JP5722428B2 - Ｒｆエネルギが中心に給送される物理蒸着のための装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、一般的に物理蒸着処理機器に関する。

一部の従来型高周波（ＲＦ）物理蒸着（ＰＶＤ）チャンバは、スパッタリングターゲットに結合された電気給送部を通じてスパッタリングターゲットにＲＦ及びＤＣエネルギを供給する。本発明者は、ターゲットに結合されたＲＦ及びＤＣエネルギを有する従来型ＰＶＤチャンバは、加工されている基板上に不均一な堆積プロフィールをもたらすことを見出した。

従って、本発明者は、改良されたＲＦ給送構造体及びそれを組み込んだＰＶＤチャンバを提供する。

物理蒸着の方法及び装置を提供する。一部の実施形態では、物理蒸着チャンバ内のターゲットにＲＦエネルギを結合するための給送構造体は、ＲＦエネルギを受け取る第１の端部と、第１の端部に相対するＲＦエネルギをターゲットに結合する第２の端部とを有する本体であって、第１の端部から第２の端部まで本体を通って配置された中心開口部を更に有するこの本体と、第１の端部で本体に結合される第１の部材であって、本体を取り囲み本体から外側に半径方向に延びる第１の要素と、ＲＦ電源からＲＦエネルギを受け取る第１の部材に配置された１つ又はそれよりも多くの端子とを含むこの第１の部材と、ターゲットにＲＦエネルギを分配する本体の第２の端部に結合されたソース分配プレートであって、ソース分配プレートがこのプレートを通って配置され本体の中心開口部と整列する孔を含むこのソース分配プレートとを含むことができる。

一部の実施形態では、物理蒸着のための装置は、ＲＦエネルギを供給するＲＦ電源と、処理チャンバの内部に配置された基板支持体と基板支持体の支持面に面して処理チャンバの内部に配置されたターゲットとを有する処理チャンバと、処理チャンバの外側に配置され、かつターゲットの周縁の近くにＲＦエネルギを分配するためにターゲットの周縁に沿ってターゲットの背面に結合されたソース分配プレートと、第１の端部と、第１の端部に相対する第２の端部と、第１の端部から第２の端部まで本体を通って配置された中心開口部と、第１の端部で本体に結合された第１の部材とを有する本体とを含むことができ、第１の部材は、本体を取り囲んで本体から外側に半径方向に延びる第１の要素と、第１の部材に配置された１つ又はそれよりも多くの端子とを含み、この１つ又はそれよりも多くの端子のうちの少なくとも１つがＲＦ電源に結合され、本体の第２の端部は、ターゲットに相対するソース分配プレートの第１の側でソース分配プレートに結合される。

一部の実施形態では、物理蒸着のための装置は、ＲＦエネルギを供給するＲＦ電源と、処理チャンバの内部に配置された基板支持体と基板支持体の支持面に面して処理チャンバの内部に配置されたターゲットとを有する処理チャンバと、処理チャンバの外側に配置され、かつターゲットの周縁の近くにＲＦエネルギを分配するためにターゲットの周縁に沿ってターゲットの背面に結合されたソース分配プレートと、第１の端部と、第１の端部に相対する第２の端部と、第１の端部から第２の端部まで本体を通って配置された中心開口部と、第１の端部で本体に結合された第１の部材とを有する本体とを含むことができ、第１の部材は、本体を取り囲んで本体から外側に半径方向に延びる第１の要素と、第１の要素から延びる片持ちアームと、片持ちアームに配置されてＲＦ電源からＲＦエネルギを受け取る端子と、端子と本体の間に第１の要素を通って配置されたスロットであって、スロットの周りで端子から本体までＲＦエネルギを誘導するこのスロットとを含み、スロットは、約１８０度から約３６０度未満までの円弧長を有し、本体の第２の端部は、ターゲットに相対するソース分配プレートの第１の側でソース分配プレートに結合される。

本発明の他の及び更に別の実施形態を以下に説明する。

以上に簡単に要約し、以下で詳細に説明する本発明の実施形態は、添付図面に表された本発明の図示の実施形態の参照によって理解することができる。しかし、添付図面は、本発明の典型的な実施形態を示すのみであり、従って、その範囲の制限と見なすべきでないことに注意すべきであり、本発明は、他の等しく有効な実施形態を満足できる。

理解を容易にするために、可能な場合、諸図に共通な同一要素を示すために同一の参照番号が使用される。諸図は、一定の比率には描かれず、かつ明確にするため簡略化されている場合がある。一実施形態の要素及び特徴は、更なる説明なしに他の実施形態に有利に組込めることが考えられている。

本発明の一部の実施形態による処理チャンバの概略断面図である。 本発明の一部の実施形態による給送構造体の概略断面図である。 本発明の一部の実施形態による処理チャンバの概略断面図である。 本発明の一部の実施形態による給送構造体の他の構成の上面図の非制限的な例を示す図である。 本発明の一部の実施形態による給送構造体の他の構成の上面図の非制限的な例を示す図である。 本発明の一部の実施形態による給送構造体の他の構成の上面図の非制限的な例を示す図である。 本発明の一部の実施形態による給送構造体の他の構成の上面図の非制限的な例を示す図である。 本発明の一部の実施形態による給送構造体の他の構成の上面図の非制限的な例を示す図である。 本発明の一部の実施形態による給送構造体の他の構成の上面図の非制限的な例を示す図である。

