JP2022515723A - Ｐｖｄチャンバのための縦長の堆積リングを有するプロセスキット - Google Patents

Abstract

プロセスキットの実施形態が、本明細書に提供される。いくつかの実施形態では、プロセスキットは、基板支持体上に配置されるように構成された堆積リングを含み、堆積リングは、基板支持体の下側棚部上に静止するように構成された環状バンドであり、上面および下面を有し、下面が、半径方向内側部分と半径方向外側部分との間に段を含む、環状バンドと、環状バンドの上面から環状バンドの内面の近傍で上方に延びる内側リップであって、環状バンドの上面と内側リップの上面の水平部分との間の深さが、約６．０ｍｍ～約１２．０ｍｍである、内側リップと、環状バンドの半径方向外方へ環状バンドの下に配置されたチャネルと、上方に延び、チャネルの半径方向外方に配置された外側リップとを含む。【選択図】 図２

Description

本開示の実施形態は、一般に、基板処理機器に関する。

物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバでは、処理体積を非処理体積から分離するために、プロセスキットシールドを使用することができる。時間が経つにつれて、プロセスキットシールドには、ＰＶＤチャンバで実行される堆積プロセスからの堆積材料が蓄積する。高堆積プロセスの場合、プロセスキット上の堆積蓄積は非常に大きくなり、その結果、堆積が基板の裏面まで達する可能性がある。その時点で、堆積物は基板の裏面に粘着または付着する可能性があり、それにより基板の取扱い上の問題をもたらし、基板の破損を招く可能性がある。そのようなプロセスキットシールドは、取り外して清浄なプロセスキットシールドに交換することができるが、プロセスキットシールド上に堆積する材料の急速な蓄積により、プロセスキットシールドを交換するためのダウンタイムがより頻繁になる。

したがって、本発明者らは、本明細書に開示する改善されたプロセスキットの実施形態を提供する。

プロセスキットの実施形態が、本明細書に提供される。いくつかの実施形態では、プロセスキットは、基板支持体上に配置されるように構成された堆積リングを含み、堆積リングは、基板支持体の下側棚部上に静止するように構成された環状バンドであって、上面および下面を有し、下面が、半径方向内側部分と半径方向外側部分との間に段を含み、段が、半径方向内側部分から半径方向外側部分へ下方に延びる、環状バンドと、環状バンドの上面から環状バンドの内面の近傍で上方に延びる内側リップであって、内側リップの内面および環状バンドの内面が、堆積リングの中心開口をともに形成し、環状バンドの上面と内側リップの上面の水平部分との間の深さが、約６．０ｍｍ～約１２．０ｍｍである、内側リップと、環状バンドの半径方向外方へ環状バンドの下に配置されたチャネルと、上方に延び、チャネルの半径方向外方に配置された外側リップとを含む。

いくつかの実施形態では、プロセスチャンバは、プロセスチャンバ内の内側体積を画定するチャンバ壁と、内側体積の上部区分内に配置されたターゲットと、内側体積内でターゲットとは反対の位置に配置された基板支持体と、一体型のプロセスキットシールドと、基板支持体上に配置されるように構成された堆積リングとを含む。堆積リングは、基板支持体の下側棚部上に静止するように構成された環状バンドであって、上面および下面を有し、下面が、半径方向内側部分と半径方向外側部分との間に段を含み、段が、半径方向内側部分から半径方向外側部分へ下方に延びる、環状バンドと、環状バンドの上面から環状バンドの内面の近傍で上方に延びる内側リップ２５０であって、内側リップの内面および環状バンドの内面が、堆積リングの中心開口をともに形成し、内側リップが、内側リップの外面の垂直部分から内側リップの内面まで約１．０ｍｍ～約２．０ｍｍの幅を有する、内側リップと、環状バンドの半径方向外方に配置されたチャネルと、上方に延び、チャネルの半径方向外方に配置された外側リップであって、スロットを含む外側リップとを含む。

いくつかの実施形態では、堆積リングは、基板支持体の下側棚部上に静止するように構成された環状バンドであって、上面および下面を有し、下面が、半径方向内側部分と半径方向外側部分との間に段を含み、段が、半径方向内側部分から半径方向外側部分へ下方に延びる、環状バンドと、環状バンドの上面から環状バンドの内面の近傍で上方に延びる内側リップであって、内側リップの内面および環状バンドの内面が、堆積リングの中心開口をともに形成し、内側リップが、内側リップの外面の垂直部分から内側リップの内面まで約１．０ｍｍ～約２．０ｍｍの幅を有し、環状バンドの上面と内側リップの上面の水平部分との間の深さが、約６．０ｍｍ～約１２．０ｍｍである、内側リップと、環状バンドの外面の近傍から下方に延びる第１の脚部と、第１の脚部の底部から半径方向外方に延びる第２の脚部と、第２の脚部から上方に延びる外側リップとを含み、第１の脚部、第２の脚部、および外側リップは、チャネルをともに画定する。

本開示の他のさらなる実施形態については、以下で説明する。

上記で簡単に要約し、以下でより詳細に論じる本開示の実施形態は、添付の図面に示す本開示の例示的な実施形態を参照することによって理解されよう。しかし、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容し得るため、添付の図面は本開示の典型的な実施形態のみを示し、したがって範囲の限定であると見なされるべきではない。

