JP2024521510A - Ｐｖｄチャンバ用の背の高い堆積リングと小径の静電チャック（ｅｓｃ）とを有する処理キット - Google Patents

Abstract

処理キットの実施形態が本明細書に提供される。幾つかの実施形態では、処理キットは、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、該堆積リングは、上面と下面とを有する環状バンドであって、該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差を含み、該段差が半径方向内側部分から半径方向外側部分へと下方に延びる、環状バンド；該環状バンドの上面から上方に延び、かつ環状バンドの内側表面に隣接する内側リップであって、該内側リップの外側表面が半径方向外側にかつ内側リップの上面から環状バンドの上面へと下方に延びる、内側リップ；環状バンドの半径方向外側に配置されたチャネル；並びに、上方に延び、かつチャネルの半径方向外側に配置された外側リップを備えている。【選択図】図２

Description

本開示の実施形態は、概して、基板処理装置に関する。

処理キットは、物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバ内で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。時間の経過とともに、処理キットには、ＰＶＤチャンバ内で実施された堆積プロセス由来の堆積材料が蓄積される。処理キットには、プロセスシールド、堆積リング、カバーリングなどが含まれうる。高堆積プロセスの場合、堆積リング上での堆積物の蓄積は、該堆積物が基板の裏側にまで蓄積される可能性があるところまで大幅に蓄積される。その時点で、堆積物が基板の裏面に接着又は付着する可能性があり、これが基板の取り扱いに問題を生じさせ、基板の破損につながる可能性がある。堆積リングは取り外してきれいな堆積リングと交換することができるが、堆積リング上に堆積された材料の急速な蓄積により、堆積リングを交換するためのダウンタイムがより頻繁になる。本発明者らはまた、堆積リングが時間の経過とともに亀裂又は破損しやすい可能性があることも観察した。

したがって、本発明者らは、本明細書に開示される改良された堆積リングの実施形態を提供した。

処理キットの実施形態が、本明細書に提供される。幾つかの実施形態では、処理キットは、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、該堆積リングは、基板支持体の下部レッジ上に載置されるように構成された環状バンドであって、該環状バンドが上面と下面とを有し、該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差を含み、該段差が半径方向内側部分から半径方向外側部分へと下方に延びる、環状バンド；該環状バンドの上面から上方に延び、かつ環状バンドの内側表面に隣接する内側リップであって、該内側リップの内側表面と環状バンドの内側表面が一緒になって堆積リングの中央開口部を形成し、内側リップの外側表面が半径方向外側にかつ内側リップの上面から環状バンドの上面へと下方に延びる、内側リップ；環状バンドの半径方向外側に配置されたチャネル；並びに、上方に延び、かつチャネルの半径方向外側に配置された外側リップを備えており、ここで、外側リップの上面とチャネルとが環状バンドの下面の下に配置される。

幾つかの実施形態では、処理キットは、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、該堆積リングは、基板の下部レッジ上に載置されるように構成された環状バンドであって、該環状バンドが上面と下面とを有し、該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差を含み、該段差が半径方向内側部分から半径方向外側部分へと下方に延びる、環状バンド；該環状バンドの上面から上方に延び、かつ環状バンドの内側表面に隣接する内側リップであって、該内側リップの内側表面及び環状バンドの内側表面が一緒になって堆積リングの中央開口部を形成し、内側リップの外側表面が、堆積リングの中心軸から約５度から約１５度の角度で延びる、内側リップ；環状バンドの外側表面に隣接して下方に延びる第１の脚部；該第１の脚部の底部から半径方向外側に延びる第２の脚部；並びに、第２の脚部から上方に延びる外側リップを備えており、ここで、第１の脚部、第２の脚部、及び外側リップが一緒になってチャネルを画成する。

幾つかの実施形態では、基板支持体は、基板を受けるための所与の直径を有する基板支持表面を有し、そこに配置された静電チャックを有するペデスタルであって、半径方向外側に延びる下部レッジを含む、ペデスタルと、下部レッジ上に配置された堆積リングを備えた処理キットとを含み、該堆積リングは、下部レッジ上に載った環状バンドであって、該環状バンドが上面と下面とを有し、該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差を含み、該段差が半径方向内側部分から半径方向外側部分へと下方に延びる、環状バンド；該環状バンドの上面から上方に延び、かつ環状バンドの内側表面に隣接する内側リップであって、該内側リップの外側表面が半径方向外側にかつ内側リップの上面から環状バンドの上面へと下方に延びる、内側リップ；環状バンドの半径方向外側に環状バンドの下に配置されたチャネル；並びに、上方に延び、かつチャネルの半径方向外側に配置された外側リップを備えている。

本開示の他の実施形態及びさらなる実施形態について、以下に説明する。

上記で簡潔に要約し、以下により詳細に述べる本開示の実施形態は、添付の図面に示される本開示の例示的な実施形態を参照することにより、理解することができる。しかしながら、本開示は他の等しく有効な実施形態を許容しうることから、添付の図面は、本開示の典型的な実施形態のみを例示しており、したがって、範囲を限定していると見なされるべきではない。

