２は、接地すること又は電気的浮遊状態のままとすることができる。例えば、ＲＦバイアス電力が望ましくない用途において、基板１０４上の電圧を調節するために、基板支持ペデスタルに静電容量調整器１６４を結合することができる。

ターゲット１０６の背面（例えば、ソース分散プレート対向面１３２）に隣接して回転可能マグネトロン組立体１３６を配置することができる。回転可能マグネトロン組立体１３６は、ベースプレート１６８で支持される複数の磁石１６６を含む。ベースプレート１６８は、チャンバ１００及び基板１０４の中心軸と一致する回転シャフト１７０に連結される。マグネトロン組立体１３６を回転駆動するために、回転シャフト１７０の上端部にモータ１７２を結合することができる。磁石１６６は、電子を捕捉して局所プラズマ密度を高め、結果的にスパッタリング率を高めるために、チャンバ１００内にターゲット１０６面に対して略平行に隣接した磁場を生成する。磁石１６６は、チャンバ１００の上部の周りに電磁場を生成し、磁石１６６は、処理プラズマ密度に影響を与える電磁場を回転させてターゲット１０６を一層均一にスパッタリングするために回転する。例えば、回転シャフト１７０は、毎分約０から約１５０回転することができる。

幾つかの実施形態では、チャンバ１００は、アダプタ１４２の突出部１７６に結合したプロセスキットシールド１７４を更に含むことができる。結果的に、アダプタ１４２は、アルミニウムのチャンバ側壁１０８にシールされて接地される。概して、プロセスキットシールド１７４は、アダプタ１４２の壁に沿って下向きに延び、チャンバ壁１０８に沿って基板支持ペデスタル１０２の上面の下方に下向きに延び、基板支持ペデスタル１０２の上面に達するまで上向きに戻る（例えば、底部でＵ字形部１８４を形成する）。もしくは、プロセスキットシールドの最底部はＵ字形である必要はなく、任意の適切な形状とすることができる。基板支持ペデスタル１０２が下方の載架位置にある場合、カバーリング１８６は、プロセスキットシールド１７４の上向きに延びるリップ上部に載るが、基板支持ペデスタル１０２をスパッタリング堆積から保護するために、基板支持ペデスタル１０２が上方の堆積位置にある場合、カバーリング１８６は、基板支持ペデスタル１０２の外周部に載る。追加の堆積リング（図示せず）を用いて基板１０４の外周部を堆積から保護することができる。プロセスキットシールド１７４の実施形態は、本発明に従って以下に説明する。

幾つかの実施形態では、１つ又はそれ以上の熱伝達チャネル１７８をアダプタ１４２内に（図示せず）又はこれに隣接して設けて、アダプタ１４２に熱を伝達すること、及び／又はアダプタ１４２から熱を伝達することができる。１つ又はそれ以上の熱伝達チャネル１７８は、１つ又はそれ以上の熱伝達チャネル１７８を経由して熱伝達流体を循環させることができる熱伝達流体供給源１８０に結合することができる。幾つかの実施形態では、熱伝達流体は、水等の冷却剤又は他の適切な冷却剤とすることができる。熱伝達流体供給源１８０は、アダプタ１４２への熱伝達又はアダプタ１４２からの熱伝達を容易にするために、熱伝達流体を所望の温度又はほぼその温度に維持することができる。好都合には、アダプタ１４２の温度を制御することでプロセスキットシールド１７４の温度制御が容易になる。例えば、処理時にプロセスキットシールド１７４から熱を除去することで、チャンバの処理状態と休止状態又は停止状態との間でのプロセスキットシールド１７４の温度勾配が低くなるので、プロセスキットシールド１７４と、プロセスキットシールド１７４上に存在し得る何らかの堆積材料との熱膨張係数の不一致に起因して生じる場合がある粒子の発生が低減する。

幾つかの実施形態では、基板支持ペデスタル１０２とターゲット１０６との間に磁場を選択的に与えるために、チャンバ１００の周りに磁石１９０を配置することができる。例えば、図１に示すように、磁石１９０は、チャンバ壁１０８の外側の周りで、処理位置にある場合の基板支持ペデスタル１０２の僅か上方の領域に配置できる。幾つかの実施形態では、磁石１９０は、アダプタ１４２に隣接して配置する等、追加的に又は代替的に他の場所に配置できる。磁石１９０は電磁石とすることができ、電磁石によって発生する磁場の大きさを制御するために電源（図示せず）に接続できる。