本開示のいくつかの実施形態によるプロセスチャンバの概略横断面図である。 本開示のいくつかの実施形態によるプロセスキットの概略横断面図である。 本開示のいくつかの実施形態による堆積リングの概略横断面図である。 本開示のいくつかの実施形態による堆積リングの等角図である。 本開示のいくつかの実施形態による堆積リングおよびクランプアセンブリの概略横断面図である。 本開示のいくつかの実施形態による堆積リングの上面図である。 本開示のいくつかの実施形態による堆積リングの底面図である。 本開示のいくつかの実施形態による堆積リングの正面図である。 本開示のいくつかの実施形態による堆積リングの背面図である。 本開示のいくつかの実施形態による堆積リングの左側面図である。 本開示のいくつかの実施形態による堆積リングの右側面図である。

理解を容易にするために、これらの図に共通の同一の要素を指すために、可能な限り同一の参照番号を使用した。これらの図は、原寸に比例して描かれておらず、見やすいように簡略化されていることがある。さらなる記載がなくても、一実施形態の要素および特徴は、他の実施形態にも有益に組み込むことができる。

プロセスキットおよびそのようなプロセスキットを組み込むプロセスチャンバの実施形態が、本明細書に提供される。いくつかの実施形態では、一体型のプロセスキットシールドを含むプロセスキット、および縦長の堆積リングが、本明細書に提供される。堆積リングは、堆積リング上の堆積材料の蓄積の増大を可能にすることが有利である。その結果、従来の堆積リングと比較したときほど迅速に、処理されている基板の裏側に堆積物が粘着しないため、この堆積リングは、洗浄前により多くのプロセスサイクルを受けることができる。堆積物が基板の裏側に粘着することに伴う問題をさらに緩和するために、堆積リング上の堆積物が基板の裏側に粘着した場合に堆積リングを押し下げるように、クランプアセンブリを提供することができる。その結果、クランプアセンブリは堆積リングが持ち上げられることを防止することから、基板の裏側への堆積物の粘着によって基板が持ち上げられることにより堆積リングが持ち上げられることに伴う損傷が回避されることが有利である。

図１は、本開示のいくつかの実施形態によるプロセスキットシールドを有するプロセスチャンバ１００（たとえば、ＰＶＤチャンバ）の概略横断面図を示す。本開示のプロセスキットシールドとの使用に好適なＰＶＤチャンバの例には、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から市販のＥＸＥＣＴＡ（商標）および他のＰＶＤ処理チャンバが含まれる。Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．または他の製造者からの他の処理チャンバも、本明細書に開示する本発明の装置から利益を得ることができる。

プロセスチャンバ１００は、内側体積１０８を密閉するチャンバ壁１０６を備える。チャンバ壁１０６は、側壁１１６、底壁１２０、および天井１２４を含む。プロセスチャンバ１００は、独立型のチャンバ、または複数のチャンバを含むプラットフォーム（図示せず）の一部とすることができ、そのようなプラットフォームは、様々なチャンバ間で基板１０４を移送する基板移送機構によって接続された１群の相互接続されたチャンバを有する。プロセスチャンバ１００は、基板１０４上へ材料をスパッタリング堆積させることが可能なＰＶＤチャンバとすることができる。スパッタリング堆積に好適な材料の非限定的な例には、アルミニウム、銅、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、タングステン、窒化タングステンなどの１つまたは複数が含まれる。

プロセスチャンバ１００は、基板支持体１３０を備え、基板支持体１３０は、基板１０４を支持するためのペデスタル１３４を備える。ペデスタル１３４は、プロセスチャンバ１００の上部区分内に配置されたスパッタリングターゲット１４０のスパッタリング面１３９に対して実質上平行な平面を有する基板支持面１３８を有する。ペデスタル１３４の基板支持面１３８は、処理中に所与の幅を有する基板１０４を支持するように設計される。基板１０４の幅は、基板１０４が円形の場合は直径、または基板が正方形／長方形の場合は幅とすることができる。ペデスタル１３４は、静電チャックまたはヒータ（電気抵抗ヒータ、熱交換器、または他の好適な加熱デバイスなど）を含むことができる。動作の際、プロセスチャンバ１００の側壁１１６内の基板投入入口１４２を介して、基板１０４がプロセスチャンバ１００内へ導入され、基板支持体１３０上へ配置される。ロボットアームによる基板支持体１３０上への基板１０４の配置中、支持体持上げ機構によって、基板支持体１３０を上下させることができ、持上げフィンガアセンブリを使用して、基板支持体１３０上へ基板１０４を上下させることができる。ペデスタル１３４は、プラズマ動作中、電気浮遊電位で維持することができ、または接地することができる。

プロセスチャンバ１００はまた、図２および図３に示すように、プロセスキット１０２を含み、プロセスキット１０２は、たとえば部品の表面からスパッタリング堆積物を洗浄するため、浸食された部品を交換もしくは修理するため、またはプロセスチャンバ１００を他のプロセスに適合させるために、プロセスチャンバ１００から容易に取り外すことができる様々な部品を備える。プロセスキット１０２は、一体型のシールド１１０を含む。いくつかの実施形態では、一体型のシールド１１０は、スパッタリングターゲット１４０のスパッタリング面１３９および基板支持体１３０を取り囲むようなサイズの直径（たとえば、スパッタリング面１３９および基板支持体１３０の支持面より大きい直径）を有する円筒体１２６を含む。円筒体１２６は、スパッタリングターゲット１４０のスパッタリング面１３９の外縁部を取り囲む上部１２８と、基板支持体１３０を取り囲む下部１３２とを有する。上部１２８は、側壁１１６上に一体型のシールド１１０を支持するためのアダプタ区分１３６と、基板支持体１３０の周壁１１２の周りに配置するためのカバーリング区分１２２とを含む。プロセスキット１０２は、カバーリング区分１２２の下に配置された堆積リング、たとえば堆積リング１２５をさらに備える。堆積リング１２５は、基板支持体１３０の下側棚部１３５上に位置する。カバーリング区分１２２の底面は、堆積リング１２５と連係する。

