TWI680199B - 用以改進套組壽命之用於高壓縮應力薄膜沉積的設備 - Google Patents

用以改進套組壽命之用於高壓縮應力薄膜沉積的設備 Download PDF

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Abstract

在此揭示一種用於延長處理套組元件壽命的設備。在一些實施例中，處理套組包括：第一環，該第一環具有定義內徑的內壁、定義外徑的外壁、在該內壁及外壁之間的上表面，及在該內壁及外壁之間的相對下表面，其中靠近該內壁的該上表面之第一部分是凹形的，且其中該上表面的第二部分水平延伸遠離該第一部分；及第二環，該第二環具有上表面及相對的下表面，其中該下表面的第一部分經配置以安置在該第一環的該第二部分上，其中該下表面的第二部分是凸形的，且延伸至但不接觸該第一環的上表面之凹形第一部分。

Description

用以改進套組壽命之用於高壓縮應力薄膜沉積的設備
本揭示的實施例一般有關於基板處理系統。
高應力壓縮膜，例如鈦-鎢(TiW)合金膜，一般沉積在處理腔室中，該等處理腔室適配於在基板，例如矽(Si)晶圓上執行各種沉積、蝕刻、及熱處理，以及其他處理。該等過程往往導致這些薄膜在處理腔室之各種暴露元件表面上的沉積，該等元件例如處理套組(例如，熱環、沉積環、保持環，及類者)、處理屏蔽(熱屏蔽、電漿屏蔽，及類者)及類者，其中一些或全部的薄膜材料可能剝離元件表面。如此，該等元件被定期檢查、翻新(例如，清潔)，及/或替換-通常在一組維護時間表上(例如，製造週期的預定數量之後)，導致處理延遲。
因此，本發明人提供了改進的方法及設備以用於延長處理套組元件的處理壽命。
本揭示的實施例包括用於延長處理套組元件的處理壽命之方法及設備。在一些實施例中，處理套組包括：第一環，該第一環具有定義內徑的內壁、定義外徑的外壁、在該內壁及外壁之間的上表面，及在該內壁及外壁之間的 相對下表面，其中靠近該內壁的該上表面之第一部分是凹形的，且其中該上表面的第二部分水平延伸遠離該第一部分；及第二環，該第二環具有上表面及相對的下表面，其中該下表面的第一部分經配置以安置在該第一環的該第二部分上，其中該下表面的第二部分是凸形的，且延伸至但不接觸該第一環的上表面之凹形第一部分。
在一些實施例中，物理氣相沉積腔室包括：腔室主體，該腔室主體具有第一體積；腔室蓋，該腔室蓋包括設置在腔室主體上方的目標組件；基板支座，該基板支座設置在該第一體積內，相反於該目標組件，並具有基板處理表面；屏蔽，該屏蔽設置在腔室主體內，該腔室主體包括一或更多個側壁，該側壁經配置以圍繞該第一體積，其中該屏蔽向下延伸到基板支座的頂表面下方，且向上返回直到達到基板支座的頂表面，以在屏蔽的底部形成U形部分；及處理套組。在一些實施例中，處理套組可以包括：第一環，該第一環具有定義內徑的內壁、定義外徑的外壁、在該內壁及外壁之間的上表面，及在該內壁及外壁之間的相對下表面，其中靠近該內壁的該上表面之第一部分是凹形的，且其中該上表面的第二部分水平延伸遠離該第一部分；及第二環，該第二環具有上表面及相對的下表面，其中該下表面的第一部分經配置以安置在該第一環的該第二部分上，其中該下表面的第二部分是凸形的，且延伸至但不接觸該第一環的上表面之凹形第一部分，其中該第二環的該下表面進一步包括第三部分，該第三部分具有第一突 出表面及第二突出表面，該第二突出表面向下延伸遠離該第二環的該下表面，其中該第一突出表面及該第二突出表面被間隔開來，以定義開口，其中該屏蔽的終端部分設置在該開口中，以支撐該第二環，且其中該第二突出表面包括靠近該第一環之該外壁的漸縮(tapered)部分，其中該漸縮部分經配置以對準該第二環及該第一環。
在一些實施例中，處理套組可包括第一鈦環及第二鈦環。該第一鈦環具有定義內徑的內壁、定義外徑的外壁、設置在內壁及外壁之間的上表面、靠近內壁的平坦內邊緣表面，及設置在內壁及外壁之間的相對下表面。靠近該內壁的上表面之第一部分是凹的，且該上表面的第二部分水平延伸遠離該第一部分。缺口被設置在平坦內邊緣表面及該上表面的凹形第一部分之間，且通道設置在該外壁及該上表面的凹形第一部分之間的第二部分中。該第二鈦環具有上表面及相對的下表面，其中該下表面的第一部分經配置以安置在該第一鈦環的該第二部分上，其中該下表面的第二部分是凸形，且延伸至但不接觸該第一鈦環的上表面之凹形第一部分，其中該第二鈦環的該下表面進一步包括第三部分，該第三部分具有第一突出表面及第二突出表面，該第二突出表面向下延伸遠離該第二鈦環的該下表面，其中該第一突出表面及該第二突出表面被間隔開來以定義開口，其中該第二突出表面包括靠近該第一鈦環之該外壁的漸縮部分，其中該漸縮部分經配置以對準該第二鈦環及該第一鈦環，且其中該下表面的第二部分及該第一 鈦環之該上表面的該凹形第一部分形成了至少約2.86英寸的縫隙。