図２は、本発明の幾つかの実施形態によるプロセスキットシールド１７４の概略断面図を示す。プロセスキットシールド１７４は、上側部分２０４と下側部分２０６とを有する一体化された金属本体２０２を含む。プロセスキットシールド１７４は、例えば、複数の部品から形成されるプロセスキットシールド等の追加的な除外するために一体化された金属本体２０２を有することができる。残念ながら、プロセスキットシールドを一体化された金属本体２０２で形成することで、金属部分とターゲット１０６との間のアーク放電を防止するために、プロセスキットシールドの金属部分とターゲット１０６との間にプロセスキットシールドのセラミック部分を有するという選択肢をもはや利用できない。しかしながら、本発明者らは、プロセスキットシールド１７４の上側部分２０４とターゲット１０６との間のアーク放電は、上側部分２０４のターゲット対向面２１０、２１２の間に形成される間隙２０８の距離を大きくすることで制限できることを発見した。幾つかの実施形態では、間隙２０８の距離は、約０．２５ｍｍから約４ｍｍの間、又は約２ｍｍとすることができる。ターゲット１０６とターゲット対向面２１０、２１２との間に形成される間隙２０８は同じでもよく又は異なっていてもよい。

一体化された金属本体２０２は、チタン（Ｔｉ）堆積処理、窒化チタン（ＴｉＮ）堆積処理、タングステン（Ｗ）堆積処理、窒化タングステン（ＷＮ）堆積処理、銅（Ｃｕ）堆積処理、又はアルミニウム（Ａｌ）堆積処理等のＲＦ−ＰＶＤ処理と相性のよい任意の適切な金属で形成できる。例えば、一体化された金属本体２０２は、ステンレス鋼、アルミニウム、チタン、アルミニウムシリコン、銅、又はこれらの組み合わせを含むことができる。更に、例えば、処理時に表面上に形成され得る薄膜が表面に良好に付着してプロセスチャンバ内の基板処理時に剥離しないように、一体化された金属本体２０２の表面を被覆体で被覆できる。例えば、被覆体は、アルミニウム又はチタンのアークスプレー法、又は任意の適切な方法で形成できる。更に、被覆体の表面粗さは、処理時に被覆体上に形成される何らかの薄膜が、剥離して処理中の基板を汚染する可能性が僅かであるように、約７００マイクロインチから約１５００マイクロインチの平均粗度（Ｒａ）の範囲とすることができる。

例えば、従来のプロセスキットシールドのセラミック部に取って代わる上側部分２０４は、ターゲット１０６の表面と上側部分２０４のターゲット対向面２１０、２１２との間でアーク放電が制限されるように、間隙２０８によってターゲット１０６の表面から離間される。しかしながら、本発明者らは、間隙２０８の距離がターゲット１０６とターゲット対向面２１０、２１２との間のアーク放電を制限又は解消するのに十分である場合には、間隙２０８の距離は、ターゲット材料の粒子がターゲット対向面２１２（例えば、上側部分２０４の上面）等の水平面に集積するのに十分であることを発見した。従って、幾つかの実施形態では、間隙２０８の距離は、ターゲット１０６の表面とプロセスキットシールドの上側部分２０４のターゲット対向面２１０、２１２との間のアーク放電をバランスさせるように最適化できる。