堆積リング１２５は、図２および図３に示すように、基板支持体１３０の周壁１１２の周りに延びて周壁１１２を取り囲む環状バンド２１５を備える。環状バンド２１５は、上面２２０および下面２２６を含む。環状バンド２１５は、内面３０４および外面３０６を含む。いくつかの実施形態では、内面０３４から外面３０６までの距離は、約２０．０ｍｍ～約２３．０ｍｍである。上面２２０は略平坦であり、水平部分を含む。いくつかの実施形態では、環状バンド２１５は、外面３０６と上面２２０との間の境界面に第１の半径３１０を含む。いくつかの実施形態では、環状バンド２１５は、下面２２６と内面３０４との間の境界面に第２の半径３１２を含む。

環状バンド２１５の下面２２６は、半径方向内側部分３２２および半径方向外側部分３２４、ならびに半径方向内側部分３２２と半径方向外側部分３２４との間に位置する段３３８を含む。段３３８は、半径方向内側部分３２２から半径方向外側部分３２４へ下方に延びる。下面２２６の半径方向内側部分３２２は、基板支持体１３０の下側棚部１３５上に位置し、半径方向外側部分３２４は、下側棚部１３５を取り囲む。いくつかの実施形態では、上面２２０から下面２２６の半径方向内側部分３２２までの環状バンド２１５の厚さは、約２．０ｍｍ～約２．５ｍｍである。いくつかの実施形態では、上面２２０から下面２２６の半径方向外側部分３２４までの環状バンド２１５の厚さは、約３．７５ｍｍ～約４．７５ｍｍである。環状バンド２１５のうち、半径方向外側部分３２４に対応するより厚い外側部分は、環状バンド２１５のうち、半径方向内側部分３２２に対応するより薄い内側部分への追加の支持を提供することが有利である。いくつかの実施形態では、環状バンド２１５の内面３０４から段３３８（たとえば、半径方向内側部分３２２）までの距離は、約１０．０ｍｍ～約１３．０である。

内側リップ２５０は、上面２２０から環状バンド２１５の内面３０４の近傍で上方に延びる。内側リップ２５０は、基板支持体１３０の周壁１１２に対して実質上平行であり、したがって内側リップ２５０の内面３０８および環状バンド２１５の内面３０４は位置合わせされ、堆積リング１２５の中心開口をともに形成し、中心開口の幅は、基板１０４の所与の幅より小さい。中心開口は、堆積リング１２５の内径を画定することができる。

内側リップ２５０は、基板１０４の張出し縁部１１４の真下で終端する。内側リップ２５０は、処理中に基板支持体１３０のうち基板１０４によって覆われていない領域を保護するために、基板支持体１３０を取り囲む堆積リング１２５の内周を画定する。たとえば、内側リップ２５０は、周壁１１２上へのスパッタリング堆積物の堆積を低減させ、またはさらには完全に阻止するために、普通なら処理環境に露出されるはずの基板支持体１３０の周壁１１２を取り囲み、少なくとも部分的に覆う。スパッタリング堆積物を堆積リング１２５の露出表面から洗浄するために、基板支持体１３０を分解しなくても洗浄することができるように、堆積リング１２５を容易に取り外すことができることが有利である。堆積リング１２５はまた、励磁されたプラズマ種による浸食を低減させるために、基板支持体１３０の露出側面を保護する働きをすることができる。

内側リップ２５０は、外面３１４上へのスパッタリング堆積物の堆積を低減させるために、小さい幅を有することが有利である。いくつかの実施形態では、内側リップ２５０は、内側リップ２５０の外面３１４の垂直部分から内側リップ２５０の内面３０８まで約１．０ｍｍ～約２．０ｍｍの幅を有する。いくつかの実施形態では、内側リップ２５０の幅は、約１．４ｍｍ～約１．５ｍｍである。いくつかの実施形態では、外面３１４は、外面３１４のうち垂直に延びる部分と、環状バンド２１５の上面２２０のうち水平に延びる部分との間に、半径３１６を含む。半径は、外面３１４上へのスパッタリング堆積物の堆積を低減させるために、小さくすることができることが有利である。いくつかの実施形態では、半径は、約２．０ｍｍ～約３．０ｍｍである。いくつかの実施形態では、半径は、約２．４ｍｍ～約２．６ｍｍである。

堆積リング１２５は、環状バンド２１５の外面３０６の近傍から下方に延びる第１の脚部２１０をさらに含む。第２の脚部２６０が、第１の脚部２１０の底部３２０から半径方向外方に延びる。外側リップ２１４が、第２の脚部２６０から上方に延びる。第１の脚部２１０、第２の脚部２６０、および外側リップ２１４は、堆積リング１２５のチャネル２４０をともに画定する。