本開示の幾つかの実施形態による処理チャンバの概略的な断面図 本開示の幾つかの実施形態による処理キットの断面図 本開示の幾つかの実施形態による堆積リングの一部の断面図 本開示の幾つかの実施形態による堆積リングの上面等角図 本開示の幾つかの実施形態による堆積リング及びクランプアセンブリの概略的な断面図 本開示の幾つかの実施形態によるペデスタル及び堆積リングの上面図

理解を容易にするため、可能な場合には、図面に共通する同一の要素を示すために同一の参照番号が用いられる。図は縮尺どおりには描かれておらず、分かり易くするために簡略化されることがある。一実施形態の要素及び特徴は、さらなる記述がなくとも、他の実施形態に有益に組み込むことができる。

処理キット及びこのような処理キットを組み込んだ処理チャンバの実施形態が、本明細書に提供される。幾つかの実施形態では、処理キットは、本明細書に提供されるように、一体型処理キットシールドと、背の高い堆積リングとを含む。堆積リングは、有利には、該堆積リング上での堆積材料の蓄積を増加させることができる。その結果、堆積リングは、従来の堆積リングと比較すると、処理されている基板の裏側に堆積物がそれほど早く付着しないため、洗浄前に、より多くのプロセスサイクルに供することができる。堆積リングはまた、熱サイクル及び／又は堆積材料の蓄積による亀裂又は破損を有利に低減又は防止するように、適切な壁厚及び輪郭を有しうる。

基板の裏側への堆積物付着の問題をさらに軽減するために、堆積リング上の堆積物が基板の裏側に付着する場合には、堆積リングを押さえるためにクランプアセンブリを設けることができる。その結果、クランプアセンブリが堆積リングの持ち上げを防止することから、基板の裏側への堆積物の付着による基板の持ち上げを伴った堆積リングの持ち上げによる損傷が有利に回避される。

図１は、本開示の幾つかの実施形態による処理キットシールドを有する処理チャンバ１００（例えば、ＰＶＤチャンバ）の概略的な断面図を示している。他の処理チャンバもまた、本明細書に開示される本発明に係る装置から利益を得ることができる。

処理チャンバ１００は、内部容積１０８を取り囲むチャンバ壁１０６を含む。チャンバ壁１０６は、側壁１１６、底壁１２０、及び天井１２４を含む。処理チャンバ１００は、独立型チャンバ、又はさまざま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相互接続チャンバのクラスタを有するマルチチャンバプラットフォーム（図示せず）の一部でありうる。処理チャンバ１００は、基板１０４上に材料をスパッタ堆積することができるＰＶＤチャンバでありうる。スパッタ堆積に適した材料の非限定的な例は、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うちの１つ以上を含む。

処理チャンバ１００は、概して、基板１０４を支持するためのペデスタル１３４を備えた基板支持体１３０を含む。ペデスタル１３４は、処理チャンバ１００の上部セクションに配置されたスパッタリングターゲット１４０のスパッタリング表面１３９に実質的に平行な平面を有する基板支持表面１３８を有する。ペデスタル１３４の基板支持表面１３８は、処理中に所定の幅を有する基板１０４を支持するように設計される。基板１０４の幅は、該基板１０４が円形の場合は直径、基板が正方形／長方形の場合は幅でありうる。基板支持表面１３８は、例えば約２８５ｍｍから約２９３ｍｍの所与の直径を有しうる。基板支持表面１３８の所与の直径は、基板が張り出しエッジ１１４を備えるように、基板１０４の所与の幅より小さくなりうる。ペデスタル１３４は、静電チャック又はヒータ（電気抵抗ヒータ、熱交換器、又は他の適切な加熱デバイスなど）のうちの少なくとも１つを含むことができる。

動作中、基板１０４は、処理チャンバ１００の側壁１１６の基板ロード入り口１４２を通って処理チャンバ１００内に導入され、基板支持体１３０上に配置される。基板支持体１３０は、支持リフト機構によって昇降させることができ、ロボットアームによって基板支持体１３０上に基板１０４を配置する際に、リフトフィンガアセンブリを使用して基板支持体１３０上で基板１０４を昇降させることができる。ペデスタル１３４は、プラズマ動作中、電気的に浮遊電位に維持することができ、あるいは接地させることもできる。

処理チャンバ１００は、図２に示されるように、処理キット１０２も含み、該キットは、処理チャンバ１００、例えば、構成要素表面からスパッタリング堆積物を除去するため、腐食した構成要素を交換若しくは修理するため、又はプロセスチャンバ１００を他のプロセスに適応させるために、プロセスチャンバ１００から容易に取り外すことができるさまざまな構成要素を備えている。処理キット１０２は一体型シールド１１０を含みうる。幾つかの実施形態では、一体型シールド１１０は、スパッタリングターゲット１４０のスパッタリング表面１３９及び基板支持体１３０を取り囲むようなサイズの直径（例えば、スパッタリング表面１３９より大きく、基板支持体１３０の支持面より大きい直径）を有する円筒形の本体１２６を含む。円筒形の本体１２６は、スパッタリングターゲット１４０のスパッタリング表面１３９の外側エッジを取り囲む上部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、一体型シールド１１０を側壁１１６上に支持するためのアダプタセクション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セクション１２２とを含む。処理キット１０２は、カバーリングセクション１２２の下に配置された堆積リング、例えば堆積リング１２５をさらに含む。堆積リング１２５は、基板支持体１３０の下部レッジ１３５上に位置する。カバーリングセクション１２２の底面は、堆積リング１２５と接合する。幾つかの実施形態では、基板支持表面１３８と下部レッジ１３５の上面との間の距離は、約８から約１１ｍｍである。幾つかの実施形態では、下部レッジ１３５は、約１０ｍｍから約１５ｍｍの厚さを有する。