ＲＦ及び任意的にＤＣエネルギ又は電力を物理蒸着（ＰＶＤ）チャンバのターゲットに結合する装置、及びターゲットに結合される中心に給送されるＲＦ及び任意的にＤＣ電力を有する物理蒸着（ＰＶＤ）チャンバを本明細書に提供する。本発明の装置は、有利な態様においては、ターゲットに近くかつ物理蒸着（ＰＶＤ）チャンバ内の電磁場がより均一であり、それによって加工されている基板上のターゲット材料のより均一な分配が容易にされるように物理蒸着（ＰＶＤ）チャンバ内のターゲットへのＲＦ及びＤＣ電力の結合を可能にする。一部の実施形態では、本発明の装置は、約１から約５００ｍＴｏｒｒの範囲の圧力のような高圧力高周波（ＲＦ）ＰＶＤ用途に有益である。低圧力ＲＦ ＰＶＤ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。

図１は、本発明の一部の実施形態による物理蒸着チャンバ（処理チャンバ１００）の概略断面図である。適切なチャンバの例は、ＡＬＰＳ（登録商標）ＰＬＵＳ及び「ＳＩＰ ＥＮＣＯＲＥ（登録商標）」ＰＶＤ処理チャンバを含み、両方はカリフォルニア州サンタクララ所在の「Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．」から市販されている。「Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．」及び他の製造業者が提供する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。

処理チャンバ１００は、基板１０４をその上に受け入れる基板支持ペデスタル１０２と、ターゲット１０６のようなスパッタリングソースとを収容する。基板支持ペデスタル１０２は、チャンバ壁（図示のように）又は接地シールドとすることができる接地筐体壁１０８内部に位置することができる。接地シールド１４０は、図１においてターゲット１０６より上のチャンバ１００の少なくともいくらかの部分を覆って示されている。一部の実施形態では、接地シールド１４０は、ターゲットより下に延びることができ、同じくペデスタル１０２を包み込む。

処理チャンバは、ＲＦ及びＤＣエネルギをターゲット１０６に結合するための給送構造体１１０を含む。給送構造体は、ターゲットに又は例えば本明細書に説明するターゲットを収容するアセンブリにＲＦエネルギをかつ任意的にＤＣエネルギを結合するための装置である。一部の実施形態では、給送構造体１１０は、管状とすることができる。本明細書で用いられている管状は、あらゆる一般的な断面であり、円形のみではない断面を有する中空部材を一般的に言う。給送構造体１１０は、第１の端部１１４と、第１の端部１１４に相対する第２の端部１１６とを有する本体１１２を含む。一部の実施形態では、本体１１２は、第１の端部１１４から第２の端部１１６まで本体１１２を通って配置された中心開口部１１５を更に含む。

給送構造体１１０の第１の端部１１４は、ＲＦ電源１１８にかつ任意的にＤＣ電源１２０に結合することができ、それらは、ターゲット１０６にＲＦ及びＤＣエネルギを供給するためにそれぞれ利用することができる。例えば、ＤＣ電源１２０は、ターゲット１０６に負の電圧又はバイアスを印加するのに利用することができる。一部の実施形態では、ＲＦ電源１１８によって給送されるＲＦエネルギは、約２ＭＨｚから約６０ＭＨｚの周波数の範囲とすることができ、又は例えば２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、又は６０ＭＨｚのような非制限周波数を使用することができる。一部の実施形態では、複数のＲＦ電源（例えば、２つ又はそれよりも多く）を提供することができ、複数の上述の周波数でＲＦエネルギを供給する。給送構造体１１０は、ＲＦ電源１１８及びＤＣ電源１２０からＲＦ及びＤＣエネルギを伝達する適切な導電材料で製造することができる。任意的に、ＤＣ電源１２０は、給送構造体１１０を通過することなくターゲットに代替的に結合することができる（図１に破線で示すように）。

給送構造体１１０は、ＲＦ及びＤＣエネルギそれぞれの給送構造体１１０の周囲の周りでの実質的に均一な分配を容易にする適切な長さ２５４を有することができる。例えば、一部の実施形態では、給送構造体１１０は、約０．７５から約１２インチ、又は約３．２６インチの長さ２５４を有することができる。一部の実施形態では、本体１１２が中心開口部を持たない時（以下に説明されかつ図３に示すように）、給送構造体１１０は、約０．５から約１２インチの長さ２５４を有することができる。

一部の実施形態では、本体は、少なくとも約１：１の長さ対内径（ＩＤ２５２）の比を有することができる。一部の実施形態では、本体は、少なくとも約０．５：１、例えば、約０．６：１の長さ対外径（ＯＤ２５０）の比を有することができる。本発明者は、少なくとも１：１又はより大きい長さ対内径の比、又は０．５：１又はより大きい長さ対外径の比の具備が、給送構造体１１０からのより均一なＲＦ送出を提供する（すなわち、ＲＦエネルギが、給送構造体の周りにより均一に分配され、ＲＦ結合を給送構造体１１０の真の中心点に接近させる）ことを見出した。

給送構造体１１０の内径２５２（すなわち、中心開口部１１５の直径）は、マグネトロンシャフトがその中に延びることを可能にしながらできるだけ小さく、例えば、約１インチから約１１インチ、又は約３．９インチとすることができる。一部の実施形態では、マグネトロンシャフトが存在しない場合（例えば、マグネトロンが使用されない場合、又はマグネトロンが図３に示すような中心を外れたシャフトによるなどでターゲットの背面の上に中心配置されたシャフトによる以外の方式で制御される場合）、給送構造体１１０の内径２５２はゼロインチのように小さくすることができる（例えば、本体１１２を中心開口部１１５なしに提供することができる）。そのような実施形態では、給送構造体１１０の内径２５２は、もしあれば、例えば、約０インチから約１１インチとすることができる。