本揭示的其他及進一步實施例描述如下。
100‧‧‧物理氣相沉積腔室
101‧‧‧腔室蓋
102‧‧‧目標組件
103‧‧‧接地組件
104‧‧‧腔室主體
105‧‧‧介電構件
106‧‧‧基板支座
107‧‧‧第一導電構件
108‧‧‧基板
109‧‧‧基板處理表面
110‧‧‧下接地外殼壁
112‧‧‧接地屏蔽
113‧‧‧來源材料
114‧‧‧目標
116‧‧‧上接地外殼壁
118‧‧‧表面
120‧‧‧第一體積
122‧‧‧波紋管
124‧‧‧底部腔室壁
126‧‧‧氣源
128‧‧‧質量流控制器
130‧‧‧排氣口
132‧‧‧閥
138‧‧‧屏蔽
139‧‧‧側壁
140‧‧‧凸緣
142‧‧‧處理套組
143‧‧‧第一環
144‧‧‧第二環
146‧‧‧第一開口
152‧‧‧磁鐵
154‧‧‧電極
156‧‧‧接地板材
157‧‧‧第一表面
158‧‧‧來源分配板材
160‧‧‧絕緣體
162‧‧‧背板
164‧‧‧導電構件
166‧‧‧第一端點
168‧‧‧第二端點
170‧‧‧空腔
172‧‧‧磁鐵支撐構件
174‧‧‧馬達軸
175‧‧‧支撐構件
176‧‧‧馬達
178‧‧‧齒輪箱
179‧‧‧暗空間屏蔽
180‧‧‧絕緣縫隙
181‧‧‧密封環
182‧‧‧RF電源
183‧‧‧第二能量源
184‧‧‧齒輪箱軸
186‧‧‧中心軸
188‧‧‧磁鐵
190‧‧‧絕緣層
192‧‧‧冷卻流體
194‧‧‧分割器
196‧‧‧磁控管組件
198‧‧‧第二開口
200‧‧‧內壁
202‧‧‧外壁
204‧‧‧上表面
206‧‧‧下表面
208‧‧‧第一部分
210‧‧‧第二部分
212‧‧‧上表面
214‧‧‧下表面
216‧‧‧第一部分
218‧‧‧第二部分
220‧‧‧縫隙
222‧‧‧平坦內邊緣表面
224‧‧‧缺口
226‧‧‧第三部分
228‧‧‧第一凸出表面
230‧‧‧第二凸出表面
232‧‧‧開口
234‧‧‧錐形部分
236‧‧‧第一凹陷部分
238‧‧‧第二凹陷部分
240‧‧‧終端部分
242‧‧‧周邊側壁
244‧‧‧環形凸緣
在以上簡要總結並在以下更詳細探討的本揭示之實施例，可通過參考附圖中所描繪的本揭示之例示性實施例來理解。然而應注意到，該等附圖僅繪示本揭示的典型實施例，且因此不應被認為限制其範疇，因為本揭示可承認其他等效實施例。
圖1根據本揭示的一些實施例描繪了處理腔室的示意剖面圖，該處理腔室具有基板支座。
圖2根據本揭示的一些實施例描繪了處理套組及周圍的元件。
圖3根據本揭示的一些實施例描繪了處理套組及周圍的元件。
圖4根據本揭示的一些實施例描繪了處理套組及周圍的元件。
為了促進理解，相同的參考符號在可能的地方被用來指定圖式共有的相同元件。該等圖式並非按比例繪製，且為了清晰度可被簡化。應體會到一個實施例的元件及特徵可有益地結合在其他實施例中而無需進一步詳述。
本揭示的實施例包括用於延長處理套組元件的處理壽命的方法及設備。在一些實施例中揭示了處理套 組，該處理套組包括，舉例而言，遮罩環及沉積環，以用於基板處理室。當透過物理氣相沉積處理來沉積高壓縮應力膜(例如鈦-鎢(TiW)合金膜)時，在此描述的新穎處理套組之實施例有利地改善TiW薄膜沉積處理以及其他高應力壓縮膜沉積的處理套組壽命，並改善工具開機時間，並降低處理成本。
圖1描繪了物理氣相沉積(PVD)腔室100的簡化剖面圖。PVD腔室100包括根據本揭示的一些實施例之基板支座106。根據在此提供之教示，適合用於修改的PVD腔室範例包含具有非常高頻率(VHF)的來源、ALPS®Plus及SIP ENCORE ®PVD處理腔室，二者均可購自聖克拉拉，加利福尼亞州的應用材料公司。來自應用材料公司或其他製造商的其他處理腔室也可從根據在此揭示之新穎設備的修改獲益，且被用來執行在此揭示的新穎方法之實施例。