堆積リング１２５は、図２及び３に示されるように、基板支持体１３０の周壁１１２の周囲に延在し、それを取り囲む環状バンド２１５を含む。図３は、本開示の幾つかの実施形態による堆積リング１２５の一部の断面図を示している。環状バンド２１５は、上面２２０と下面２２６とを含む。環状バンド２１５は、内側表面３０４と外側表面３０６とを含む。幾つかの実施形態では、内側表面３０４から外側表面３０６までの距離は、約２０．０ｍｍから約２６．０ｍｍである。上面２２０はほぼ平坦であり、水平部分を含む。幾つかの実施形態では、環状バンド２１５は、外側表面３０６と上面２２０との間のインターフェースに第１の半径３１０を含む。幾つかの実施形態では、環状バンド２１５は、下面２２６と内側表面３０４との間のインターフェースに第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及び半径方向外側部分３２４、並びにそれらの間の段差３３８を含む。段差３３８は、半径方向内側部分３２２から半径方向外側部分３２４まで下方に延びる。下面２２６の半径方向内側部分３２２は、基板支持体１３０の下部レッジ１３５上に配置される場合はその上に載置され、一方、半径方向外側部分３２４は、下部レッジ１３５を取り囲む。幾つかの実施形態では、上面２２０から下面２２６までの半径方向内側部分３２２における環状バンド２１５の厚さは、約２．５５ｍｍから約３．０ｍｍである。幾つかの実施形態では、上面２２０から下面２２６までの半径方向外側部分３２４における環状バンド２１５の厚さは、約４．７６ｍｍから約５．０ｍｍである。半径方向外側部分３２４に対応する環状バンド２１５のより厚い外側部分は、有利には、半径方向内側部分３２２に対応する環状バンド２１５のより薄い内側部分に追加の支持を提供し、これにより、堆積リング１２５の亀裂又は破壊が少なくなる。

幾つかの実施形態では、内側リップ２５０の内側表面３０４の直径は、約２８５ｍｍから約２９５ｍｍである。幾つかの実施形態では、堆積リングの外径は約３４０ｍｍから約３８０ｍｍである。幾つかの実施形態では、環状バンド２１５の内側表面３０４から段差３３８までの距離（例えば、半径方向内側部分３２２）は、約１２．０ｍｍから約１５．０ｍｍである。幾つかの実施形態では、段差の直径は約３１５ｍｍから約３４５ｍｍである。

内側リップ２５０は、上面２２０から上方に、環状バンド２１５の内側表面３０４に隣接して延びる。内側リップ２５０は、基板支持体１３０の周壁１１２に実質的に平行であり、その結果、内側リップ２５０の内側表面３０８と環状バンド２１５の内側表面３０４とが位置合わせされ、それらがともに基板１０４の所与の幅より小さい幅を有する堆積リング１２５の中央開口部を形成する。中央開口部は、堆積リング１２５の内径を画成しうる。幾つかの実施形態では、堆積リング１２５の内径は約２８５から約２９５ｍｍである。

内側リップ２５０は、基板１０４の張り出しエッジ１１４の直下で終端する。内側リップ２５０は、処理中に基板１０４によって覆われていない基板支持体１３０の領域を保護するように、基板支持体１３０を取り囲む堆積リング１２５の内周を画成する。例えば、内側リップ２５０は、さもなければ処理環境に曝露されるであろう基板支持体１３０の周壁１１２を取り囲み、少なくとも部分的に覆って、周壁１１２上へのスパッタリング堆積物の堆積を低減し、又はさらには完全に阻止する。有利なことに、堆積リング１２５は、分解することなく基板支持体１３０を洗浄することができるように、堆積リング１２５の露出表面からスパッタリング堆積物を除去するために容易に取り外すことができる。堆積リング１２５はまた、基板支持体１３０の露出した側面を保護して、励起されたプラズマ種による侵食を低減するように機能することもできる。

内側リップ２５０は、有利には、該内側リップ２５０の外側表面３１４上へのスパッタリング堆積物の堆積を低減するように十分に小さい幅を有するが、それでもなお、堆積リング１２５の亀裂又は破損を低減又は防止するのに十分に大きい幅を有する。内側リップ２５０の外側表面３１４は、半径方向外側にかつ内側リップ２５０の上面３２６から環状バンド２１５の上面２２０まで下方に延びて、内側リップ２５０を強化する。本発明者らは、テーパ状の外側表面３１４により、堆積リング１２５が亀裂又は破損しにくくなることを観察した。幾つかの実施形態では、内側リップ２５０の外側表面３１４は、堆積リング１２５の中心軸３７０から約５度から約１５度の角度３８０で延びる。

