TWM343021U - Cooled PVD shield and apparatus and kit comprising the same - Google Patents

Description

M343021

m is修正Iη曰補充I 八、新型說明 【新型所屬之技術領域】 本創作的實施例主要係關於物理 統中所用之冷卻屏蔽件（shield)。 【先前技術】 使用磁控管的物理氣相沈積是

、疋一種將材料沈積到基 材上的方法。在物理氣相沈積製 征期間，可對靶材（target) 施加電偏壓，使得在處理區域中 埤中產生的離子能以足夠的能 ϊ：轟擊乾材表面以從把材移出眉 ’、子。對靶材施加偏壓以産 生使離子轟擊靶材表面並從靶材 Τ表面移出原子之電漿的製 程通常稱爲濺鍍（sputtering)。所4 、、 所噴濺的原子一般朝向將被 激錢塗覆的基材移動，且所嘴減ι 機的原子將沈積在基材上。 或者’原子與電漿中的氣體反應（例如，氣）以反應性地在 基材上沈積-化合物。反應性錢錢通常用於在基材上形成

氣相沈積（PVD )系 鈦氮化物或钽氮化物的薄阻障層和結核層(nucleati〇n layer)。 直流（D C )丨賤鍍和交流（a c )濺鍍為濺鍍的不同類 型’其中對靶材施加偏壓以吸引離子朝向靶材。可對該靶 材施加約-100至-600V範圍内的負偏壓以吸引作用氣體 (例如，氬）的正離子朝向靶材以噴濺原子。通常，濺鍍 腔室的側部係由屏蔽件覆蓋以保護腔室壁免受濺鍍沈積。 該屏蔽件可為電性接地，從而提供與靶材陰極相對的陽 5

M343021 極，以將靶材功率電容性耦合至濺鍍腔室内産生的電漿。 在濺鍍期間，可&鍍並沈積材料於腔室内暴露的表面 上。隨著腔室部件移動，已經沈積於其上的材料可能會剝 落並污染基材。隨著温度從處理温度變化到較低的非處理 溫度，材料會額外地由移動的部件上剝落。 當在諸如晶圓基材、玻璃基材、平板顯示器基材、太 陽能面板基材以及其他適當基材上沈積薄膜時，剝落可能 會污染該基材。因此，在該領域中需要能減少物理氣相沈 積腔室的剝落的方法。 【新型内容】 本創作主要包括用於屏蔽物理氣相沈積腔室内之陰 影框架（s h a d 〇 w f r a m e)的頂部屏蔽件。該頂部屏蔽件可保 持於固定位置並至少部分地屏蔽該陰影框架以減少處理期 間沈積在該陰影框架上的材料數量。可冷卻該頂部屏蔽件 以減少處理和/或在停機期間該頂部屏蔽件和陰影框架的 温度變化量。 在一實施例中，揭示一種物理氣相沈積設備。該設備 包括一陰影框架，可在下降位置和提升位置之間移動；一 頂部屏蔽件，至少部分地覆蓋陰影框架；以及一冷卻歧管， 耦接於該頂部屏蔽件，其中該冷卻歧管控制頂部屏蔽件的 溫度。 在另一實施例中，揭示一種物理氣相沈積設備。該設 6 )7 )7

年

M343021 備包括一腔室；一基座，配置於腔室中，並可A τ , J任下降位置 和提升位置之間移動；一陰影框架，當基座處扒 八提开位f 時該陰影框架係經定位以屏蔽該基座的週邊，f 1 >人 &中該陰影