給送構造体１１０の外径２５０は、機械的完全性のための給送構造体１１０の十分な壁厚を維持しながらできるだけ小さく、例えば、約１．５インチから約１２インチ、又は約５．８インチとすることができる。図３に示すようにマグネトロンシャフトが存在しない場合、一部の実施形態では、給送構造体１１０の外径２５０は、約０．５インチのように小さくすることができる。そのような実施形態では、給送構造体１１０の外径は、例えば、約０．５インチから約１２インチとすることができる。

より小さい内径（かつより小さい外径）の具備は、給送構造体１１０の長さを増大させずに長さ対ＩＤの比（かつ長さ対ＯＤの比）の改善を容易にする。ＲＦ及びＤＣエネルギの両方をターゲットに結合するのに使用されるとして上述したが、給送構造体１１０は、ＲＦエネルギのみをターゲットに結合するために使用することができ、ＤＣエネルギは提供されないか又は異なる位置からターゲットに結合される。そのような実施形態では、ＤＣエネルギが提供される時に、給送構造体１１０を通じて提供されるようには均一でない場合があるのにも関わらず、ＲＦエネルギは、ターゲットへのより均一な提供を保ち、より均一なプラズマ処理が容易にされる。

本体１１２の第２の端部１１６は、ソース分配プレート１２２に結合される。ソース分配プレートは、ソース分配プレート１２２を通って配置されて本体１１２の中心開口部１１５と整列する孔１２４を含む。ソース分配プレート１２２は、給送構造体１１０からのＲＦ及びＤＣエネルギを伝達する適切な導電材料で製造することができる。

ソース分配プレート１２２は、導電性部材１２５を通じてターゲット１０６に結合することができる。導電性部材１２５は、ソース分配プレート１２２の周縁に近いソース分配プレート１２２のターゲット向き面１２８に結合した第１の端部１２６を有する管状部材とすることができる。導電性部材１２５は、ターゲット１０６の周縁に近いターゲット１０６のソース分配プレート向き面１３２に（又はターゲット１０６のバッキングプレート１４６に）結合する第２の端部１３０を更に含む。

空洞１３４は、導電性部材１２５の内向き壁と、ソース分配プレート１２２のターゲット向き面１２８と、ターゲット１０６のソース分配プレート向き面１３２とによって定めることができる。空洞１３４は、ソース分配プレート１２２の孔１２４を通じて本体１１２の中心開口部１１５に連通している。空洞１３４と本体１１２の中心開口部１１５とは、図１に示されている回転マグネトロンアセンブリ１３２の１つ又はそれよりも多くの部分を少なくとも部分的に収容するために利用することができる。一部の実施形態では、空洞は、水（Ｈ₂Ｏ）などのような冷却流体で少なくとも部分的に満たすことができる。

接地シールド１４０は、処理チャンバ１００の蓋の外側面を覆うために提供することができる。接地シールド１４０は、例えば、チャンバ本体の接地接続を通じて接地と結合することができる。接地シールド１４０は、給送構造体１１０がソース分配プレート１２２に結合するために接地シールド１４０を通過することを可能にする中心開口部を有する。接地シールド１４０は、アルミニウム又は銅などのようなあらゆる適切な導電材料を含むことができる。絶縁間隙１３９が、接地シールド１４０と、分配プレート１２２、導電性部材１２５、及びターゲット１０６（及び／又はバッキングプレート１４６）の外側面との間に提供され、ＲＦ及びＤＣエネルギが接地に直接送られることが防止される。絶縁間隙は、空気、又はセラミック又はプラスチックなどのような他の適切な絶縁材料で満たすことができる。

一部の実施形態では、接地カラー１４１は、給送構造体１１０の本体１１２と下側部分との周りに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、かつ接地シールド１４０の一体部分又は接地シールドに結合された独立部分とすることができ、給送構造体１１０の接地を提供する。接地カラー１４１は、アルミニウム又は銅のような適切な導電材料で製造することができる。一部の実施形態では、接地カラー１４１の内径と給送構造体１１０の本体１１２の外径の間に配置された間隙は、できるだけ小さく、かつ電気的分離を提供するのに過不足のないように保つことができる。間隙は、プラスチック又はセラミックのような絶縁材料で満たすことができ又は空隙とすることができる。接地カラー１４１は、ＲＦ給送部（例えば、以下で説明する電気給送部２０５）と本体１１２の間のクロストークを防止し、それによってプラズマ及び処理の均一性を改善する。

アイソレータプレート１３８は、ソース分配プレート１２２と接地シールド１４０の間に配置することができ、ＲＦ及びＤＣエネルギが接地に直接送られることが防止される。アイソレータプレート１３８は、給送構造体１１０がソース分配プレート１２２に結合するためにアイソレータプレート１３８を通過することを可能にする中心開口部を有する。アイソレータプレート１３８は、セラミック又はプラスチックなどのような適切な絶縁材料を含むことができる。代替的に、アイソレータプレート１３８の代わりに空隙を提供することができる。アイソレータプレートの代わりに空隙が提供される実施形態では、接地シールド１４０は、接地シールド１４０上に置かれるあらゆる構成要素を支持するのに十分構造的に健全とすることができる。