もしくは、図３Ａ−３Ｂに示すように、ターゲット対向面の１つ又はそれ以上は、アーク放電を制限するのに適した間隙距離を維持しながら粒子形成を制限するように構成することができる。例えば、図３Ａ−３Ｂに示すように、ターゲット対向面２１０は、起伏のあるターゲット対向面３０２に置換できる。起伏のあるターゲット対向面３０２は、粒子がターゲット対向面２１２上へ集積することを制限するために又はターゲット対向面２１２上への材料の低エネルギー堆積を制限するために、任意の適切に成形された起伏のある表面をもつことができる。起伏のあるターゲット対向面３０２は、直接的な見通し線を制限するか又は曲がりくねった経路を作り出すことができるので、ターゲット材料の粒子又はターゲット材料の低エネルギー堆積は、プロセスキットシールド１７４の上側部分の水平ターゲット対向面２１２に到達しないであろう。例えば、幾つかの実施形態では、図３Ａに示すように、起伏のあるターゲット対向面３０２は、略内向きに、例えばターゲット１０６に向かって延びることができる。もしくは、幾つかの実施形態では、図３Ｂに示すように、起伏のあるターゲット対向面３０２は、略外向きに、例えばターゲット１０６から離れるように延びることができる。起伏のあるターゲット対向面３０２には他の幾何学的形状を使用できる。

更に、幾つかの実施形態では、図３Ａ−３Ｂに示すように、起伏のあるターゲット対向面３０２に隣接するターゲットの表面３０４は、起伏のあるターゲット対向面３０２の起伏のある形状と略一致するように成形することができる。もしくは、図３Ｃに示すように、起伏のあるターゲット対向面３０２に隣接するターゲット１０６の表面は、起伏のあるターゲット対向面３０２の起伏のある形状と一致するように起伏を付ける必要はない。

図２に戻ると、一体化された本体２０２の下側部分２０６は、カバーリング１８６と接触するリップ組立体２１４を含む。例えば、リップ組立体２１４は、一体化された金属本体２０２の下側部分２０６の下側縁部２１８から内向きに延びる下面２１６を含むことができる。前述のように、下面２１６は、図１に例示したＵ字形部分１８４等の任意の適切な形状とすることができる。リップ組立体２１４は、下面２１６の内側縁部２２２の周囲に配置され、下面の内側縁部から、一体化された金属本体２０２の上側部分２０４に向かって上方に延びるリップ２２０を含む。幾つかの実施形態では、リップ２２０は、カバーリング１８６に隣接して下向きに延びる内側リップ２２４と外側リップ２２６との間で上方に延びることができる。

カバーリング１８６の内側及び外側のリップ２２４、２２６の長さ、並びにリップ２２０の長さは、プロセスチャンバ１００で行われる処理の種類に応じて様々である。例えば、約１ｍＴｏｒｒから約５００ｍＴｏｒｒの範囲の圧力での高圧処理では、基板支持体の移動が制限を受ける場合がある。従って、高圧処理では、リップ２２０の長さは約１インチとすることができる。更に、高圧処理時の基板支持体の移動範囲は、約１５ｍｍ又はそれ以下とすることができる。内側及び外側のリップ２２４、２２６の長さは、リップ２２０との重複状態を維持しながら、基板支持体の移動範囲をカバーするのに十分な任意の適切な長さとすることができる。リップ２２０と少なくとも外側リップ２２６との間の最小重複代は約０．２５インチとすることができる。

幾つかの実施形態では、例えば、圧力が約１ｍＴｏｒｒから約５００ｍＴｏｒｒの範囲の低圧処理時には、リップ２２０並びに内側及び外側のリップ２２４、２２６は、高圧処理時よりも短くすることができる。例えば、低圧処理では、リップ２２０の長さは、約０インチから約５インチの範囲とすること、又は２．２インチとすることができる。更に、幾つかの実施形態では、低圧処理時の基板支持体の移動範囲は、約４０ｍｍ（約１．５７インチ）又はそれ以下とすることができる。内側及び外側のリップ２２４、２２６の長さは、リップ２２０との重複状態を維持しながら、基板支持体の移動範囲をカバーするのに十分な任意の適切な長さとすることができる。リップ２２０と少なくとも外側リップ２２６との間の最小重複代は、約０インチから約５インチとすることができる。