框架可在下降位置和提升位置之間移動；以及—Μ P 頂部屏蔽 件，係經定位以屏蔽至少部分的陰影框架，其Φ计s # 、τ 1¾ 了員部屏 蔽件係經冷卻的。 在另一實施例中，揭示一種處理基材的方生 ^ 7古。該方法 包括將一靶材置於處理腔室内的基座上方， ，、甲該處理腔 室包括一陰影框架，其屏蔽該基座之邊緣免受、十扯 人，兄積；以及 一頂部屏蔽件，其屏蔽該陰影框架免受來自靶材之、、尤積I 濺鐘材料（可在基材上沈積一膜層）。 在另一實施例中，揭示一種物理氣相沈積方法。該方 法包括將基材置於腔室内的基座上，該基座可在提升位置 和下降位置之間移動，該腔室包括陰影框架和頂部屏蔽 件’其中陰影框架可在提升位置和下降位置之間移動，而 頂部屏蔽件至少部分地屏蔽陰影框架；提升基座和陰影框 架至處理位置；以及在基材上沈積材料，其中頂部屏蔽件 減少陰影框架上的沈積數量。 在另一實施例中，揭示一種屏蔽套件。該套件包括歧 &名與歧管架耦接的冷卻歧管，其中冷卻管道耦接於冷 " 〃内，與冷卻歧管耦接的頂部屏蔽件，其中頂部屏蔽 件的内部寬度小於冷卻歧管的内部寬冑；以及與冷卻歧管 耦接的下屏蔽件，其中該下屏蔽件的内部寬度大於頂部屏 7

M343021 蔽件的内部寬度但是小於冷卻歧管的内部寬度。 【實施方式】 本創作主要包括用於屏蔽PVD腔室内之陰影框架的 頂部屏蔽件。該頂部屏蔽件可保持於固定位置並至少部分 地屏蔽該陰影框架，以減少處理期間該陰影框架上沈積的 材料數5 °可冷卻該頂部屏蔽件以減少處理和/或在停機期 間該頂部屏蔽件和陰影框架的溫度變化量。 不思性地描述了本創作，且本創作可用於處理大面積 基材的物理氣相沈積系統中，諸如可從加利福尼亞州S ant a Clara市之應用材料公司的子公司akt@購買的PVD系統 或者了 從位於德國 Alzenau 的 Applied Materials Gmbh & Co· KG購貝到的PVD腔室。然而，應該理解本濺鍍靶材 可用於其他系統構造中，包括適以處理大面積圓形基材的 系統。在2005年9月13曰提交的美國專利申請號 N〇.ll/225,922的申請中和現在發表爲美國專利公開案 No· 20 07/005 6850的申請中描述了實施本創作的示範性系 統，在此引入以上專利的全部内容作爲參考。 第1圖疋根據本創作之一實施例的PVD設備之示意 圖a備1 00包括由黏接材料1 20結合至背板1 1 8的靶材 116。乾材116係相對於腔室134内的基座1〇2而設置。可 於者板1 1 8中。又置冷卻管道j 4 2以提供整個靶材工丨6的均 勻/皿度暗區屏蔽件（darkspaceshield)114圍繞靶材116。 8 M343021 心.18修正丨 年月曰ί 士 i 補无i 可在背板後面設置磁控管（未顯示）。 爲了有助於在整個某好£ Μ 悉柯上徒供均勻的濺鍍沈積，在靶 材116和基材（未顯示）之間可設置陽極！26。陽極126 女裝於岛支木130_h ’其由陽極屏蔽件128屏蔽而免受沈 積。陽極126提供與把# 116相反的電荷，使得可將帶電 粒子吸引到陽極處’而不到一般 飯位於接地電勢的腔室壁 136。藉由在乾材116和基材之間提供陽極’電襞將更加= 勻，其將有助於沈積。 在濺鍍期間，可在腔室134的暴露區域（包括壁U6) 上沈積材料。爲了減少腔室壁136上的沈積，可在腔室134 中設置腔室屏蔽件112以屏蔽壁136免受沈積材料。爲了 清洗或者替換隨需要可移除腔室屏蔽件112。腔室屏蔽件 112可減少腔室停機時間，因為移除或替換腔室屏蔽件112 比清洗腔室壁1 3 6來的快。 材料亦可沈積在沒有被基材覆蓋之基座102的區域 上。爲了減少基座1 02上的沈積，可設置陰影框架丨〇4以 覆盍基座102的暴露區域。該陰影框架1〇4並無附接到基 座102。當基座1〇2在下降位置時（參見第2圖），陰影框 架104將停置於下屏蔽件ι24上。 备基材進入腔室134時，基座係處於下降位置。將基 材插入腔室134内並放置於舉升銷14〇上，該舉升銷14〇 可通過基座102内的孔138。基座1〇2上升以接觸基材， 而舉升銷140則下降。一旦基材位於基座1〇2上，基座1〇2 M343021 「正、尤修補 8曰 1月 1年7.ύ . 王位置的途中，基座10: 遇到陰影框架1 〇4，其停置於 、r屏蔽件12 4上。接著藉由 陰影框架舉升銷1 1 〇可將該降& Λ 衫樞架104從下降位置提 至處理位置，其中該陰影框牟與 '、牛升銷1 1 〇係位於基座i 〇 上。當基座1 02位於處理位置 f ’陰影框架104也位於廣 理位置（參見第3圖）。陰影框 * 1〇4將減少基座ι〇2上淡 積的數量並允許根據每個製矛呈兩 ± ㊉求而在基材上形成一未Μ 積區域。 隨著陰影框架104在下降 置和提升位置之間移動， 沈積在陰影框架1 04上的材料 一、 此θ剝落。剝落的材料巧 月b s污染基材。在處理期間及 .y 便可能發生的溫度變化亦 會促進剝落。溫度變化的發生後 ^ ^ ^ '、由於處理期間電漿可提高 陰衫框架1 〇 4的溫度，但是當产 a 声^ 处元成且電漿不存在時>：§ 度將下降。加熱和冷卻可引& ^ % —队 陰衫框架104的膨脹和收 鈿。沦者陰影框架104的移動， 4 104剝落。 略脹和收縮可使陰影框架 爲了減少陰影框架1〇4上的 ,洛’可使用頂部屏蔽件 106。頂部屏蔽件1〇6藉由至少部八丄 得献件 -rr .jl. , _ 刀地屏蔽陰影框架1 〇 而減少發生在陰影框架i 〇4上的、、少 # m % /L積數量。頂部屏蔽件1 〇 ί 係固足於腔室134内。可利用冷卻 件〗从 歧& 1 0 8控制頂部屏蔽 牛06的溫度。冷卻歧管108控制 以、法》、占 口戸屏敝件1 〇 6的溫声 以減J處理期間及之後發生的任 酿度 頂部屏Α %脹和收縮。藉由控制 I辱啟件1 06的溫度並因此減少 威一頂部屏蔽件106的膨脹 10 M343021 φ·1· 18 修正1