図２は、給送構造体１１０を拡大図でかつ図１に示すよりも非常に詳細に表している。一部の実施形態では、給送構造体１１０は、本体１１２の第１の端部又はその付近で本体１１２に結合され、本体から半径方向外側に延びる第１の部材を含むことができ、以下に説明するようにエネルギソースへの給送構造体１１０の結合が容易にされる。例えば、一部の実施形態において、給送構造体１１０は、本体１１２の第１の端部１１４を取り囲んで本体１１２から半径方向外側に延びる第１の要素２０２を含むことができる。第１の要素２０２は、図２に示すように、環状ディスク又はリングの形態の形状とすることができる。第１の要素２０２は、本体１１２の一体部分とすることができ、又は代替的に第１の端部１１４の近くで本体１１２上に例えば溶接、ろう付け、締付け、又はボルト付けなどによって結合することができる個別要素（第１の端部１１４に近い破線によって表されるような）とすることができる。第１の要素２０２は、本体１１２を構成するのと同様な材料を含むことができる導電材料を含む。

ＲＦ電源１１８及びＤＣ電源１２０をそれぞれ第１の要素２０２に結合するために、端子２０１、２０３を第１の要素２０２に配置することができる。例えば、各端子は、ＲＦ電源１１８、及び一部の実施形態では、ＤＣ電源１２０をそれぞれ端子２０１、２０１に結合するために電気給送部２０５、２０７を受け取るように構成することができる。例えば、電気給送部２０５、２０７は、接続ロッドなどのようなＲＦ及び／又はＤＣエネルギを結合するためのあらゆる適切な給送部とすることができる。端子は、少なくとも高圧力条件の下で基板１０４上の均一な層堆積を達成するあらゆる適切な位置に配置することができる。例えば、端子２０１、２０３は、中心開口部１１５の周りで正反対に存在することができる。代替的に、端子２０１、２０３は、第１の要素２０２の直径に沿って非対称的に配置することができ、又は基板１０４上の望ましい均一な堆積プロフィールを達成するためのあらゆる適切な構成にあることができる。代替的に、ＲＦ及びＤＣエネルギは、第１の要素２０２内の１つ又はそれよりも多くの共通の端子に結合することができる（例えば、単一端子に、又は端子２０１、２０３両方に）。

第１の要素２０２は、少なくとも高圧力の下で基板１０４上の均一な層堆積を達成するのに要するあらゆる適切な直径とすることができる。第１の要素２０２は、約２から約２０インチの範囲の直径を有することができる。一部の実施形態では、第１の要素２０２の直径は、約１０インチである。本発明者は、有利な態様においては、第１の要素２０２へのＲＦエネルギの結合が、例えば、ＲＦエネルギが、例えば、本体１１２の側壁から半径方向に延びた位置に電気給送部２０５、２０７を結合することによって本体１１２の側壁に直接に結合された場合よりもターゲットに近くでＲＦエネルギの電磁場分布における更に良好な均一性の達成を容易にすることができることを見出した。具体的には、本体１１２の側壁へのＲＦエネルギの直接結合は、ＲＦエネルギ分配を改善することができるが、本発明者は、いくらかの不均一性がそれでも存在し、ＲＦエネルギがソース分配プレートからより遠く離れて本体に結合される場合に、更に別の改善を行うことができることを見出した（例えば、上述の本体１１２の長さ対ＩＤ又はＯＤの比、及び／又は第１の要素２０２へのＲＦエネルギの結合を参照されたい）。

一部の実施形態では、給送構造体１１０は、第２の端部１１２に又はその付近で本体１１２に結合された第２の部材を含むことができ、ソース分配プレート１２２への本体１１２の結合が容易にされる。一部の実施形態では、第２の部材は、本体１１２の第２の端部１１６を取り囲む第２の要素２０４とすることができる。第１の要素２０４は、図２に示すように、環状ディスク又はフランジ形態の形状とすることができる。第２の要素２０４は、本体１１２の一体部分とすることができ、又は代替的に第２の端部１１６の近くに本体１１２上に例えば溶接、ろう付け、締付け、又はボルト付けなどによって固定することができる個別要素（第２の端部１１６に近い破線によって表されるような）とすることができる。第２の要素２０４は、本体１１２を構成するのと同様な材料を含むことができる導電材料を含む。

第２の要素２０４は、孔１２４の近くにソース分配プレート１２２の本体向き面２０９に給送構造体１１０を結合するのに利用することができる。第２の要素２０４は、ソース分配プレート１２２への給送構造体１１０の結合における構造サポートを提供するのに所望されるあらゆる適切な直径とすることができる。例えば、第２の要素２０４は、約２から約１２インチの範囲の直径を有することができる。一部の実施形態では、第２の要素２０４の直径は、約７インチである。

一部の実施形態では、給送構造体１１０は、本体１１２の第２の端部からソース分配プレート１２２の孔１２４内に延びる第３の要素２１０を含むことができる。第３の要素２１０は、管状とすることができ、かつ図２に示すように本体１１２の拡大部分とすることができる。例えば、第３の要素２１０は、給送構造体１１０とソース分配プレート１２２の間の結合の構造安定性を更に改善するために提供することができる。ソース分配プレート１２２の本体向き面からソース分配プレート１２２のターゲット向き面１２８まで延びるとして描かれているが、第３の要素２１０の長さは、図示よりも大きいか又は小さい場合がある。第１及び第２の要素２０４、２０２と同様に、第３の要素２１０は、本体１１２の連続部分とすることができ、又は代替的に第２の端部１１６の近くに本体１１２上に例えば溶接、ろう付け、締付け、又はボルト付けなどによって固定することができる個別要素（第２の端部１１６に近い水平破線によって表されるような）とすることができる。第２の要素２１０は、本体１１２を構成するのと同様な材料を含むことができる導電材料を含む。