いくつかの実施形態では、環状バンド２１５の上面２２０と内側リップ２５０の上面３２６との間の深さ３４０が、少なくとも約８．０ｍｍの材料堆積物を収容するように構成される。たとえば、深さ３４０は、約６．０ｍｍ～約１２．０ｍｍとすることができる。いくつかの実施形態では、深さ３４０は、約７．０ｍｍ～約１０．０ｍｍとすることができる。いくつかの実施形態では、深さ３４０は、約７．０ｍｍ～約８．０ｍｍとすることができる。その結果、基板１０４の張出し縁部１１４の裏側への材料堆積物の付着が実質上低減され、または完全に解消される。いくつかの実施形態では、内側リップ２５０の上面３２６とペデスタル１３４の基板受取り面との間の距離は、約１．０ｍｍ～約２．０ｍｍである。より大きい深さ３４０を有する堆積リング１２５を収容するために、下側棚部１３５は、基板支持面１３８からさらに離れて配置される。堆積リング１２５の上面は、内側リップ２５０の上面３２６、内側リップ２５０の外面３１４、および上面２２０の水平部分を含む。堆積リング１２５の下面は、環状バンド２１５の下面２２６、第１の脚部２１０の半径方向内面、第２の脚部２６０の下面、および外側リップ２１４の半径方向外面を含む。

カバーリング区分１２２は、堆積リング１２５を少なくとも部分的に覆う。堆積リング１２５およびカバーリング区分１２２は、互いに協働して、基板支持体１３０の周壁および基板１０４の張出し縁部１１４上へのスパッタリング堆積物の形成を低減させる。いくつかの実施形態では、カバーリング区分１２２は、堆積リング１２５内のチャネル２４０と連係するように構成された突起２３０を含む。チャネル２４０の側壁は、外側リップ２１４の半径方向内面および第１の脚部２１０の半径方向外面によって画定される。チャネル２４０の底壁は、第２の脚部２６０の上面によって画定される。チャネル２１２は、内側リップ２５０の半径方向外方に配置される。外側リップ２１４は、チャネル２１２の半径方向外方に配置される。外側リップ２１４は、カバーリング区分１２２内の対応する凹み２１６と連係するように構成される。いくつかの実施形態では、半径方向内面から半径方向外面までの外側リップ２１４の幅は、約２．０ｍｍ～約３．０ｍｍである。いくつかの実施形態では、外側リップ２１４の上面３４２は、環状バンドの下面２２６の下に配置される。

図４は、本開示のいくつかの実施形態による堆積リングの等角図を示す。堆積リング１２５は、堆積リング１２５と基板支持体１３０との間の間隙を最小にして、基板支持体１３０を取り囲むようなサイズであることが有利である。いくつかの実施形態では、堆積リング１２５の内径は、約２８５．０ｍｍ～約３００．０ｍｍである。いくつかの実施形態では、堆積リング１２５の内径は、約２９０．０ｍｍ～約２９５．０ｍｍである。いくつかの実施形態では、堆積リング１２５の外径は、約３１５．０ｍｍ～約３３５．０ｍｍである。いくつかの実施形態では、堆積リング１２５の外径は、約３２０．０ｍｍ～約３３０．０ｍｍである。いくつかの実施形態では、堆積リング１２５は、内側リップ２５０の内面３０８から半径方向内方に突出するタブ４０４を含み、タブ４０４は、基板支持体１３０の対応する凹み内に保持されるように構成され、それにより基板支持体１３０に対して堆積リング１２５を位置合わせし、基板支持体１３０に対する堆積リング１２５の回転を防止することが有利である。いくつかの実施形態では、タブ４０４は、互いから等距離に位置決めされた３つのタブである。いくつかの実施形態では、外側リップ２１４は、スロット４０８を含む。図４に示すように、外側リップ２１４は、堆積リング１２５の周りで互いに反対の位置に配置された２つのスロット４０８を含む。スロット４０８は、図５に関して後述するように、クランプアセンブリ５００を各々受け取るように構成される。

いくつかの実施形態では、プロセスキット１０２は、材料堆積物および堆積リング１２５が基板１０４の張出し縁部１１４の裏側に付着することをさらに有利に防止するためのクランプアセンブリ５００をさらに含むことができる。図５は、本開示のいくつかの実施形態による堆積リング１２５およびクランプアセンブリ５００の概略横断面図を示す。スロット４０８は各々、対応するクランプアセンブリ５００を有する。クランプアセンブリ５００は、堆積リング１２５を締め付けるためのベースプレート５０２およびクランプ５０４を含む。ベースプレート５０２は、基板支持体１３０（たとえば、ペデスタル１３４の底面）に結合される。クランプ５０４は、ベースプレート５０２の開口５１６内に配置される。クランプ５０４は、シャフト５１８と、シャフト５１８の頂部から半径方向外方に延びるタブ５２０とを含む。タブ５２０は、堆積リング１２５が上昇することを防止するために、堆積リング１２５のスロット４０８の下面上に静止するように構成される。クランプ５０４は、ベースプレート５０２に結合することができる。たとえば、クランプ５０４は、ねじまたはボルトを介してベースプレート５０２に結合することができる。いくつかの実施形態では、クランプ５０４は、ベースプレート５０２に回転可能に結合される。いくつかの実施形態では、クランプ５０４は、タブ５２０をスロット４０８から出し入れするために、ベースプレート５０２に対して上下させることができる。