在本揭示的一些實施例中，PVD腔室100包括腔室蓋101，該腔室蓋設置在腔室主體104上方，且可從腔室主體104移除。腔室蓋101可包括目標組件102及接地組件103。腔室主體104包含基板支座106，以用於在其上接收基板108。基板支座106可以位於較低的接地外殼壁110，該接地外殼壁可為腔室主體104的腔室壁。較低的接地外殼壁110可電耦合到腔室蓋101的接地組件103，使得RF回流路徑被提供給設置在腔室蓋101上方的RF電源182。替代地，其他RF回流路徑是可能的，例如那些從基 板支座106前進的回流路徑，通過處理套組屏蔽(例如，如下方討論的屏蔽138)，並最終回到腔室蓋101的接地組件103。RF電源182可提供RF功率給目標組件102，如下方所探討。
基板支座106具有接收材料的表面，該接收材料的表面面向目標114(或來源材料)的主表面，並支撐基板108，以使該基板在平面位置中被來自該目標的材料濺射塗層，該平面位置相反於目標114的主表面。在一些實施例中，基板108可藉由真空來持定在基板支座106上。在一些實施例中，基板支座106可包括介電構件105，該介電構件具有基板處理表面109，以用於在其上支撐基板108。在一些實施例中，基板支座106可包括一或更多個第一導電構件107，該第一導電構件設置在介電構件105下方，且該基板支座具有介電構件，該介電構件面向相鄰於介電構件105的表面118。例如，介電構件105及一或更多個第一導電構件107可為靜電卡盤(chuck)、RF電極或類者的一部分，該靜電卡盤可被用於提供夾持或RF功率至基板支座106。
基板支座106可在腔室主體104的第一體積120中支撐基板108。第一體積120可以是腔室主體104的內部體積的一部分，該內部體積的該部分用於處理基板108，且可在基板108的處理期間從該內部體積的其餘部分(例如，非處理體積)分離。第一體積120在處理期間定義 為基板支座106上方的區域(例如，在處理位置時，目標114與基板支座106之間)。
在一些實施例中，基板支座106可以垂直移動，以允許基板108透過腔室主體104的下部分中的負載鎖定閥或開口(未顯示)來轉移到基板支座106上，並隨後為了特定應用而上升或下降。連接到底部腔室壁124的波紋管122可被提供以維持腔室主體104的內部體積與腔室主體104外部的大氣分離。一或更多個氣體可從氣源126透過質量流控制器128來供應至腔室主體104的下部分。排氣口130可被提供，並經由閥132來耦合至泵(未顯示)，以用於使腔室主體104的內部體積排氣，並促成在腔室主體104內保持預定的壓力。
腔室主體104進一步包括處理套組142。處理套組可包括第一環143(亦即沉積環)及第二環144(亦即遮罩環)。在一些實施例中，第一環143是圍繞基板支座106的環形圈，以將基板支座106的側壁及周圍邊緣遮蔽於處理沉積。在一些實施例中，第二環144是設置在第一環143上方的環形圈，且一般用於防止基板下方的沉積，並協助控制基板邊緣處或基板邊緣下方的沉積。在一些實施例中，第一環143及第二環144可具有其他合適的配置，例如橢圓形或正方形。
本發明人觀察到，高壓縮應力膜(例如鈦-鎢(TiW)合金膜)沉積的一個顯著考量是沉積膜及該膜所沉積的處理套組表面之間熱膨脹係數(CTE)失配 (mismatch)。通常，該處理套組元件的材料為陶瓷或不銹鋼(SST)。然而，發明人觀察到鈦的CTE更接近TiW的CTE。因此，在一些實施例中，第一環143及第二環144是由鈦組成。
圖2、圖3及圖4根據本發明的一些實施例描繪了處理套組142及周圍的元件。在一些實施例中，基板支座106具有介電構件105，該介電構件具有基板處理表面109以支撐基板108。介電構件105具有周邊側壁242，該周邊側壁位於基板108的懸垂邊緣下方。基板支座106包括環形凸緣(ledge)244，該環形凸緣圍繞周邊側壁242的周圍。圖2進一步描繪了第一環143及第二環144。
第一環143包括內壁200，該內壁定義了第一環143的內徑。在一些實施例中，第一環143的內壁200鄰接在基板支座106的周邊側壁242。第一環143進一步包括靠近內壁200的平坦內邊緣表面222。第一環143的內徑小於將在PVD腔室100中處理的基板108之直徑，該PVD腔室包括處理套組142。作為結果，保持在基板處理表面109上的基板108突出(overhangs)平坦內邊緣表面222及第一環143的內部部分。