一部の実施形態では、給送構造体１１０は、ライナ２１２を更に含むことができる。ライナ２１２は、本体１１２の中心開口部１２４に配置することができる。ライナ２１２は、更に、本体１１２の第１の端部１１４からソース分配プレート１２２のターゲット向き面１２８まで中心開口部１２４の内部を覆うことができる。ライナ２１２は、例えば、本体１１２の中心開口部１１５に近い第１の要素２０２の一部分の上である本体１１２の第１の端部１１４の上に部分的に配置することができる。ライナ２１２は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、プラスチック、又はセラミックなどである絶縁材料を含むことができる。例えば、ライナ２１２は、マグネトロンアセンブリ１３６の構成要素を導電性の給送構造体１１０、かつＲＦ及びＤＣ電源１１８、１２０から絶縁するために利用することができる。

図２に表された給送構造体１１０の構成は一例に過ぎず、他の設計も考えられる。例えば、図４Ａ−図４Ｅは、本発明の一部の実施形態による給送構造体１１０の他の構成の上面図の非限定的な例である。図４Ａは、第１の部材が本体１１２の相対する側に配置され、中心開口部１１５から離れて半径方向外側に延びる片持ちアーム４０２、４０４を含む場合の給送構造体１１０の上面図を表している。端子２０１、２０３は、アーム４０２、４０４内にそれぞれ配置され、ＲＦ接続ロッド又はＤＣ接続ロッドなどのような接続ロッドとすることができる電気給送部２０５、２０７をそれぞれ受け入れる。

一部の実施形態では、第１の部材は、本体１１２に結合されたリング（例えば、第１の要素２０２）を更に含むことができ、リングは、半径方向外側にリングから延びる片持ちアーム４０２、４０４を有する。装置の一部の実施形態では、本発明者は、第１の要素単独でも、従来型の装置と比べてターゲットに近い電磁場分布の均一性を改善するが、それは、要求されるような電磁場分布は提供しない場合があることを見出した。従って、本発明者は、更に、本体１１２の第１の端部１１４から又は第１の要素から半径方向に延びる１つ又はそれよりも多くの片持ちアームの具備がターゲットに近い電磁場分布の均一性を更に改善することができることを見出した。

本明細書に開示する実施形態のあらゆる場合のように、ＲＦエネルギは、いずれか又は両方の端子に印加することができ、任意的に、いずれか又は両方の端子へのＤＣエネルギの印加も同様である。例えば、一部の実施形態では、ＲＦエネルギは、第１の端子２０１に印加することができ、ＤＣエネルギは、第２の端子２０３に印加することができる。代替的に、ＲＦエネルギは、第１の端子２０１と第２の端子２０３の両方に印加することができる。代替的に、ＲＦエネルギとＤＣエネルギは、第１の端子２０１と第２の端子２０３の両方に各々印加することができる。

給送構造体１１０へのＲＦ（及び／又はＤＣ）エネルギの印加のための位置の数は変えることができる（例えば、１つ又はそれよりも多く）。１つよりも多い給送位置が提供される場合の一部の実施形態では、そのような位置は、対称的に配置することができる（図４Ａに表された２つの相対する端子２０１、２０３）。例えば、図４Ｂに表されるように、３つよりも多い（４個又は８個が示されている）の給送位置を提供することができる。図４Ｂは、４つの片持ちアーム４０２、４０４、４０６、４０８を有する給送構造体１１０を表している。各アームは、ＲＦ又はＤＣエネルギソースに結合する端子（例えば、２０１、２０３、４０１、４０３）を有する。この図面で４１０と表示された破線に示すように、端子を有する付加的な片持ちアームも対称配置の状態で提供することができる。ＲＦエネルギは、端子の各々に又は相対する端子に結合することができ、かつ一部の実施形態では、ＤＣエネルギを端子の各々に又は相対する端子に結合することができる。一部の実施形態では、ＲＦエネルギは、相対する端子の第１のセット（例えば、２０１、２０３）に提供することができ、ＤＣエネルギは、第１のセットと異なる相対する端子の第２のセット（例えば、４０１、４０３）に提供することができる。図４Ａの場合のように、片持ちアームの各々は、本体１１２に結合されたリングから半径方向外側に延びることができる。

一部の実施形態では、端子は、連続的ではなく、２つ又はそれよりも多くの個別のポイントで給送構造体１１０の本体１１２に結合することができる。例えば、図４Ｃに示すように、スロット４１４は、有利な態様においては、片持ちアーム４０２、４０４の各々と本体１１２の間に提供することができ、端子２０１、２０３に印加されたエネルギが接触領域４１６に誘導される。スロット４１４は、スロット４１４を横断する端子から本体への導電経路がないように（例えば、エネルギはスロット４１４の周囲を移動すべきであるように）、本体１１２の外側壁４１２の半径方向外側に少なくとも部分的に形成される。例えば、各端子（ＲＦエネルギに対して一方又は両方、かつＤＣエネルギに対して一方又は両方）に結合されたエネルギは、有利な態様においては、端子位置から例えば９０度離れて伝播するようにスロットによって強制され、１つのみのＲＦサプライ及びＤＣサプライが給送構造体１１０に結合される時であっても対称的な給送がそのように提供される。スロット４１４は、スロットの相対する側の間のクロストークを防止又は最小にするのに適切なあらゆる幅を有することができる。例えば、一部の実施形態では、スロット４１４は、約１／８から約２インチの幅を有することができ、又は一部の実施形態では、約１／２インチよりも大きい幅を有することができる。一部の実施形態では、スロット４１４は、約４５から約９０度の円弧長を有することができる。