いくつかの実施形態では、クランプアセンブリ５００は、ベースプレート５０２の上面上に静止するブラケット５１２およびブッシング５１０を含む。ブッシング５１０は、ブラケット５１２の中心開口５１４およびベースプレート５０２の開口５１６内に配置される。ブラケット５１２は隆起部分を含み、隆起部分は、中心開口５１４から半径方向内方に延びてブッシング５１０に張り出す段を含む。段は、ブッシング５１０がベースプレート５０２に対して持ち上げられることを防止するように構成される。ベースプレート５０２の下に、開口５１６の直径より大きい外径を有するワッシャ５０８が配置される。ワッシャ５０８をクランプ５０４に固定してクランプ５０４をベースプレート５０２に結合するために、ワッシャ５０８の下にファスナ５０６が配置される。ワッシャ５０８およびタブ５２０は、クランプ５０４をベースプレート５０２に結合しながら、クランプ５０４が開口５１６内で回転すること、およびベースプレート５０２に対して上下すること（たとえば、垂直運動）を可能にするように構成される。クランプ５０４は、堆積リング１２５の取外しを可能にするために、上昇、回転、および下降させることができる。

堆積リング１２５は、従来の堆積リングと比較するとより多くの材料堆積物を収容するように構成されているが、所期の厚さの材料堆積物が堆積リング１２５上に蓄積した後に堆積リング１２５が洗浄されなかった場合、材料堆積物は基板１０４の張出し縁部１１４の裏側に付着する。その結果、基板１０４が基板支持体１３０から持ち上げられたとき、堆積リング１２５も基板１０４とともに持ち上げられる。不適切な使用によって堆積リング１２５が持ち上げられることを防ぐために、クランプアセンブリ５００は、堆積リング１２５と連係して、堆積リングの垂直運動を防止するように構成され、したがって堆積リング１２５が基板１０４とともに持ち上げられることによって引き起こされる基板１０４または堆積リング１２５の損傷を回避することが有利である。

一体型のシールド１１０は、基板支持体１３０および基板支持体１３０の外周に面するスパッタリングターゲット１４０のスパッタリング面１３９を取り囲む。一体型のシールド１１０は、プロセスチャンバ１００の側壁１１６を覆い隠して、スパッタリングターゲット１４０のスパッタリング面１３９から生じるスパッタリング堆積物が、一体型のシールド１１０の後ろの部品および表面上へ堆積するのを低減させる。たとえば、一体型のシールド１１０は、基板支持体１３０、基板１０４の張出し縁部１１４、プロセスチャンバ１００の側壁１１６および底壁１２０の表面を保護することができる。

アダプタ区分１３６は、一体型のシールド１１０を支持しており、プロセスチャンバ１００の側壁１１６の周りで熱交換器として働くことができる。いくつかの実施形態では、熱伝達媒体を流すように、上部１２８内に熱伝達チャネル１５２が配置される。いくつかの実施形態では、熱伝達チャネル１５２は、アダプタ区分１３６内に配置される。一体型のシールド１１０は単体構造であるため、熱伝達チャネル１５２を通って流れる熱伝達媒体は、一体型のシールド１１０のうちシールドおよびカバーリング（すなわち、それぞれ円筒体１２６およびカバーリング区分１２２）に対応する区域を直接冷却／加熱する。さらに、一体型のシールド１１０の単体構造により、以前はアダプタを介して熱伝達供給へ間接的に結合された熱伝達媒体供給１８０を、シールドに直接結合することが可能になることが有利である。熱伝達媒体供給１８０は、所望のシールド温度を維持するのに十分な流量で、熱伝達チャネル１５２を介して熱伝達媒体を流すことができる。

図２に戻ると、一体型のシールド１１０により、一体型のシールド１１０からの改善された熱伝達が可能になり、シールド上に堆積した材料にかかる熱膨張応力が低減される。一体型のシールド１１０のいくつかの部分は、基板処理チャンバ内に形成されるプラズマへの露出によって過度に加熱される可能性があり、その結果、シールドの熱膨張が生じ、シールド上に形成されたスパッタリング堆積物がシールドから剥がれて基板１０４上に落下し、基板１０４を汚染する可能性がある。アダプタ区分１３６および円筒体１２６の単体構造の結果、アダプタ区分１３６と円筒体１２６との間の熱伝導率が改善される。

いくつかの実施形態では、一体型のシールド１１０は、単体の材料から作られた単体構造を構成する。たとえば、一体型のシールド１１０は、ステンレス鋼またはアルミニウムから形成することができる。一体型のシールド１１０の単体構造は、完全なシールドを構成するために２つまたは３つの別個の部品を含むことが多いシールド設計に比べて有利である。たとえば、単体のシールドは、加熱プロセスおよび冷却プロセスの両方において、複数の部品を含むシールドより熱的に均一である。たとえば、一体型のシールド１１０により、円筒体１２６、アダプタ区分１３６、およびカバーリング区分１２２間の熱的境界面がなくなり、これらの区分間の熱交換に対するさらなる制御が可能になる。いくつかの実施形態では、上記で説明したように、熱伝達媒体供給１８０は、熱伝達チャネル１５２を介して冷却剤を流し、過熱されたシールドが基板１０４上に堆積しているスパッタリングされた材料に与える悪影響を防ぐ。いくつかの実施形態では、熱伝達媒体供給１８０は、熱伝達チャネル１５２を介して加熱された流体を流し、スパッタリングされた材料とシールドとの間の熱膨張係数の差を軽減する。

さらに、複数の部品を有するシールドは、洗浄のために取り外すのがより困難でありかつ労力を要する。一体型のシールド１１０は、スパッタリング堆積物に露出された連続した表面を有しており、洗浄するのがより困難な境界面または隅部がない。一体型のシールド１１０はまた、プロセスサイクル中にチャンバ壁１０６をスパッタリング堆積物からより効果的に遮蔽する。いくつかの実施形態では、プロセスチャンバ１００内の内側体積１０８に露出される一体型のシールド１１０の表面をビードブラスト処理して、粒子の発散を低減させ、プロセスチャンバ１００内の汚染を防止することができる。