Η曰補充I 和收縮’可減少頂部屏蔽件1 Ο 6的剝落。另外，還由於陰 影框架1 0 4接近頂部屏蔽件1 〇 6，冷卻頂部屏蔽件1 〇 6亦 可控制陰影框架1 0 4的溫度。 位於冷卻歧管1 0 8内的冷卻管道丨2 2將冷卻流體輸送 至冷卻歧管108。冷卻管道122在整個冷卻歧管1〇8内循 環冷卻流體。冷卻流體可以是任何習知的冷卻流體。 冷卻歧管108係由腔室134内的歧管架132所支稽。 藉由本領域普通技術人員熟知的任何習知連接裝置，將歧 笞架1 3 2輪接到腔室1 3 4。在一實施例中，冷卻歧管1 〇 $ 與歧管架132耦接，且下屏蔽件U4、腔室屏蔽件112和 頂部屏蔽件1〇6都與冷卻歧管1〇8耦接。藉由本領域普通 技術人員熟知的任何習知連接裝置，可將下屏蔽件ι24、 腔室屏蔽件1 1 2和頂部屏蔽件丨〇6都耦接到冷卻歧管 1〇8。在一實施例中，該連接裝置包括螺釘。在另一實施例 中，連接裝置包括螺帽與螺栓配置。在又一實施例中，冷 部歧管108與歧管架132、下屏蔽件124、頂部屏蔽件1〇6 和腔室屏蔽件112的至少—者是可執行各個功能的單一部 件〇 、第4圖是根據本創作之一實施例的設備4〇〇之底截面 的剖視圖。設備彻具有分離的乾材和背板。該設備包括 圍繞處理區域的腔室壁術。該設備彻内為基座41〇，通 過該基座舉升銷]。2可上升以接觸進入的…可由腔室 屏蔽件4〇6作為内腔室壁4〇8的内*。頂部屏蔽件4〇4可