幾つかの実施形態では、内側リップ２５０は、約１．０ｍｍから約４．０ｍｍの幅を有する。幾つかの実施形態では、内側リップ２５０の上面３２６は、約１．０ｍｍから約２．５ｍｍの幅を有する。幾つかの実施形態では、堆積リング１２５がペデスタル１３４上に配置される場合、上面３２６は基板支持表面１３８の約０．１ｍｍから約１．０ｍｍ下にある。幾つかの実施形態では、外側表面３１４は、垂直に延びる外側表面３１４の部分と水平に延びる環状バンド２１５の上面２２０の部分との間に半径３１６を含む。半径は、外側表面３１４上へのスパッタリング堆積物の堆積を低減するように小さいことが有利でありうる。幾つかの実施形態では、半径は約２．０ｍｍから約３．０ｍｍである。幾つかの実施形態では、半径は約２．４ｍｍから約２．６ｍｍである。

堆積リング１２５は、環状バンド２１５の外側表面３０６に隣接して下方に延びる第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から半径方向外側に延びる。外側リップ２１４は、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、及び外側リップ２１４が一緒になって堆積リング１２５のチャネル２４０を画成する。幾つかの実施形態では、チャネル２４０は、環状バンド２１５の下面２２６の下に配置される。幾つかの実施形態では、第１の脚部２１０は、内側リップ２５０の長さより大きい長さを有する。

幾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は、少なくとも約６ｍｍ以上の材料堆積物に対応するように構成される。例えば、深さ３４０は、約６．０ｍｍから約１２．０ｍｍの間でありうる。幾つかの実施形態では、深さ３４０は、約６．０ｍｍから約９．０ｍｍの間でありうる。その結果、基板１０４の張り出しエッジ１１４の裏側への材料堆積物の付着は、実質的に減少するか、又は完全に排除される。幾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の基板受け面との間の距離は、約１．０ｍｍから約２．０ｍｍである。より大きい深さ３４０を有する堆積リング１２５に対応するために、下部レッジ１３５は、基板支持表面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の外側表面３１４、及び上面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の半径方向内側表面、第２の脚部２６０の下面、及び外側リップ２１４の半径方向外側表面を含む。

カバーリングセクション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とカバーリングセクション１２２は、互いに協働して、基板支持体１３０の周壁及び基板１０４の張り出しエッジ１１４上へのスパッタ堆積物の形成を低減する。幾つかの実施形態では、カバーリングセクション１２２は、堆積リング１２５のチャネル２４０と接合するように構成された突出部２３０を含む。チャネル２４０の側壁は、外側リップ２１４の半径方向内側表面と第１の脚部２１０の半径方向外側表面とによって画成される。チャネル２４０の底壁は、第２の脚部２６０の上面によって画成される。チャネル２１２は、内側リップ２５０の半径方向外側に配置される。外側リップ２１４は、チャネル２１２の半径方向外側に配置される。外側リップ２１４は、カバーリングセクション１２２の対応する凹部２１６と接合するように構成される。幾つかの実施形態では、半径方向内側表面から半径方向外側表面までの外側リップ２１４の幅は、約２．０ｍｍから約３．０ｍｍである。幾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２１５の下面２２６の下に配置される。幾つかの実施形態では、外側リップ２１４は、内側リップ２５０の長さより大きい長さを有する。

図４は、本開示の幾つかの実施形態による堆積リングの上面等角図を示している。堆積リング１２５は、例えば、約０．１ｍｍから約０．５ｍｍなど、それらの間に最小限の間隙を有して基板支持体１３０を取り囲むようなサイズであることが有利である。幾つかの実施形態では、堆積リング１２５の内径は約２８５．０ｍｍから約２９５．０ｍｍである。幾つかの実施形態では、堆積リング１２５の内径は約２８５．０ｍｍから約２９５．０ｍｍである。幾つかの実施形態では、堆積リング１２５の外径は約３４０．０ｍｍから約３７０．０ｍｍである。幾つかの実施形態では、堆積リング１２５は、内側リップ２５０の内側表面３０８から半径方向内側に延びる突出部を含まない。幾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に示されるように、外側リップ２１４は、堆積リング１２５の周りに互いに対向して配置された２つのスロット４０８を含む。スロット４０８は、図５に関して以下に説明するように、それぞれクランプアセンブリ５００を受け入れるように構成される。

幾つかの実施形態では、処理キット１０２は、材料堆積及び堆積リング１２５が基板１０４の張り出しエッジ１１４の裏側に張り付くの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、本開示の幾つかの実施形態による堆積リング１２５及びクランプアセンブリ５００の概略的な断面図を示している。各スロット４０８は、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、ベースプレート５０２と、堆積リング１２５をクランプするためのクランプ５０４とを含む。ベースプレート５０２は、基板支持体１３０（例えば、ペデスタル１３４の底面）に連結される。クランプ５０４はベースプレート５０２の開口部５１６に配置される。クランプ５０４は、シャフト５１８と、該シャフト５１８の上部から半径方向外側に延びるタブ５２０とを含む。タブ５２０は、堆積リング１２５のスロット４０８の下面５２２上載置されて、堆積リング１２５が浮き上がるのを防ぐように構成される。クランプ５０４は、ベースプレート５０２に連結されうる。例えば、クランプ５０４は、ねじ又はボルトを介してベースプレート５０２に連結されうる。幾つかの実施形態では、クランプ５０４は、ベースプレート５０２に回転可能に連結される。幾つかの実施形態では、クランプ５０４は、タブ５２０をスロット４０８の内外に配置するために、ベースプレート５０２に対して上昇又は下降させることができる。