カバーリング区分１２２は、堆積リング１２５を受け取り、したがってスパッタリング堆積物の大部分から堆積リング１２５を隠すように、堆積リング１２５を取り囲み、少なくとも部分的に覆う。カバーリング区分１２２は、堆積リング１２５の一部分に重なる突出縁２７０を備える。突出縁２７０は、半径方向内方かつ下方に傾いて基板支持体１３０を取り囲む傾斜面２６４を含む。突出縁２７０は、堆積リング１２５上へのスパッタリング堆積物の堆積を低減させる。カバーリング区分１２２は、堆積リング１２５と協働しかつ堆積リング１２５を補完して、カバーリング区分１２２と堆積リング１２５との間に蛇行した流路を形成し、したがって周壁１１２上へのプロセス堆積物の流れを抑制するようなサイズ、形状、および位置である。

蛇行した流路により、普通なら堆積リング１２５およびカバーリング区分１２２を互いにまたは基板１０４の張出し縁部１１４に付着させるはずの堆積リング１２５およびカバーリング区分１２２の嵌合面上への低エネルギーのスパッタリング堆積物の蓄積が制限される。張出し縁部１１４の下に延びる堆積リング１２５の環状バンド２１５は、カバーリング区分１２２の突出縁２７０から隠してスパッタリング堆積物をスパッタリングチャンバ内に集めるとともに、カバーリング区分１２２および堆積リング１２５の嵌合面上へのスパッタリング堆積を低減させ、またはさらには実質上阻止するように設計される。

図１および図２に示すように、スパッタリングターゲット１４０は、バッキング板１５０に取り付けられたスパッタリング板１４４を備える。スパッタリング板１４４は、基板１０４上へスパッタリングされる材料を含む。スパッタリング板１４４は、基板１０４の平面に対して平行な平面を形成するスパッタリング面１３９を有することができる。周辺傾斜側壁２８８が、スパッタリング面１３９を取り囲む。周辺傾斜側壁２８８は、スパッタリング面１３９の平面に対して傾斜させることができる。周辺傾斜側壁２８８は、円筒形メサ２８６の平面に対して、少なくとも約６０°、たとえば約７５°～約８５°の角度だけ傾斜させることができる。

一体型のシールド１１０の上部１２８の近傍に位置する周辺傾斜側壁２８８は、暗黒部領域を構成する間隙２００を形成する。暗黒部領域は、自由電子がほとんど存在せず、真空としてモデル化することができる区域である。暗黒部領域の制御により、暗黒部領域へのプラズマの侵入、アークの発生、およびプラズマの不安定性を防止することが有利である。間隙２００の形状により、スパッタリングされたプラズマ種が間隙２００を通過することが妨げられ、したがって周辺ターゲット領域の表面上へのスパッタリングされた堆積物の蓄積が低減される。

スパッタリング板１４４は、金属または金属化合物を含む。たとえば、スパッタリング板１４４は、たとえばアルミニウム、銅、タングステン、チタン、コバルト、ニッケル、またはタンタルなどの金属とすることができる。スパッタリング板１４４はまた、たとえば窒化タンタル、窒化タングステン、または窒化チタンなどの金属化合物とすることができる。

バッキング板１５０は、スパッタリング板１４４およびスパッタリング板１４４の半径を越えて延びる周辺棚部２０２を支持するための支持面２０１を有する。バッキング板１５０は、たとえばステンレス鋼、アルミニウム、銅クロム、または銅亜鉛などの金属から作られる。バッキング板１５０は、スパッタリング板１４４およびバッキング板１５０の両方で形成されるスパッタリングターゲット１４０内で生成された熱を放散するのに十分に高い熱伝導率を有する材料から作ることができる。熱は、スパッタリング板１４４およびバッキング板１５０内で生じる渦電流、ならびにスパッタリングターゲット１４０のスパッタリング面１３９上へのプラズマからのエネルギーイオンの衝撃から生成される。バッキング板１５０のより高い熱伝導率により、スパッタリングターゲット１４０内で生成される熱が、周辺構造、またはさらには熱交換器へ放散することが可能になる。熱交換器は、バッキング板１５０の後ろに取り付けることができ、またはバッキング板１５０自体に位置することができる。たとえば、バッキング板１５０は、熱伝達流体を循環させるためのチャネル（図示せず）を備えることができる。バッキング板１５０の好適に高い熱伝導率は、少なくとも約２００Ｗ／ｍ・Ｋ、たとえば約２２０～約４００Ｗ／ｍ・Ｋである。そのような熱伝導率レベルにより、スパッタリングターゲット１４０内で生成される熱をより効率的に放散することによって、スパッタリングターゲット１４０をより長い処理期間にわたって動作させることが可能になる。

バッキング板１５０は、高い熱伝導率および低い抵抗を有する材料から作られたバッキング板１５０と組み合わせて、または別個に単独で、１つまたは複数の溝２５２を有する裏面を備えることができる。たとえば、バッキング板１５０は、スパッタリングターゲット１４０の裏側１４１を冷却するために、環状溝などの溝２５２、または突条を有することができる。溝２５２および突条はまた、他のパターン、たとえば方形の格子パターン、チキンフィートパターン、または裏面を横切る簡単な直線を有することができる。

いくつかの実施形態では、拡散接合によって、たとえばスパッタリング板１４４をバッキング板１５０上に配置し、スパッタリング板１４４およびバッキング板１５０を好適な温度、典型的には少なくとも約２００℃まで加熱することによって、スパッタリング板１４４をバッキング板１５０上に取り付けることができる。任意で、スパッタリングターゲット１４０は、スパッタリング板およびバッキング板の両方として働くのに十分な深さを有する単体の材料を含む単体構造とすることができる。