第一環143進一步包括定義外徑的外壁202。上表面204及相對的下表面206被設置在內壁200及外壁202之間。上表面204包括靠近內壁200的凹形之第一部分208(亦即，上表面204的凹形第一部分208)。在一些實施例中，上表面204的凹形第一部分208作用為材料收集表 面，來自目標的濺射材料累積在該材料收集表面上以形成沉積。本發明人觀察到，從目標濺射到具有例如大約2.86英寸或更大之半徑的平滑凹形輪廓之材料可附著在該表面上而無顯著的任何剝落。因此，在此描述的處理套組之幾何形狀有利地僅對具有大半徑的區域提供視線以用於濺射目標材料沉積於其上，該半徑例如大於約2.86英寸。
上表面204進一步包括第二部分210，該第二部分水平延伸遠離凹形第一部分208，並終止在外壁202。該第一環進一步包括在平坦內邊緣表面222及第一環143的上表面204之凹形第一部分208之間的缺口224。在一些實施例中，缺口224經配置以防止來自目標的濺射材料沉積在平坦內邊緣表面222上。在一些實施例中，上表面204的凹形第一部分208及該缺口的交叉點具有，例如，約0.01英寸的半徑。第一環143的下表面206進一步包括形成於該內壁及該外壁之間的第一凹陷部分(236)及第二凹陷部分(238)。第一環143被支撐在環形凸緣244上，該環形凸緣圍繞基板支座106的周邊側壁242的周圍。
第二環144包括上表面212及相對的下表面214。第二環144的上表面212為徑向向內傾斜的傾斜表面。第二環144的下表面214包括第一部分216，該第一部分經配置以安置在第一環143的第二部分210上。第二環144的下表面214進一步包括第二部分218。第二部分218是凸形的(亦即凸形第二部分218)，並延伸到，但不接觸第一環143的上表面204之凹形第一部分208。第二環144 的下表面214之第二部分218覆蓋半徑小於約2.86英寸的部分之第一環143之上表面204的凹形第一部分208。如上所述，這樣的小半徑區域提供允許沉積在表面上的材料剝落之表面。覆蓋第一環143的小半徑部分有利地防止或減少材料沉積到該等區域，造成從這些區域減少剝落。第二環144的下表面214之凸形第二部分及及第一環143的上表面204的凹形第一部分208形成縫隙220。在一些實施例中，縫隙220在該開口處為約0.053英寸或更小。在一些實施例中，縫隙在外壁202的方向中縮小，例如至約0.045英寸或更小。在一些實施例中，縫隙220減少或幾乎消除來自該目標的濺射材料沉積在上表面204的凹形第一部分208之部分上，該部分是由該第二環的下表面之該第二部分所遮蔽。
第二環144的下表面214進一步包括第三部分226。第三部分226包括第一凸出表面228及第二凸出表面230。第一凸出表面228及第二凸出表面230向下延伸遠離第二環144的下表面214。第一凸出表面228及第二凸出表面230被間隔開來以定義開口232。第二凸出表面230包括錐形部分234，該錐形部分靠近第一環143的外壁202。錐形部分234對準第一環143上方的第二環144。
腔室主體104進一步包括處理套組屏蔽，或屏蔽138，以包圍該處理或腔室主體104的第一體積，並保護其他腔室元件免於來自處理的損壞及/或污染。在一些實施例中，屏蔽138可為接地屏蔽，該接地屏蔽連接到腔室主 體104的上接地外殼壁116的凸緣140。如圖1所示，腔室蓋101可安置在上接地外殼壁116的凸緣140上。相似於下接地外殼壁110，上接地外殼壁116可在下接地外殼壁116及腔室蓋101的接地組件103之間提供部分的RF回流路徑。然而，其他的RF回流路徑是可能的，例如經由接地屏蔽138。
屏蔽138向下延伸，並且可包括一或更多個側壁139，該側壁經配置以圍繞第一體積120。屏蔽138沿著上接地外殼壁116及下接地外殼壁110的壁面向下延伸到基板支座106的頂表面下方，並向上返回直到到達基板支座106的頂表面(例如，在屏蔽138的底部形成U形部分)。第二環144安置在屏蔽138的該U形部分的頂部上。屏蔽138的終端部分240被設置在開口232中，以支撐第二環144。在一些實施例中，如圖1所示，屏蔽138的側壁139幾乎垂直地提供平坦面積，該平坦面積具有大的半徑以防止濺射目標材料的剝落，該濺射目標材料可附著到該屏蔽的側壁139。
回到圖1，且在一些實施例中，磁鐵152可設置在腔室主體104附近，以用於在基板支座106及目標114之間選擇性地提供磁場。例如，如圖1所示，當在處理位置中時，磁鐵152可在基板支座106的正上方區域中設置於下接地外殼壁110的外側附近。在一些實施例中，磁鐵152可額外地或替代地設置在其他位置，例如鄰近上接地外殼 壁116。磁鐵152可為電磁鐵，並且可耦合到電源(未顯示)，以用於控制由電磁鐵產生的磁場之幅度。