幾つかの実施形態では、クランプアセンブリ５００は、ブラケット５１２と、ベースプレート５０２の上面に載置されるブッシュ５１０とを含む。ブッシュ５１０は、ブラケット５１２の中央開口部５１４及びベースプレート５０２の開口部５１６に配置される。ブラケット５１２は、中央開口部５１４から半径方向内側に延び、ブッシュ５１０に張り出す段差を含む隆起部分を含む。段差は、ブッシュ５１０がベースプレート５０２に対して浮き上がるのを防止するように構成される。開口部５１６の直径より大きい外径を有するワッシャー５０８が、ベースプレート５０２の下に配置される。締め具５０６がワッシャー５０８の下に配置されて、ワッシャー５０８をクランプ５０４に固定し、クランプ５０４をベースプレート５０２に連結する。ワッシャー５０８及びタブ５２０は、クランプ５０４が開口部５１６内で回転し、ベースプレート５０２に対して上昇又は下降（例えば垂直移動）させることができるようにしつつ、クランプ５０４をベースプレート５０２に連結するように構成される。クランプ５０４は、堆積リング１２５を取り外すことができるように、上昇、回転、及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して、より多くの材料堆積に対応するように構成されているが、意図した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が洗浄されない場合、材料堆積物は基板１０４の張り出しエッジ１１４の裏側に付着する。その結果、基板１０４が基板支持体１３０から持ち上げられると、堆積リング１２５は基板１０４とともに持ち上げられる。不適切な使用による堆積リング１２５の持ち上がりに対処するために、クランプアセンブリ５００は、堆積リング１２５と接合して堆積リングの垂直移動を防止するように構成され、したがって、基板１０４とともに堆積リング１２５を持ち上げることによって引き起こされる基板１０４又は堆積リング１２５への損傷を有利に回避する。

再び図１を参照すると、一体型シールド１１０は、基板支持体１３０に面するスパッタリングターゲット１４０のスパッタリング表面１３９と、基板支持体１３０の外周とを取り囲む。一体型シールド１１０は、処理チャンバ１００の側壁１１６を覆って遮蔽し、スパッタリングターゲット１４０のスパッタリング表面１３９に由来するスパッタリング堆積物の、一体型シールド１１０の背後の構成要素及び表面への堆積を低減する。例えば、一体型シールド１１０は、処理チャンバ１００の基板支持体１３０の表面、基板１０４の張り出しエッジ１１４、側壁１１６、及び底壁１２０を保護することができる。

アダプタセクション１３６は、一体型シールド１１０を支持し、処理チャンバ１００の側壁１１６の周囲の熱交換器として機能することができる。幾つかの実施形態では、伝熱媒体を流すために、熱伝達チャネル１５２が上部１２８に配置される。幾つかの実施形態では、熱伝達チャネル１５２はアダプタセクション１３６に配置される。一体型シールド１１０は一体構造であることから、熱伝達チャネル１５２を通って流れる伝熱媒体は、シールド及びカバーリングに対応する一体型シールド１１０の領域（すなわち、それぞれ、円筒形の本体１２６及びカバーリングセクション１２２）を直接冷却／加熱する。さらには、一体型シールド１１０の一体構造は、有利には、以前はアダプタを介して熱伝達供給源に間接的に連結されていた伝熱媒体供給１８０のシールドへの直接連結を可能にする。伝熱媒体供給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を通して伝熱媒体を流すことができる。

一体型シールド１１０は、該一体型シールド１１０からの熱伝達の改善を可能にし、これにより、シールド上に堆積された材料に対する熱膨張応力が軽減される。一体型シールド１１０の一部は、基板処理チャンバ内で形成されたプラズマに曝露されることによって過度に加熱される可能性があり、その結果、シールドが熱膨張し、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落ち、基板１０４上に落下して基板１０４を汚染する。アダプタセクション１３６と円筒形の本体１２６との一体構造により、アダプタセクション１３６と円筒形の本体１２６との間の熱伝導率が向上する。

幾つかの実施形態では、一体型シールド１１０は、モノリス材料から作られた一体構造を備えている。例えば、一体型シールド１１０は、ステンレス鋼又はアルミニウムで形成することができる。一体型シールド１１０の一体構造は、完全なシールドを構成するために２つ又は３つの別個のピースを含むことが多いシールド設計に比べて有利である。例えば、単一ピースのシールドは、加熱プロセスと冷却プロセスの両方において、複数の構成要素のシールドよりも熱的に均一である。例えば、一体型シールド１１０は、円筒形の本体１２６、アダプタセクション１３６、及びカバーリングセクション１２２の間の熱界面を排除し、これらのセクション間の熱交換をさらに制御可能にする。幾つかの実施形態では、伝熱媒体供給１８０は、熱伝達チャネル１５２を通して冷却剤を流して、上で説明したように、基板１０４上に堆積されたスパッタ材料に対する過熱シールドの悪影響に対処する。幾つかの実施形態では、伝熱媒体供給１８０は、熱伝達チャネル１５２を通して加熱流体を流して、スパッタ材料とシールドとの熱膨張係数の差を緩和する。