バッキング板１５０の周辺棚部２０２は、プロセスチャンバ１００内でアイソレータ１５４上に静止する外側フーチング２０４を備える。周辺棚部２０２は、Ｏリング溝２０６を含み、Ｏリング溝２０６内へＯリング２０８が配置されて、真空封止を形成する。アイソレータ１５４は、バッキング板１５０をプロセスチャンバ１００から電気的に隔離および分離しており、典型的には、酸化アルミニウムなどの誘電体または絶縁材料から形成されたリングである。周辺棚部２０２は、スパッタリングターゲット１４０とアイソレータ１５４との間の間隙を介したスパッタリングされた材料およびプラズマ種の流れまたは移動を抑制して、低い角度でスパッタリングされた堆積物がこの間隙内へ侵入するのを防ぐような形状である。

図１に戻ると、スパッタリングターゲット１４０は、ＤＣ電源１４６およびＲＦ電源１４８の一方または両方に接続されている。ＤＣ電源１４６は、スパッタリングプロセス中に電気的に浮遊することができる一体型のシールド１１０に対して、スパッタリングターゲット１４０にバイアス電圧を印加することができる。ＤＣ電源１４６は、スパッタリングターゲット１４０、一体型のシールド１１０、基板支持体１３０、およびＤＣ電源１４６に接続された他のチャンバ部品に電力を供給する。ＤＣ電源１４６およびＲＦ電源１４８の少なくとも１つは、スパッタリングガスを励磁して、スパッタリングガスのプラズマを形成する。形成されたプラズマは、スパッタリングターゲット１４０のスパッタリング面１３９に衝突して衝撃を与え、スパッタリング面１３９からの材料を基板１０４上へスパッタリングする。

いくつかの実施形態では、プロセスチャンバ１００は、スパッタリングターゲット１４０のスパッタリングを改善するように、スパッタリングターゲット１４０の周りに磁界を形作るための磁界発生器１５６を含むことができる。容量的に生成されたプラズマは、磁界発生器１５６によって強化することができ、たとえば磁界発生器１５６では、永久磁石または電磁石コイルが、基板１０４の平面に直交する回転軸を有する回転磁界を有する磁界を、プロセスチャンバ１００内に提供することができる。プロセスチャンバ１００は、追加または別法として、ターゲット材料のスパッタリングを改善するために、スパッタリングターゲット１４０近傍の高密度プラズマ領域内でイオン密度を増大させるように、プロセスチャンバ１００のスパッタリングターゲット１４０付近に磁界を生成する磁界発生器１５６を備えることができる。

スパッタリングガスは、ガス供給システム１５８を通ってプロセスチャンバ１００内へ導入され、ガス供給システム１５８は、設定流量のガスを通すための質量流量コントローラなどのガス流量制御バルブ１６４を有する導管１６２を介して、ガス供給１６０からのガスを提供する。ガスは、ミキシングマニホールド（図示せず）へ送られ、ミキシングマニホールドで所望のプロセスガス組成物と混合されて、ガス分配器１６６へ送られる。ガス分配器１６６は、ガスをプロセスチャンバ１００内へ導入するためのガス出口を有する。プロセスガスは、スパッタリングターゲット１４０からの材料に強く衝突してスパッタリングすることが可能なアルゴンまたはキセノンなどの非反応性ガスを含むことができる。プロセスガスはまた、スパッタリングされた材料と反応して基板１０４上に層を形成することが可能な酸素含有ガスおよび窒素含有ガスの１つまたは複数などの反応性ガスを含むことができる。ガスは次いで、ＤＣ電源１４６およびＲＦ電源１４８の少なくとも１つによって励磁されてプラズマを形成し、スパッタリングターゲット１４０をスパッタリングする。使用済みのプロセスガスおよび副生成物は、排気１６８を通ってプロセスチャンバ１００から排気される。排気１６８は、使用済みのプロセスガスを受け取って排気導管１７２へ使用済みガスを通す排気口１７０を備えており、排気導管１７２は、プロセスチャンバ１００内のガスの圧力を制御するためのスロットルバルブを有する。排気導管１７２は、１つまたは複数の排気ポンプ１７４に接続される。

プロセスチャンバ１００の様々な部品は、コントローラ１７６によって制御することができる。コントローラ１７６は、基板１０４を処理するように部品を動作させるための命令セットを有するプログラムコードを備える。たとえば、コントローラ１７６は、基板支持体１３０および基板移送機構を動作させるための基板位置決め命令セット、プロセスチャンバ１００へのスパッタリングガスの流量を設定するようにガス流量制御バルブを動作させるためのガス流量制御命令セット、プロセスチャンバ１００内の圧力を維持するように排気スロットルバルブを動作させるためのガス圧力制御命令セット、ガス励磁電力レベルを設定するようにＤＣ電源１４６およびＲＦ電源１４８のうちの少なくとも１つを動作させるためのガス励磁器制御命令セット、熱伝達チャネル１５２への熱伝達媒体の流量を制御するように基板支持体１３０または熱伝達媒体供給１８０内の温度制御システムを制御するための温度制御命令セット、ならびにプロセスチャンバ１００内のプロセスを監視するためのプロセス監視命令セットを含むプログラムコードを備えることができる。