一部の実施形態では、図４Ｄに表されるように、付加的なスロット４１８は、接触ポイント４１６のサイズを有利な態様においては制限し、かつエネルギ（ＲＦ又はＤＣ）のそれぞれの端子２０１、２０３から給送構造体１１０の本体１１２への結合の精密な位置を更に制御するために提供することができる。一部の実施形態では、図４Ｄに示すように、スロット４１４、４１６は、９０度より僅かに小さい円弧長を各々有することができ、給送構造体１１０の本体１１２の周りに９０度毎に配置され、端子２０１、２０３を接続する想像線に対して約４５度回転した４つの接触ポイント４１６を提供する。そのような実施形態では、各端子２０１、２０３から最も近い接触ポイント４１６までの距離はほぼ等しく、それによって給送構造体１１０を経由するそれぞれのエネルギソースからターゲットへのエネルギの対称的な印加が容易にされる。

上記に開示された様々な実施形態を組み合わせることができる。例えば、図４Ｅに表されるように、端子（図示の４つの端子２０１、２０３、４０１、４０３）は、複数の片持ちアーム（図示の４つの片持ちアーム４０２、４０４、４０６、４０８）の各々に提供することができ、スロット４１４は、本体１１２の周りに配置された接触ポイント４１６にエネルギを誘導するために片持ちアームと本体１１２の間に提供することができる。上述のように端子に印加されたエネルギの経路を更に制御するための付加的なスロット４１８を提供することができる。

一部の実施形態では、図４Ｆに示すように、単一のスロット４１４を提供することができる。スロット４１４は、約９０度と３６０度より僅かに小さい角度の間の円弧長又は約１８０度と約３６０度よりも僅かに小さい角度の間の円弧長を有することができる。スロット４１４は、ＲＦエネルギが印加される端子（図４Ｆでは端子２０３）に隣接して提供することができる。このような単一スロット４１４の具備は、端子２０３からＲＦ給送構造体の本体１１２まで移動するＲＦエネルギのための単一接触ポイント４１６を提供する。スロット４１４の円弧長に応じて、接触ポイント４１６は、サイズを変えることができる。例えば、スロット４１４が約１８０度の円弧長を有する時に、接触ポイント４１６は、本体１１２の周りに約１８０度延びることになる。スロット４１４が、３６０度より僅かに小さい円弧長を有する時に、接触ポイント４１６は小さい場合がある。そのような実施形態では、接触ポイント４１６は、本体１１２に結合するタブ４０４のための頑強な接触ポイントを提供するのに十分大きくなくてはならない。

本発明者は、制御された非対称性をＲＦ給送に提供すれば、ターゲットに最後に到達するＲＦエネルギの対称性がより一層対称とすることができることを予期せずに見出した。例えば、接触ポイント４１６に沿った強いＲＦ結合と組み合わせたスロット４１４を横断する弱いＲＦ結合により、本体１１２を下って分配プレート１２２（図１に示されている）に移動する複合ＲＦエネルギがより均一又は対称であるように制御することができる。本発明者は、更に、この効果が、提供されるＲＦエネルギの周波数に基づいて変化することを予期せずに見出した。従って、スロット４０４の円弧長さは、ターゲットに提供されるＲＦエネルギの対称性を制御するために、使用されるＲＦエネルギの周波数に基づいて変化させることができる。一部の実施形態では、図４Ｆに示すように第２の端子（端子２０１）は、ターゲットにＤＣエネルギを結合するために提供することができる。一部の実施形態では、第２の端子は省くことができる。

図１に戻れば、ターゲット１０６は、接地アルミニウムアダプタ１４２上に絶縁アイソレータ１４４を通じて支持することができる。ターゲット１０６は、金属又は金属酸化物のようなスパッタリング中に基板１０４上に堆積される材料を含む。一部の実施形態では、バッキングプレート１４６は、ターゲット１０６のソース分配プレート向き面１３２に結合することができる。バッキングプレート１４６は、銅−亜鉛、銅−クロム、又はターゲットと同じ材料のような導電材料を含むことができ、それによってＲＦ及びＤＣ電力をバッキングプレート１４６を通じてターゲット１０６に結合することができる。代替的に、バッキングプレート１４６は非導電性とすることができ、かつ導電性部材１２５の第２の端部１３０にターゲット１０６のソース分配プレート向き面１３２を結合するための電気給送貫通部などのような導電性要素（図示せず）を含むことができる。バッキングプレート１４６は、例えば、ターゲット１０６の構造安定性を改善するために含むことができる。

基板支持ペデスタル１０２は、ターゲット１０６の主面に面する材料受け入れ面を有し、ターゲット１０６の主面に相対する平面的な位置にスパッタ被覆される基板１０４を支持する。基板支持ペデスタル１０２は、処理チャンバ１００の中心領域１４８内に基板１０４を支持することができる。中心領域１４８は、処理の間での基板支持ペデスタル１０２の上方の領域として定められる（例えば、処理位置にある時のターゲット１０６と基板支持ペデスタル１０２の間）。

一部の実施形態では、基板支持ペデスタル１０２は、底部チャンバ壁１５２に接続したベローズ１５０によって垂直に移動することができ、処理チャンバ１００の下側部分内の装荷ロックバルブ（図示せず）によって基板１０４が基板支持ペデスタル１０２上に移送され、その後堆積位置又は処理位置に持ち上げられることが可能とされる。一種類又はそれよりも多くの処理ガスをガス源１５４から質量流量コントローラ１５６を通じてチャンバ１００の下側部分の中に給送することができる。処理チャンバ１００の内部を排気して処理チャンバ１００内の望ましい圧力の維持を容易にするために、排気ポート１５８を提供し、バルブ１６０を通じてポンプ（図示せず）に結合することができる。