さらには、複数の構成要素を備えたシールドは、洗浄のために取り外すのがより困難であり、手間がかかる。一体型シールド１１０は、洗浄がより困難な界面又は隅部のない、スパッタリング堆積物に曝露される連続表面を有する。一体型シールド１１０は、処理サイクル中のスパッタ堆積からチャンバ壁１０６をより効果的に保護する。幾つかの実施形態では、処理チャンバ１００内の内部容積１０８に露出した一体型シールド１１０の表面は、粒子の脱落を低減し、処理チャンバ１００内の汚染を防止するためにビードブラストされてもよい。

カバーリングセクション１２２は、堆積リング１２５を取り囲んで少なくとも部分的に覆い、スパッタリング堆積物のバルクから堆積リング１２５を遮蔽する。カバーリングセクション１２２は、堆積リング１２５の一部を覆う、突出する縁２７０を含む。突出する縁２７０は、半径方向内側かつ下方に傾斜し、基板支持体１３０を取り囲む傾斜面２６４を含む。突出する縁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する。カバーリングセクション１２２は、堆積リング１２５と協働し、それを補完するようにサイズ、形状、及び位置決めされて、カバーリングセクション１２２と堆積リング１２５との間に曲がりくねった流路を形成し、したがって、プロセス堆積物が周壁１１２上に流れるのを阻止する。

曲がりくねった流路は、そうでなければ堆積リング１２５とカバーリングセクション１２２とが互いに付着するか、又は基板１０４の張り出しエッジ１１４に付着する原因となるであろう、堆積リング１２５とカバーリングセクション１２２の合わせ面上への低エネルギースパッタ堆積物の蓄積を制限する。張り出しエッジ１１４の下に延びる堆積リング１２５の環状バンド２１５は、カバーリングセクション１２２と堆積リング１２５との合わせ面上へのスパッタ堆積を低減するか、又は実質的に排除する一方で、スパッタリングチャンバ内にスパッタ堆積物を収集するために、カバーリングセクション１２２の突出する縁２７０からの遮蔽と連動して設計されている。

図１及び２に示されるように、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プレート１４４を含む。スパッタリングプレート１４４は、基板１０４上にスパッタリングされる材料を含む。スパッタリングプレート１４４は、基板１０４の平面に平行な平面を形成するスパッタリング表面１３９を有しうる。周囲の傾斜側壁２８８は、スパッタリング表面１３９を取り囲む。周囲の傾斜側壁２８８は、スパッタリング表面１３９の平面に対して傾斜していてもよい。周囲の傾斜側壁２８８は、円筒形のメサ２８６の平面に対して少なくとも約６０°、例えば約７５°から約８５°の角度で傾斜していてもよい。

一体型シールド１１０の上部１２８に隣接した周囲の傾斜側壁２８８は、暗部領域を含む間隙２００を形成する。暗部領域とは、自由電子が高度に枯渇しており、真空としてモデル化することができる領域である。暗部領域の制御は、該暗部領域へのプラズマの進入、アーキング、及びプラズマの不安定性を有利に防止する。間隙２００の形状は、スパッタされたプラズマ種が間隙２００を通過するのを妨げ、したがって、周辺ターゲット領域の表面上へのスパッタされた堆積物の蓄積を低減する。

スパッタリングプレート１４４は、金属又は金属化合物を含む。例えば、スパッタリングプレート１４４は、例えば、アルミニウム、銅、タングステン、チタン、コバルト、ニッケル、又はタンタルなどの金属でありうる。スパッタリングプレート１４４はまた、例えば、窒化タンタル、窒化タングステン、又は窒化チタンなどの金属化合物であってもよい。

バッキング板１５０は、スパッタリングプレート１４４を支持するための支持面２０１と、スパッタリングプレート１４４の半径を超えて延びる周囲レッジ２０２とを有する。バッキング板１５０は、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、銅－クロム、又は銅－亜鉛などの金属から作られる。バッキング板１５０は、スパッタリングプレート１４４とバッキング板１５０の両方に形成されるスパッタリングターゲット１４０内で発生し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製することができる。熱は、スパッタリングプレート１４４及びバッキング板１５０内に生じる渦電流から発生し、また、プラズマからの高エネルギーイオンがスパッタリングターゲット１４０のスパッタリング表面１３９に衝突することによっても発生する。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内で発生した熱を周囲の構造に、又はバッキング板１５０の後ろに取り付けられるか若しくはバッキング板１５０自体にありうる熱交換器にさえ、放散することができる。例えば、バッキング板１５０は、その中で伝熱流体を循環させるためのチャネル（図示せず）を含むことができる。バッキング板１５０の適切に高い熱伝導率は、少なくとも約２００Ｗ／ｍ・Ｋ、例えば約２２０から約４００Ｗ／ｍ・Ｋである。こ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内で発生した熱をより効率的に放散することにより、スパッタリングターゲット１４０をより長い処理時間にわたって動作させることができる。