腔室蓋101一般包括設置在目標組件102附近的接地組件103。接地組件103可包括具有第一表面157的接地板材156，該第一表面可大致平行且相對於目標組件102的背側。接地屏蔽112可從接地板材156的第一表面157延伸，並環繞目標組件102。接地組件103可包括支撐構件175，以支撐接地組件103內的目標組件102。
在一些實施例中，支撐構件175可耦合到接地屏蔽112的下端點，該下端點靠近支撐構件175的外週邊邊緣，且該支撐構件徑向向內延伸以支撐密封環181、目標組件102及選擇性的暗空間屏蔽179。密封環181可為具有預定橫截面的環或其他環形形狀。密封環181可包括兩個相對的平坦且大致平行的表面，以促成在密封環181的第一側邊上與目標組件102，例如背板162，的介面連接(interfacing)，並促成在密封環181的第二側邊上與支撐構件175介面連接。密封環181可由介電材料製成，如陶瓷。密封環181可使目標組件102從接地組件103絕緣。
暗空間屏蔽179一般設置在目標114的外邊緣附近，例如目標114的來源材料113的外邊緣附近。在一些實施例中，密封環181被設置為鄰近暗空間屏蔽179的外邊緣(亦即，暗空間屏蔽179的徑向向外)。在一些實施例中，暗空間屏蔽179由介電材料製成，例如陶瓷。藉由提供介電暗空間屏蔽179，暗空間屏壁及RF熱的相鄰元件之間的 電弧(arcing)可被避免或最小化。替代地，在一些實施例中，暗區域屏蔽179由導電材料製成，如不銹鋼、鋁或類者。藉由提供導電暗空間屏蔽179，更均勻的電場可保持在PVD腔室100內，有利地促進基板更均勻的處理。在一些實施例中，暗空間屏蔽179的下部分可由導電材料製成，且暗空間屏蔽179的上部分可由介電材料製成。
支撐構件175可為大致平坦的構件，該平坦的構件具有中心開口，以容納暗空間屏蔽179與目標114。在一些實施例中，支撐構件175可以是圓形，或類似圓盤的形狀，儘管該形狀可取決於該腔室蓋的對應形狀及/或將在PVD腔室100中處理的該基板之對應形狀而變化。在使用中，當腔室蓋101被打開或關閉時，支撐構件175保持暗空間屏蔽179相對於目標114的正確對準，有利地將未對準的風險最小化，該未對準是由於腔室組件或打開及關閉腔室蓋101所造成。
目標組件102可包括來源分配板材158，該來源分配板材相對於目標114的背側，並沿著目標114的周邊邊緣而電耦合到目標114。目標114可包括於濺射期間將沉積到基板(例如基板108)上的來源材料113，例如金屬、金屬氧化物、金屬合金，或類者。在一些實施例中，目標114可包括背板162，以支稱來源材料113。來源材料113可面向背板162側邊地設置在基板支座上，如圖1所繪示。背板162可包括導電材料，例如銅-鋅、銅-鉻，或與目標相同的材料，使得RF及DC功率可透過背板162耦合到來源材 料113。替代地，背板162可為不導電的且可包括導電元件(未顯示)，例如電性引線或類者。
導電構件164可被設置在來源分配板材及目標114的背側之間，以從該來源分配板材傳播RF能量至目標114的周邊邊緣。導電構件164可以是圓柱形的，其中第一端點166在來源分配板材158的周邊邊緣附近耦合到來源分配板材158的面向目標之表面，且第二端點168在目標114的周邊邊緣附近耦合到面向來源分配板材的目標114之表面。在一些實施例中，第二端點168在背板162的周邊邊緣附近耦合至面向來源分配板材的背板162之表面。
目標組件102可包括設置在目標114的背側及來源分配板材158之間的空腔170。空腔170可至少部分地容納磁控管(magnetron)組件196，如下方所探討。空腔170至少部分由導電構件164的內表面、面向目標的來源分配板材158之表面，及面向來源分配板材的目標114(或背板162)之表面(亦即，背側)所定義。在一些實施例中，空腔170可至少部分地由冷卻流體192填充，例如水(H2O)或類者。在一些實施例中，分割器194可被提供，以在空腔170的預定部分(例如下部分，如所顯示地)中包含冷卻流體192，並防止冷卻流體192到達設置在分割器194另一側的元件，如以下所探討。