基板１０４上に負のＤＣバイアスを誘起するために、ＲＦバイアス電源１６２を基板支持ペデスタル１０２に結合することができる。更に、一部の実施形態では、負の自己バイアスを処理の間に基板１０４上に形成することができる。例えば、ＲＦバイアス電源１６２によって給送されるＲＦ電力は、約２ＭＨｚから約６０Ｈｚの周波数の範囲とすることができ、例えば、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、又は６０Ｈｚのような非制限周波数を使用することができる。他の用途においては、基板支持ペデスタル１０２は、接地することができ、又は電気的フローティングのままとすることができる。例えば、ＲＦバイアス電力が所望されない可能性がある場合の用途に対して、基板１０４上の電圧を調整するために、キャパシタンス調整器１６４を基板支持ペデスタルに結合することができる。

回転式マグネトロンアセンブリ１３６は、ターゲット１０６の背面（例えば、ソース分配プレート向き面１３２）の近くに配置することができる。回転式マグネトロンアセンブリ１３６は、ベースプレート１６８によって支持された複数のマグネット１６６を含む。ベースプレート１６８は、チャンバ１００と基板１０４との中心軸線に一致する回転シャフト１７０に接続される。マグネトロンアセンブリ１３６の回転を駆動するために、回転シャフト１７０の上端にモータ１７２を結合することができる。マグネット１６６は、ターゲット１０６の表面にほぼ平行にかつ接近してチャンバ１００内部に磁場を発生させ、電子を捕捉して局所プラズマ密度を高め、これは、次に、スパッタリング速度を高める。マグネット１６６は、チャンバ１００の上部の周囲に電磁場を発生させ、マグネット１６６は、回転してその電磁場を回転させ、これは、ターゲット１０６をより均一にスパッタリングさせるように処理のプラズマ密度に影響を与える。例えば、回転シャフト１７０は、１分間に約０から１５０回転することができる。

一部の実施形態では、チャンバ１００は、アダプタ１４２の棚部１７６に接続された接地底部シールド１７４を更に含むことができる。底部シールド１７４上に暗空間シールド１７８を支持することができ、これは、ネジ又は他の適切な方法により底部シールド１７４に固定することができる。底部シールド１７４と暗空間シールド１７８の間の金属ネジ接続は、２つのシールド１７４、１７８がアダプタ１４２に対して接地されることを可能にする。アダプタ１４２は、次に、アルミニウムチャンバ側壁１０８に対して密封され、かつ接地される。両方のシールド１７４、１７８は、硬質非磁性ステンレス鋼で典型的に形成される。

底部シールド１７４は、下方に延び、かつほぼ一定の直径を有する概略管状部分１８０を有することができる。底部シールド１７４は、アダプタ１４２とチャンバ壁１０８との壁に沿って基板支持ペデスタル１０２の上面より下まで下向きに延び、かつ基板支持ペデスタル１０２の上面に達するまで上方に戻る（例えば、底部でｕ字形状部分１８４を形成する）。カバーリング１８６は、基板支持ペデスタル１０２がそのより低い装荷位置にある時に底部シールド１７４の上方延長内側部分１８８の上端に載っているが、ペデスタルがそのより上の堆積位置にある時に基板支持ペデスタル１０２の外側周囲に載って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。基板１０４の周囲を堆積から遮断するために付加的な堆積リング（図示せず）を使用することができる。

一部の実施形態では、基板支持ペデスタル１０２とターゲット１０６の間に磁場を選択的に提供するために、マグネット１９０をチャンバ２００の周りに配置することができる。例えば、図１に示すように、マグネット１９０は、処理位置にある時の基板支持ペデスタル１０２のすぐ上の領域にあるチャンバ壁１０８の外側に配置することができる。一部の実施形態では、マグネット１９０は、アダプタ１４２に隣接するような他の位置に追加的又は代替的に配置することができる。マグネット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強度を制御するために電源（図示せず）に結合することができる。

すなわち、ＲＦ及びＤＣ電力を結合する装置を本明細書に提供した。本発明の装置は、有利な態様においては、ターゲット材料が基板上に均一に分配されるようにした物理蒸着（ＰＶＤ）チャンバ内でのターゲットへのＲＦ及びＤＣ電力の結合を可能にする。本発明の装置は、約１から約５００ｍＴｏｒｒの範囲の圧力のような高圧力高周波（ＲＦ）ＰＶＤ用途に有利である。しかし、低圧力「ＲＦ ＰＶＤ」も本明細書に開示した本発明の装置から利益を得る。

上述の事項は本発明の実施形態を対象とするが、本発明の基本範囲を逸脱することなく本発明の他のかつ更に別の実施形態を案出することができる。

１００ 処理チャンバ
１０２ 基板支持ペデスタル
１０４ 基板
１０６ ターゲット
１１２ 本体
１１５ 中心開口部

Claims (15)