更に、図３Ｄに例示すように、プロセスキットシールド１７４は、リップ２２０の内側リップ対向面の周りに配置された複数の位置調整デバイス３０６（図３Ｄには１つの位置調整デバイスのみを示す）を含むことができる。例えば、位置調整デバイス３０６は、リップ２２０が、カバーリング１８６の外側リップ２２６と接触するように位置調整することができる。例えば、リップ２２０は、外側リップ２２６と接触するように好都合に位置調整して、リップ２２０と外側リップ２２６との間に良好なシールを形成して処理容積等の内部圧力を維持することができる。幾つかの実施形態では、カバーリング１８６とプロセスキットシールド１７４との間に均一な間隙を形成するために、位置調整デバイス３０６は、カバーリング１８６とプロセスキットシールド１７４との間に好都合に同心性をもたらすことができる。均一な間隙により、チャンバの下側部分から供給できる任意ガスのより均一な流動コンダクタンスがもたらされる。

幾つかの実施形態では、位置調整デバイス３０６の各々は、本体３０８及びボール３１０を含むことができる。本体は、ステンレス鋼、アルミニウム等を含むことができる。本体３０８は、ボール３１０を保持するために利用でき、ボールは、カバーリング１８６の内側リップ２２４の表面と接触する。ボール３１０は、内側リップ２２４との接触時の剥離を防止するために、硬質材料、例えば、サファイア、ステンレス鋼、アルミナ等から形成できる。もしくは、ボール３１０は、カバーリング１８６の外側リップ２２６の表面に接触することができる。

図２に戻ると、プロセスキットシールド１７４は、アダプタ１４２に係止することができる。例えば、アダプタ１４２は、上側部分１４２Ａと下側部分１４２Ｂとを含むことができる（上側アダプタ及び下側アダプタとも呼ぶ）。一体化された金属本体２０２の上側部分２０４は、アダプタ１４２の上側部分１４２Ａに載せることができる。上側部分２０４は、上側部分２０４の周りに配置される複数の孔２２８（図２には１つの孔２２８だけを示す）を含み、ねじ、ボルト等が貫通して、アダプタ１４２の上側部分１４２Ａに対して一体化された金属本体２０２を固定するようになっている。同様に、アダプタ１４２の上側部分１４２Ａは、孔２２８に隣接する複数の孔２３０を含み、ねじ、ボルト等が貫通する。例えば、孔とねじ、ボルト等の隣接するねじ山の間に捕捉されることになるガスに起因する、実質的な漏れの可能性を制限するために、孔２２８、２３０は、ねじ山がなくてもよい。更に、アダプタ１４２は、アダプタ１４２Ａの上方からねじ、ボルト等を受け入れるために、一体化された本体２０２の周りに配置される各孔２３０の下に配置される、１つ又はそれ以上の係止デバイス１４３を含む。幾つかの実施形態では、１つの係止デバイスを設けること、及び環状プレートとすることができる。各係止デバイス１４３は、ねじ、ボルト等を受け入れるのに適したステンレス鋼又は他の硬質材料を含むことができる。各係止デバイス１４３は、ねじ、ボルト等を固定するためのねじ山部を含む。

本明細書では、プロセスチャンバ内での粒子低減を改善するための装置を提供する。本発明のプロセスキットシールドは、プロセスキットシールドとターゲットとの間のアーク放電を制限しながら、ＲＦ−ＰＶＤ処理時のプロセスキットシールド表面上での粒子形成を好都合に低減できる。

前述は、本発明の実施形態を対象としているが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他の別の実施形態を考え出すことができる。

１０６ ターゲット
１４４ 誘電体絶縁体
１４６ バックプレート
２０４ プロセスキットシールドの上側部分
３０２ 起伏のあるターゲット対向面
３０４ 起伏のあるターゲット対向面に隣接するターゲット表面

Claims (15)