図６～図１１は、本開示のいくつかの実施形態による堆積リングの様々な図を示す。図６～図１１は、それぞれ上面図、底面図、正面図、背面図、左側面図、および右側面図を示す。

上記は本開示の実施形態を対象とするが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他のさらなる実施形態を考案することができる。

Claims (15)

1. 基板支持体上に配置されるように構成された堆積リングを備え、前記堆積リングは、
   前記基板支持体の下側棚部上に静止するように構成された環状バンドであって、上面および下面を有し、前記下面が、半径方向内側部分と半径方向外側部分との間に段を含み、前記段が、前記半径方向内側部分から前記半径方向外側部分へ下方に延びる、環状バンドと、
   前記環状バンドの前記上面から前記環状バンドの内面の近傍で上方に延びる内側リップであって、前記内側リップの内面および前記環状バンドの前記内面が、前記堆積リングの中心開口をともに形成し、前記環状バンドの上面と前記内側リップの前記上面の水平部分との間の深さが、約６．０ｍｍ～約１２．０ｍｍである、内側リップと、
   前記環状バンドの半径方向外方へ前記環状バンドの下に配置されたチャネルと、
   上方に延び、前記チャネルの半径方向外方に配置された外側リップとを備える、
   プロセスキット。
2. 前記チャネルが、前記環状バンドの外面の近傍から下方に延びる第１の脚部、前記第１の脚部の底部から半径方向外方に延びる第２の脚部、および前記第２の脚部から上方に延びる外側リップによって画定される、請求項１に記載のプロセスキット。
3. 前記環状バンドの前記上面と前記内側リップの前記上面との間の前記深さが、約７．０ｍｍ～約１０．０ｍｍである、請求項１に記載のプロセスキット。
4. 前記環状バンドが、略平坦な上面を含む、請求項１に記載のプロセスキット。
5. 前記半径方向内側部分の幅が、約１０．０ｍｍ～約１３．０ｍｍである、請求項１に記載のプロセスキット。
6. 前記外側リップの幅が、前記内側リップの幅より大きい、請求項１～５のいずれか１項に記載のプロセスキット。
7. 前記堆積リングの前記内側リップが、前記内側リップの外面の垂直部分から前記内側リップの前記内面まで約１．０ｍｍ～約２．０ｍｍの幅を有し、前記外側リップの幅が、約２．０ｍｍ～約３．０ｍｍである、請求項１～５のいずれか１項に記載のプロセスキット。
8. 前記上面から前記下面の前記半径方向外側部分までの前記環状バンドの厚さが、約３．７５ｍｍ～約４．７５ｍｍである、請求項１～５のいずれか１項に記載のプロセスキット。
9. 前記内側リップが、半径方向内方に突出する複数のタブを含む、請求項１～５のいずれか１項に記載のプロセスキット。
10. 前記堆積リングの前記外側リップ内に配置されたスロット内で静止するクランプを有するクランプアセンブリをさらに備える、請求項１～５のいずれか１項に記載のプロセスキット。
11. 一体型のプロセスキットシールドをさらに備え、前記一体型のプロセスキットシールドが、上部および下部、ならびに前記下部から半径方向内方に延びるカバーリング区分を有する円筒体を有し、前記カバーリング区分が、前記堆積リングの前記チャネル内へ延びる突起と、前記カバーリング区分と前記堆積リングとの間に蛇行した流路を画定するように前記外側リップがその中へ延びる凹みとを含む、
    請求項１～５のいずれか１項に記載のプロセスキット。
12. 前記一体型のプロセスキットシールドが、
    前記上部から半径方向外方に延びるアダプタ区分と、
    前記アダプタ区分を通って延びる熱伝達チャネルとをさらに備える、請求項１１に記載のプロセスキット。
13. プロセスチャンバであって、
    前記プロセスチャンバ内の内側体積を画定するチャンバ壁と、
    前記内側体積の上部区分内に配置されたターゲットと、
    前記内側体積内で前記ターゲットとは反対の位置に配置された基板支持体と、
    請求項１～５のいずれか１項に記載のプロセスキットであり、前記堆積リングが前記基板支持体上に配置される、プロセスキットと、
    一体型のプロセスキットシールドとを備え、前記一体型のプロセスキットシールドが、上部および下部、ならびに前記下部から半径方向内方に延びるカバーリング区分を有する円筒体であり、前記上部が、前記上部から半径方向外方に延びるアダプタ区分を含み、前記アダプタ区分が、前記チャンバ壁によって支持される、円筒体と、前記アダプタ区分内に配置された熱伝達チャネルとを有し、前記カバーリング区分が、前記堆積リングの前記チャネル内へ延びる突起と、前記カバーリング区分と前記堆積リングとの間に蛇行した流路を画定するように前記外側リップがその中へ延びる凹みとを含む、プロセスチャンバ。
14. 前記堆積リングを前記基板支持体に締め付けるためのクランプアセンブリをさらに備え、クレームアセンブリが、前記基板支持体に結合されたベースプレートと、前記ベースプレート内の開口内に回転可能に配置されたクランプとを有する、請求項１３に記載のプロセスチャンバ。
15. 前記クランプが、シャフトと、前記シャフトの頂部から半径方向外方に延びるタブとを含み、前記タブが、前記堆積リングのスロット内に静止するように構成され、前記クランプアセンブリが、前記クランプの周りで前記ベースプレートの上に配置されたブッシングと、前記クランプの周りで前記ベースプレートの下に配置されたワッシャに前記クランプを結合するファスナとをさらに含んでもよい、請求項１４に記載のプロセスチャンバ。

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