1. 物理蒸着チャンバ内でターゲットにＲＦエネルギを結合する給送構造体であって、
   ＲＦエネルギを受け取る第１の端部と、該ＲＦエネルギをターゲットに結合するために該第１の端部に相対する第２の端部とを有する本体であって、該本体が、該第１の端部から該第２の端部まで該本体を通って配置された中心開口部を更に有する前記本体と、
   前記第１の端部で前記本体に結合された第１の部材であって、該第１の部材が、該本体を取り囲んで該本体から半径方向外側に延びる第１の要素と、ＲＦ電源からＲＦエネルギを受け取るように該第１の部材に配置された１つ又はそれよりも多くの端子とを含む前記第１の部材と、
   前記ターゲットに前記ＲＦエネルギを分配するように前記本体の前記第２の端部に結合されたソース分配プレートであって、該ソース分配プレートが、該プレートを通って配置されて該本体の前記中心開口部に整列する孔を含む前記ソース分配プレートと、
   を含むことを特徴とする給送構造体。
2. 前記本体は、前記ＲＦエネルギが前記ソース分配プレートに均一に供給されるように給送構造体の周囲の周りに該ＲＦエネルギを分配するのに十分な長さを有することを特徴とする請求項１に記載の給送構造体。
3. 前記本体の前記長さが、該本体の外径に対して、０．５：１又はこれより大きいことを特徴とする請求項２に記載の給送構造体。
4. 前記第１の部材は、
   前記第１の要素から延びる１つ又はそれよりも多くの片持ちアームであって、１つ又はそれよりも多くの端子のうちの端子が各片持ちアームに配置される前記１つ又はそれよりも多くの片持ちアームと、
   前記第１の要素に配置された１つ又はそれよりも多くのスロットであって、該１つ又はそれよりも多くのスロットのうちの少なくとも１つのスロットが、前記１つ又はそれよりも多くの端子のうちの少なくとも１つの端子と前記本体の間に配置され、エネルギを該１つ又はそれよりも多くのスロットの周りで該少なくとも１つの端子から該本体まで誘導する前記１つ又はそれよりも多くのスロットと、
   を更に含む、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の給送構造体。
5. 前記１つ又はそれよりも多くの片持ちアームは、
   前記第１の要素の周りに対称的に配置された２つ又はそれよりも多くの片持ちアーム、 を更に含む、
   ことを特徴とする請求項４に記載の給送構造体。
6. 前記１つ又はそれよりも多くのスロットは、１８０から３６０度未満までの円弧長を有する単一のスロットから構成されることを特徴とする請求項４に記載の給送構造体。
7. 前記１つ又はそれよりも多くの片持ちアームは、第１の要素から延びる１つの片持ちアームから構成され、
   前記端子は、前記第１の要素に相対する前記１つの片持ちアームの端部に配置される、 ことを特徴とする請求項６に記載の給送構造体。
8. 物理蒸着のための装置であって、
   ＲＦエネルギを供給するＲＦ電源と、
   処理チャンバの内部に配置された基板支持体と該基板支持体の支持面に面して該処理チャンバの該内部に配置されたターゲットとを有する処理チャンバと、
   前記処理チャンバの外側に配置され、かつ前記ターゲットの周縁に沿って該ターゲットの背面に結合されて該ターゲットの該周縁の近くに前記ＲＦエネルギを分配するソース分配プレートと、
   第１の端部と、該第１の端部に相対する第２の端部と、該第１の端部から該第２の端部まで本体を通って配置された中心開口部と、該第１の端部で該本体に結合された第１の部材とを有する本体と、
   を含み、
   前記第１の部材は、前記本体を取り囲んで該本体から半径方向外側に延びる第１の要素と該第１の部材に配置された１つ又はそれよりも多くの端子とを含み、該１つ又はそれよりも多くの端子のうちの少なくとも１つが、前記ＲＦ電源に結合され、
   前記本体の前記第２の端部は、前記ターゲットに相対する前記ソース分配プレートの第１の側で該ソース分配プレートに結合される、
   ことを特徴とする装置。
9. 前記本体は、前記ＲＦエネルギが前記ソース分配プレートに均一に供給されるように給送構造体の周囲の周りに該ＲＦエネルギを分配するのに十分な長さを有することを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 前記本体の前記長さが、該本体の外径に対して、０．５：１又はこれより大きいことを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. マグネットと前記ターゲットの背面の近くで該マグネットを回転させるシャフトとを含む回転マグネトロンアセンブリであって、該シャフトが、該ターゲットから垂直に延びる中心軸線に対して同軸であり、該シャフトが、前記本体の前記中心開口部と前記ソース分配プレートを通って配置された対応する孔とを通って配置される前記回転マグネトロンアセンブリ、
    を更に含むことを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 前記第１の部材は、
    前記第１の要素から延びる１つ又はそれよりも多くの片持ちアームであって、前記１つ又はそれよりも多くの端子のうちの端子が、該１つ又はそれよりも多くの片持ちアームの各片持ちアームに配置される前記１つ又はそれよりも多くの片持ちアームと、
    前記第１の要素に配置された１つ又はそれよりも多くのスロットであって、該１つ又はそれよりも多くのスロットのうちの少なくとも１つのスロットが、前記１つ又はそれよりも多くの端子のうちの少なくとも１つの端子と前記本体の間に配置されてエネルギを該１つ又はそれよりも多くのスロットの周りで該少なくとも１つの端子から該本体まで誘導する前記１つ又はそれよりも多くのスロットと、
    を更に含む、
    ことを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の装置。
13. 前記１つ又はそれよりも多くの片持ちアームは、
    前記第１の要素の周りに対称的に配置された２つ又はそれよりも多くの片持ちアーム、 を更に含む、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
14. 前記１つ又はそれよりも多くのスロットは、単一のスロットから構成され、
    前記単一のスロットは、１８０から３６０度未満までの円弧長を有する、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
15. ＤＣエネルギを供給し、前記第１の部材の前記１つ又はそれよりも多くの端子のうちの端子を通じて前記ターゲットに結合されたＤＣ電源、
    を更に含むことを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の装置。

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