高い熱伝導率及び低い抵抗率を有する材料で作られたバッキング板１５０と組み合わせて、又は個別に単独で、バッキング板１５０は、１つ以上の溝２５２を有する裏面を備えることができる。例えば、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、環状の溝又はリッジなどの溝２５２を有することができる。溝２５２及びリッジは、他のパターン、例えば、長方形の格子パターン、チキンフィートパターン、又は裏面にわたって走る単純な直線を有することもできる。

幾つかの実施形態では、スパッタリングプレート１４４は、拡散接合によって、例えば、スパッタリングプレート１４４をバッキング板１５０上に配置し、スパッタリングプレート１４４及びバッキング板１５０を適切な温度、典型的には少なくとも約２００℃まで加熱することによって、バッキング板１５０上に取り付けることができる。任意選択的に、スパッタリングターゲット１４０は、スパッタリングプレートとバッキング板の両方として機能するのに十分な深さを有する単一の材料片を含むモノリシック構造でありうる。

バッキング板１５０の周囲レッジ２０２は、処理チャンバ１００内のアイソレータ１５４上に載置される外側フーチング２０４を備える。周囲レッジ２０２は、真空シールを形成するためにＯリング２０８が配置されるＯリング溝２０６を含む。アイソレータ１５４は、バッキング板１５０を処理チャンバ１００から電気的に絶縁及び分離し、典型的には、酸化アルミニウムなどの誘電体材料又は絶縁材料で形成されたリングである。周囲レッジ２０２は、スパッタリングターゲット１４０とアイソレータ１５４との間の間隙を通るスパッタ材料及びプラズマ種の流れ又は移動を阻止し、間隙への低角度スパッタ堆積物の侵入を妨げるような形状をしている。

図１を参照すると、スパッタリングターゲット１４０は、ＤＣ電源１４６及びＲＦ電源１４８の一方又は両方に接続される。ＤＣ電源１４６は、一体型シールド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、これにより、スパッタリングプロセス中に電気的に浮遊しうる。同時に、ＤＣ電源１４６は、スパッタリングターゲット１４０、一体型シールド１１０、基板支持体１３０、及びＤＣ電源１４６に接続された他のチャンバ構成要素に電力を供給する。ＤＣ電源１４６及びＲＦ電源１４８の少なくとも一方は、スパッタリングガスを励起して、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のスパッタリング表面１３９に作用し、衝突して、材料をスパッタリング表面１３９から基板１０４上にスパッタリングする。

幾つかの実施形態では、処理チャンバ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ために、スパッタリングターゲット１４０の周囲に磁場を形成する磁場発生器１５６を含むことができる。容量的に生成されたプラズマは、例えば、永久磁石又は電磁コイルが基板１０４の平面に垂直な回転軸を有する回転磁場を有する磁場を処理チャンバ１００内に提供することができる、磁場発生器１５６によって増強されうる。処理チャンバ１００は、追加的に又は代替的に、処理チャンバ１００のスパッタリングターゲット１４０の近くに磁場を生成して、スパッタリングターゲット１４０に隣接する高密度プラズマ領域内のイオン密度を増加させ、ターゲット材料のスパッタリングを改善する磁場発生器１５６を含むことができる。

スパッタリングガスは、ガス供給システム１５８を通じて処理チャンバ１００内に導入され、該システムは、設定された流量のガスを流すために、マスフロー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からガスを供給する。ガスはミキシングマニホールド（図示せず）に供給され、そこでガスが混合されて所望の処理ガス組成を形成し、ガスを処理チャンバ１００に導入するためのガス出口を有するガス分配器１６６に供給される。処理ガスは、スパッタリングターゲット１４０にエネルギー的に衝突してスパッタリングターゲット１４０から材料をスパッタリングすることができる、アルゴン又はキセノンなどの非反応性ガスを含みうる。処理ガスはまた、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できる、酸素含有ガス及び窒素含有ガスのうちの１つ以上などの反応性ガスを含みうる。次いで、ガスは、ＤＣ電源１４６及びＲＦ電源１４８のうちの少なくとも一方によって励起されて、スパッタリングターゲット１４０をスパッタリングするためのプラズマを形成する。使用済みの処理ガス及び副生成物は、排気１６８を通じて処理チャンバ１００から排出される。排気１６８は、使用済みの処理ガスを受け取り、処理チャンバ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に使用済みガスを通過させる排気口１７０を備える。排気導管１７２は１つ以上の排気ポンプ１７４に接続される。