絕緣縫隙180被提供在接地板材156及來源分配板材158、導電構件164及目標114(及/或背板162)的外部表面之間。絕緣縫隙180可由空氣或某些其他合適的 介電材料來填充，例如陶瓷、塑膠，或類者。接地板材156及來源分配板材158之間的距離取決於接地板材156及來源分配板材158之間的介電材料。在介電材料主要為空氣的地方，接地板材156及來源分配板材158之間的距離應為5mm及40mm之間。
接地組件103及目標組件102可藉由密封環181及藉由一或更多個絕緣體160而電性分離，該絕緣體設置在接地板材156的第一表面157及目標組件102的背側之間，例如來源分佈板材158的非面向目標之側邊。
目標組件102具有連接到電極154(例如，RF饋送結構)的RF電源182。RF電源182可包括RF產生器及匹配電路，例如，以在運作期間將反射回RF產生器的反射RF能量最小化。舉例而言，由RF電源182供給的RF能量之頻率範圍可從約13.56MHz及至約162MHz或更高。舉例而言，非限制性的頻率，例如13.56MHz的、27.12MHz、60MHz，或162MHz可被使用。
在一些實施例中，第二能量源183可耦合到目標組件102，以在處理期間提供額外能量給目標114。在一些實施例中，第二能量源183可以是DC電源以提供DC能量，例如，以提高目標材料的濺射速率(且因此，在基板上的沉積速率)。在一些實施例中，第二能量源183可為類似於RF電源182的第二RF電源，以例如在不同於RF電源182提供的RF能量之第一頻率的第二頻率提供RF能量。在第二能量源183是DC電源的實施例中，該第二能量源可在 任何適合將DC能量電性耦合到目標114的位置處耦合到目標組件102，例如電極154或某些其他導電構件(例如來源分配板材158，在下方探討)。在第二能量源183是第二RF電源的實施例中，第二能量源可經由電極154耦合到目標組件102。
電極154可為圓柱形或否則為類棒狀，且可與PVD腔室100的中心軸186對準(例如，電極154可在一點處耦合到該目標組件，該點與該目標的中心軸重合，該目標與中心軸186重合)。與PVD腔室100的中心軸186對準的電極154，促成了以軸對稱的方式而從RF電源182施加RF能量到目標114(例如，電極154可在「單點」處將RF能量耦合至目標，該單點與PVD腔室的中心軸對準)。電極154的中心位置可幫助消除或減少基板沉積處理中的非對稱沉積。電極154可具有任何合適的直徑，然而，電極154的直徑越小，RF能量的施加就越接近真正的單點。例如，雖然可以使用其他的直徑，但在一些實施例中，電極154的直徑可為約0.5至約2英寸。電極154通常可具有任何合適的長度，取決於PVD腔室的配置。在一些實施例中，該電極可具有約0.5至約12英寸之間的長度。電極154可以由任何合適的導電材料製成，如鋁，銅，銀，或類似物。
電極154可通過接地板材156並且耦合到來源分配板材158。接地板材156可包括任何合適的導電材料，如鋁、銅，或類者。一或更多個絕緣體160之間的開放空間允許RF波沿著來源分配板材158的表面傳播。在一些實 施例中，一或更多個絕緣體160可對稱地相對於PVD腔室100的中心軸186來定位。這樣的定位可促成對稱RF波沿著來源分配板材158的表面傳播，並最終傳播至耦合到來源分配板材158的目標114。至少部分由於電極154的中心位置，RF能量可相較於習知PVD腔室而以更對稱且均勻的方式被提供。
磁控管組件196的一或更多個部分可至少部分地設置在空腔170內。磁控管組件在該目標附近提供旋轉磁場，以協助腔室主體104內的電漿體處理。在一些實施例中，磁控管組件196可包括馬達176、馬達軸174、齒輪箱178、齒輪箱軸184，及可旋轉磁鐵(例如，耦合到磁鐵支撐構件172的複數個磁鐵188)。
在一些實施例中，磁控管組件196在空腔170內轉動。例如，在一些實施例中，馬達176、馬達軸174、齒輪箱178，及齒輪箱軸184可被提供，以旋轉磁鐵支撐構件172。在具有磁控管的習知PVD腔室中，磁控管驅動軸通常沿著該腔室的中心軸設置，以防止RF能量在與腔室中心軸對準之位置的耦合。反之，在本揭示的實施例中，電極154與PVD腔室的中心軸186對準。如此，在一些實施例中，磁控管的馬達軸174可通過接地板材156中的偏心(off-center)開口設置。從接地板材156突出的馬達軸174之端點耦合到馬達176。馬達軸174進一步設置通過穿透來源分配板材158的相對應偏心開口(例如，第一開口146)，並耦合到齒輪箱178。在一些實施例中，一或更多 個第二開口198可以與第一開口146對稱的關係而設置通過來源分配板材158，以有利地沿著來源分配板材158而維持軸對稱的RF分佈。一或更多個第二開口198亦可被用來允許光學感測器或類者來存取空腔170。