1. 上側部分と下側部分とを有する一体化された金属本体であって、前記一体化された金属本体を貫通して設けられる開口を有する一体化された金属本体を備えるプロセスキットシールドであって、前記上側部分は、物理蒸着チャンバのターゲットの周りに配置され、そこから離間して配置されるように構成される開口対向面を有し、前記開口対向面は、前記物理蒸着チャンバの前記ターゲットからのターゲット材料のスパッタリング時に、前記一体化された金属本体の前記上側部分の上面への粒子堆積を制限するように構成される、プロセスキットシールド。
2. 前記一体化された金属本体は、
   前記一体化された金属本体の前記下側部分の下側縁部から前記開口部内に内向きに延びる下面と、
   前記下面の内側縁部の周りに配置され、前記下面の内側縁部から前記一体化された金属本体の前記上側部分に向かって上方に延びるリップと、
   を更に備える、請求項１に記載のプロセスキットシールド。
3. 前記プロセスキットシールドの前記リップの頂部に配置されるカバーリングに接触する場合に、前記プロセスキットシールドを位置調整するために、前記リップの内向き対向面の周りに配置される複数の位置調整デバイスを更に備える、請求項２に記載のプロセスキットシールド。
4. 前記上側部分の前記開口対向面は、起伏のある表面を有する、請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のプロセスキットシールド。
5. 前記起伏のある表面は、前記ターゲットの同様に起伏のある表面に対応するように構成される、請求項４に記載のプロセスキットシールド。
6. 前記起伏のある表面の中心部分は、前記起伏のある表面の残部に対して内向きに延びるか、又は前記起伏のある表面の中心部分は、前記起伏のある表面の残部に対して外向きに延びる、請求項４に記載のプロセスキットシールド。
7. 基板を処理するための装置であって、
   処理容積と非処理容積とを有するプロセスチャンバと、
   前記プロセスチャンバ内に配置される基板支持体と、
   前記プロセスチャンバ内で前記基板支持体に対向して配置されるターゲットと、
   前記プロセスチャンバ内に配置され、前記処理容積を前記非処理容積から分離するプロセスキットシールドと、
   を備え、
   前記プロセスキットシールドは、上側部分と下側部分とを有する一体化された金属本体を備え、前記基板支持体と前記ターゲットとの間の前記一体化された金属本体の内側容積部内に形成される処理容積を有し、前記上側部分は、前記ターゲットの周りに配置され、そこから離隔して配置されるように構成される処理容積対向面を有し、前記処理容積対向面は、前記ターゲットからのターゲット材料のスパッタリング時に、前記一体化された金属本体の前記上側部分の上面への粒子堆積を制限するように構成される、装置。
8. 前記プロセスキットシールドの前記一体化された金属本体は、
   前記一体化された金属本体の前記下側部分の下側縁部から前記開口部内に内向きに延びる下面と、
   前記下面の内側縁部の周りに配置され、前記下面の内側縁部から前記一体化された金属本体の前記上側部分に向かって上方に延びるリップと、
   を備え、本装置は、前記基板支持体の頂部に移動可能に配置されるカバーリングを更に備え、前記カバーリングは、前記一体化された金属本体の前記下面に向かって延びる第２のリップを有し、前記第２のリップは、前記一体化された金属本体の前記リップの回りに配置され、前記一体化された金属本体の前記リップの外面に沿って選択的に移動可能である、請求項７に記載の装置。
9. 前記プロセスキットシールドを前記カバーリングの前記第２のリップと位置調整して、前記プロセスキットシールドの前記リップと前記カバーリングの前記第２のリップとの間の隙間を規定するために、前記リップの内向き対向面と前記第２のリップとの間に配置される複数の位置調整デバイスを更に備える請求項８に記載の装置。
10. 前記間隙の厚さは実質的に均一である、請求項９に記載の装置。
11. 前記プロセスチャンバは側壁を更に備え、前記プロセスキットシールドは、前記チャンバ内で前記側壁によって支持され、前記側壁は接地された導電材料である、請求項７から１０のいずれかに記載の装置。
12. 前記プロセスチャンバは、
    側壁と、
    処理時に前記プロセスキットシールドの温度を制御するために、前記プロセスキットシールドに隣接して前記側壁内に配置される１つ又はそれ以上の熱伝達チャネルと、
    を更に備え、前記プロセスキットシールドは前記チャンバ内で前記側壁によって支持される、請求項７から１０のいずれかに記載の装置。
13. 前記上側部分の前記処理容積対向面は、起伏のある表面を有する、請求項７から１０のいずれかに記載の装置。
14. 前記起伏のある面は、前記ターゲットの同様に起伏のある表面に対応するように構成される、請求項１３に記載の装置。
15. 前記起伏のある表面の中心部分は、前記起伏のある表面の残部に対して内向きに延びるか、又は前記起伏のある表面の中心部分は、前記起伏のある表面の残部に対して外向きに延びる、請求項１３に記載の装置。

Images