処理チャンバ１００のさまざまな構成要素は、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、構成要素を動作させて基板１０４を処理す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。例えば、コントローラ１７６は、基板支持体１３０及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；ガス流量制御バルブを動作させて処理チャンバ１００へのスパッタリングガス流れを設定するためのガス流量制御命令セット；排気スロットルバルブを動作させて処理チャンバ１００内の圧力を維持するためのガス圧力制御命令セット；ＤＣ電源１４６及びＲＦ電源１４８のうちの少なくとも一方を動作させてガス励起電力レベルを設定するためのガスエナジャイザ制御命令セット；基板支持体１３０又は伝熱媒体供給１８０内の温度制御システムを制御して熱伝達チャネル１５２への伝熱媒体の流量を制御するための温度制御命令セット；並びに、処理チャンバ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は、本開示の幾つかの実施形態によるペデスタル１３４及び堆積リング１２５の上面図を示している。幾つかの実施形態では、内側リップ２５０の内側表面３０８は、堆積リング１２５がペデスタル１３４上に配置されたときにペデスタル１３４に対して回転可能になるように、突出部のない連続した円又は半径方向内側に延びる位置合わせタブを形成する。幾つかの実施形態では、基板支持表面１３８はエポキシコーティングを含む。幾つかの実施形態では、エポキシコーティングは厚さが約２から約４マイクロメートルである。幾つかの実施形態では、ペデスタル１３４は、リフトピンがそこを通過して基板１０４をペデスタル１３４から昇降させることを容易にするように構成された１つ以上のリフトピン開口部６１０を含む。

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、本開示の他の実施形態及び更なる実施形態が考案されうる。

Claims (18)

1. 処理キットであって、
   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、該堆積リングが、
   前記基板支持体の下部レッジ上に載置されるように構成された環状バンドであって、該環状バンドが上面と下面とを有し、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差を含み、前記段差が前記半径方向内側部分から前記半径方向外側部分へと下方に延びる、環状バンド、
   前記環状バンドの前記上面から上方に延び、かつ前記環状バンドの内側表面に隣接する内側リップであって、該内側リップの内側表面及び前記環状バンドの前記内側表面が一緒になって前記堆積リングの中央開口部を形成し、前記内側リップの外側表面が半径方向外側にかつ前記内側リップの上面から前記環状バンドの前記上面まで下方に延びる、内側リップ、
   前記環状バンドの半径方向外側に配置されたチャネル、並びに
   上方に延び、かつ前記チャネルの半径方向外側に配置された外側リップであって、前記外側リップの上面及び前記チャネルが前記環状バンドの前記下面の下に配置される、外側リップ
   を備えている、処理キット。
2. 前記内側リップの幅が約２．０ｍｍから約４．５ｍｍである、請求項１に記載の処理キット。
3. 前記半径方向内側部分における前記環状バンドの厚さが、約２．５５ｍｍから約３．０ｍｍである、請求項１に記載の処理キット。
4. 前記半径方向外側部分における前記環状バンドの厚さが、約４．７６ｍｍから約５．０ｍｍである、請求項１に記載の処理キット。
5. 前記内側リップの前記外側表面が、前記堆積リングの中心軸から約５度から約１５度の角度で延びる、請求項１に記載の処理キット。
6. 前記内側リップの前記内側表面の直径が、約２８５ｍｍから約２９５ｍｍである、請求項１に記載の処理キット。
7. 前記堆積リングの外径が約３４０ｍｍから約３８０ｍｍである、請求項１に記載の処理キット。
8. 前記内側リップの前記内側表面が、半径方向内側に延びる突出部のない、連続した円を形成する、請求項１から７のいずれか一項に記載の処理キット。
9. 前記外側リップが、クランプアセンブリを受けるように構成された１つ以上のスロットを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の処理キット。
10. 上部と下部とを有する円筒形の本体と、前記下部から半径方向内側に延びるカバーリングセクションとを有する一体型処理キットシールド
    をさらに含み、
    前記カバーリングセクションが、前記堆積リングの前記チャネル内に延びる突出部と、前記カバーリングセクションと前記堆積リングとの間に曲がりくねった流路を画成するように前記外側リップが延びる凹部とを含む、
    請求項１から７のいずれか一項に記載の処理キット。
11. 前記環状バンドの外側表面に隣接して下方に延びる第１の脚部、
    前記第１の脚部の底部から半径方向外側に延びる第２の脚部、及び
    前記第２の脚部から上方に延びる外側リップであって、前記第１の脚部、前記第２の脚部、及び前記外側リップが一緒になって前記チャネルを画成する、外側リップ
    をさらに含む、請求項１から４又は６から７のいずれか一項に記載の処理キット。
12. 前記第１の脚部が、前記内側リップの長さより大きい長さを有する、
    前記外側リップが、前記内側リップの長さより大きい長さを有する、又は
    前記段差の直径が約３１５ｍｍから約３４５ｍｍである
    のうちの少なくとも１つである、請求項１１に記載の処理キット。
13. 基板支持体であって、
    基板を受けるための所与の直径を有する基板支持表面を有し、そこに配置された静電チャックを有するペデスタルであって、半径方向外側に延びる下部レッジを含む、ペデスタル、及び
    請求項１から７のいずれかに記載される処理キットであって、前記堆積リングが前記下部レッジ上に配置される、処理キット
    を含む、基板支持体。
14. 前記基板支持表面と前記下部レッジの上面との間の距離が、約８から約１１ｍｍである、請求項１３に記載の基板支持体。
15. 前記所与の直径が約２８５ｍｍから約２９３ｍｍである、請求項１３に記載の基板支持体。
16. 下部レッジが約１０ｍｍから約１５ｍｍの厚さを有する、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の基板支持体。
17. 前記堆積リングが、前記ペデスタル上に配置されると、前記ペデスタルに対して回転可能である、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の基板支持体。
18. 基板受け面がエポキシコーティングを含む、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の基板支持体。

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