齒輪箱178可由任何合適的手段所支撐，例如藉由被耦合到來源分配板材158的底表面。齒輪箱178可從來源分配板材158絕緣，該絕緣是藉由從介電材料來製造齒輪箱178的至少上表面，或藉由在齒輪箱178及來源分配板材158之間插入絕緣層190，或類者。齒輪箱178透過齒輪箱軸184而進一步耦合到磁鐵支撐構件172，以將馬達176提供的旋轉運動轉移到磁鐵支撐構件172(且因此，複數個磁鐵188)。
磁鐵支撐構件172可由任何適合的材料建構，以提供足夠的機械強度以剛性地支撐複數個磁鐵188。例如，在一些實施例中，磁鐵支撐構件172可由非磁性金屬所構成，例如非磁性不銹鋼。磁鐵支撐構件172可具有任何適合的形狀，以允許複數個磁鐵188在預定的位置中耦合到磁鐵支撐構件172。例如，在一些實施例中，磁鐵支撐構件172可包括板材、圓盤、橫向構件，或類者。複數個磁鐵188可以任何方式配置以提供具有預定形狀及強度的磁場。
替代地，磁鐵支撐構件172可由具有足夠扭矩的任何其他方式來旋轉，以克服磁鐵支撐構件172及附接的複數個磁鐵188所造成的拖拉(drag)，例如在冷卻流體 192存在於空腔170中時所造成的。例如，在一些實施例中，(未顯示)，磁控管組件196可利用馬達176及馬達軸174而在空腔170內旋轉，該馬達及該馬達軸設置在空腔170內，並直接連接至磁鐵支撐構件172(例如，扁平馬達(pancake motor))。馬達176的尺寸足以適配在空腔170內，或當分割器194存在時，適配在空腔170的上部分內。馬達176可為電動馬達、氣動或液壓驅動器，或可提供足夠扭矩的任何其他處理相容之機制。
雖然前述內容是針對本揭示的實施例，但本揭示的其他及進一步實施例可在不背離其基本範疇的情況下而設計。

Claims (20)

  1. 一種處理套組，該處理套組包括：一第一環，該第一環具有定義一內徑(inner diameter)的一內壁、定義一外徑(outer diameter)的一外壁、設置在該內壁及該外壁之間的一上表面，及設置在該內壁及該外壁之間的一相對下表面，其中靠近該內壁的該上表面之一第一部分是凹形(concave)的，且其中該上表面的一第二部分具有一長度，該長度水平延伸遠離該第一部分且終止在該外壁；及一第二環，該第二環具有一上表面及一相對下表面，其中該第二環的該下表面的一第一部分經配置以安置在該第一環的該第二部分的該上表面的該長度上，其中該第二環的該下表面的一第二部分是凸形(convex)的，且延伸至但不碰觸該第一環的該上表面之該凹形第一部分。
  2. 如請求項1所述之處理套組，其中該下表面的該第二部分及該第一環的該上表面之該凹形第一部分形成了0.053英寸或更少的一縫隙。
  3. 如請求項1-2中任一項所述之處理套組，其中該第一環是鈦。
  4. 如請求項1-2中任一項所述之處理套組，其中該第二環是鈦。
  5. 如請求項1-2中任一項所述之處理套組，其中該上表面的該凹形第一部分是由一半徑所定義。
  6. 如請求項5所述之處理套組，其中該半徑大約為2.86英寸或更大。
  7. 如請求項1-2中任一項所述之處理套組，其中該第一環的該內徑是小於一基板的一直徑，該基板將在一處理腔室中被處理，該處理腔室包括該處理套組。
  8. 如請求項1-2中任一項所述之處理套組，其中該第一環進一步包括靠近該內壁的一平坦內邊緣表面。
  9. 如請求項8所述之處理套組，進一步包括一缺口(notch)，該缺口位於該平坦內邊緣表面與該第一環的該上表面之該凹形第一部分之間。
  10. 如請求項1-2中任一項所述之處理套組，其中該第二環的該下表面進一步包括一第三部分，該第三部分具有一第一突出表面及一第二突出表面，該第二突出表面向下延伸遠離該第二環的該下表面，其中該第一突出表面及該第二突出表面被間隔開來，以定義一開口。
  11. 如請求項10所述之處理套組，其中該第二突出表面包括一漸縮(tapered)部分，該漸縮部分靠近該第一環的該外壁，其中該漸縮部分經配置以將該第二環及該第一環對準。
  12. 如請求項1-2中任一項所述之處理套組，其中該第一環的該下表面包括形成於該內壁及該外壁之間的一第一凹陷部分及一第二凹陷部分。
  13. 如請求項1-2中任一項所述之處理套組，其中該第二環的該上表面是徑向向內傾斜的一傾斜表面。
  14. 如請求項1所述之處理套組，其中該第二環的該下表面之該第二部分覆蓋該第一環的該上表面之該凹形第一部分的一部分，該部分具有小於約2.86英寸的一半徑。
  15. 一種物理氣相沉積腔室，包括：一腔室主體，該腔室主體具有一第一體積；一腔室蓋，該腔室蓋具有一目標組件，該目標組件設置在該腔室主體的上方；一基板支座，該基板支座設置在該第一體積內，相反於該目標組件，且具有一基板處理表面；一屏蔽，該屏蔽設置在該腔室主體內，該屏蔽包括一或更多個側壁，該側壁經配置以環繞該第一體積，其中該屏蔽向下延伸至該基板支座的一頂表面下方，並向上返回直到達到該基板支座的該頂表面，以在該屏蔽的一底部形成一U形部分；及一處理套組，該處理套組包括：一第一環，該第一環具有定義一內徑(inner diameter)的一內壁、定義一外徑(outer diameter)的一外壁、設置在該內壁及該外壁之間的一上表面，及設置在該內壁及該外壁之間的一相對下表面，其中靠近該內壁的該上表面之一第一部分是凹形(concave)的，且其中該上表面的一第二部分具有一長度，該長度水平延伸遠離該第一部分且終止在該外壁；及一第二環，該第二環具有一上表面及一相對下表面，其中該第二環的該下表面的一第一部分經配置以安置在該第一環的該第二部分的該上表面的該長度上，其中該第二環的該下表面的一第二部分是凸形(convex)的，且延伸至但不碰觸該第一環的該上表面之該凹形第一部分，其中該第二環的該下表面進一步包括一第三部分，該第三部分具有一第一突出表面及一第二突出表面，該第二突出表面向下延伸遠離該第二環的該下表面，其中該第一突出表面及該第二突出表面被間隔開來，以定義一開口，其中該屏蔽的一終端部分被設置在該開口中以支撐該第二環，且其中該第二突出表面包括一漸縮(tapered)部分，該漸縮部分靠近該第一環的該外壁，其中該漸縮部分經配置以將該第二環及該第一環對準。
  16. 如請求項15所述之物理氣相沉積腔室，其中該下表面的該第二部分及該第一環的該上表面之該凹形第一部分形成了約0.053英寸或更少的一縫隙。
  17. 如請求項15-16中任一項所述之物理氣相沉積腔室，其中該第一環及該第二環由鈦所構成。
  18. 如請求項15-16中任一項所述之物理氣相沉積腔室，其中該上表面的該凹形第一部分是由大約2.86英寸或更大的一半徑所定義。
  19. 如請求項15-16中任一項所述之物理氣相沉積腔室，其中該第一環的該下表面包括形成於該內壁及該外壁之間的一第一凹陷部分及一第二凹陷部分，其中該第一環的該下表面之該第一凹陷部分在該基板支座上支撐該第一環。
  20. 一種處理套組，該處理套組包括：一第一鈦環，該第一鈦環具有：定義一內徑(inner diameter)的一內壁；定義一外徑(outer diameter)的一外壁；設置在該內壁及該外壁之間的一上表面；靠近該內壁的一平坦內邊緣表面；設置在該內壁及該外壁之間的一相對下表面，其中靠近該內壁的該上表面之一第一部分是凹形(concave)的，且其中該上表面的一第二部分水平延伸遠離該第一部分；一缺口(notch)，該缺口位於該平坦內邊緣表面與該上表面之該凹形第一部分之間，及該第二部分中的一通道，該通道位於該外壁與該上表面的該凹形第一部分之間；及一第二鈦環，該第二鈦環具有一上表面及一相對下表面，其中該第二鈦環的該下表面的一第一部分經配置以安置在該第一鈦環的該第二部分上，其中該第二鈦環的該下表面的一第二部分是凸形(convex)的，且延伸至但不碰觸該第一鈦環的該上表面之該凹形第一部分，其中該第二鈦環的該下表面進一步包括一第三部分，該第三部分具有一第一突出表面及一第二突出表面，該第二突出表面向下延伸遠離該第二鈦環的該下表面，其中該第一突出表面及該第二突出表面被間隔開來，以定義一開口，其中該第二突出表面包括一漸縮(tapered)部分，該漸縮部分靠近該第一鈦環的該外壁，其中該漸縮部分經配置以將該第二鈦環及該第一鈦環對準，及其中該第二鈦環的該下表面的該第二部分及該第一鈦環的該上表面之該凹形第一部分形成了約0.053英寸或更少的一縫隙。
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