M343021 減少陰影框架上的沈積。陰影框架（未顯示）可保護基座 4 1 0邊緣免受沈積。在第4圖所示的實施例中，頂部屏蔽 件404屏蔽陰影框架免受沈積。 雖然前述係關於本創作的實施例，但是在不脫離其基 本範圍的情況下，可設計本創作其他和進一步的實施例， 且本創作的範圍係由以下的申請專利範圍所確定。 【圖式簡單說明】 因此爲了更詳細地理解上述之本創作的特徵，可參照 附圖中示出的實施例對以上簡要概括的本創作進行更加詳 細的描述。然而，應該理解附圖僅示出了本創作的典型實 施例，因此不應理解爲對本創作範圍的限定，因爲本創作 可以允許其他等效的實施例。 第1圖爲根據本創作之一實施例具有基座之設備在提 升位置的示意圖； 第2圖是具有基座之第1圖設備在下降位置的示意 圖； 第3圖是具有基座的第1圖之頂部屏蔽件在提升位置 的近視圖， 第4圖是根據本創作之一實施例的PVD腔室之底截面 的剖視圖； 爲了便於理解，盡可能使用同一附圖標記表示附圖中 共有的同一元件。應該理解在一個實施例中公開的元件可 12 M343021 有利地應用於另一實施例中而不再特定敍述。

【主要元件符號說明】 100 設 備 102 基 座 104 陰 影 框 架 106 頂 部 屏 蔽 件 108 冷 卻 歧 管 110 陰 影 框 架 舉升銷 112 腔 室 屏 蔽 件 114 暗 區 屏 薇 件 116 靶 材 118 背 板 120 黏 接 材 料 122 冷 卻 管 道 124 下 屏 蔽 件 126 陽 極 128 陽 極 屏 蔽 件 130 陽 極 支 架 132 歧 管 架 134 腔 室 136 腔 室 壁 138 洞 140 舉 升 銷 142 冷 卻 管 道 400 δ又 備 402 舉 升 銷 404 頂 部 屏 蔽 件 406 腔 室 屏 蔽 件 408 腔 室 壁 410 基 座 13

Claims (1)

1. M343021 第號蔚嗉<?7年1月·ρ 九、申請專利範圍： 97. 7· 〇够正丨 年月日、4i 士 |補无 1. 一種具有冷卻之物理氣相沈積屏蔽件的設備，其至少包 含： 一陰影框架，可在一下降位置和一提升位置之間移動； 一頂部屏蔽件，至少部分地覆蓋該陰影框架；以及 一冷卻歧管，耦接於該頂部屏蔽件，其中該冷卻歧管 控制該頂部屏蔽件之溫度。

   2.如申請專利範圍第1項所述之具有冷卻之物理氣相沈積 屏蔽件的設備，其中該頂部屏蔽件減少沈積在該陰影框架 上的材料。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之具有冷卻之物理氣相沈積 屏蔽件的設備，其中該屏蔽件和該歧管係一單一部件 (unitary piece) 〇

   4.如申請專利範圍第1項所述之具有冷卻之物理氣相沈積 屏蔽件的設備，其中該冷卻歧管係水冷式。 5 ·如申請專利範圍第1項所述之具有冷卻之物理氣相沈積 屏蔽件的設備，其更包括： 一歧管架，耦接於該設備，其中該冷卻歧管係耦接於 該歧管架；以及 14 M343021 打.7· 〇3fi务正

   耦接於該冷卻歧管，其中當該陰影框架 下屏蔽件， 處於該下降位置時該陰影框架停置於該下屏蔽件上 6·如申請專利範圍第5項所述之具有冷卻之物理氣相沈積 屏蔽件的設備，其更包括： 複數個冷卻管遘，耦接於該歧管架與該冷卻歧管之間。 7·如申請專利範園第5項所述之具有冷卻之物理氣相沈積 屏蔽件的設備，其中邊下屏蔽件係耦接於該冷卻歧管與該 頂部屏蔽件之間。 8·如申請專利範圈第1項所述之具有冷卻之物理氣相沈積 屏蔽件的設備，其吏包括： 複數個冷卻管道，位於該冷卻歧管内。 9·如申請專利範ί第1項所述之具有冷卻之物理氣相沈積 屏蔽件的設備，其中該頂部屏蔽件包括鋁或不繡鋼。 15 1 〇· 一種具有冷卻么物理氣相沈積屏蔽件的設備’其包括： 一腔室； 一基座，配爹於該腔室中並可在一提升位置與一下降 位置之間移動； 一陰影框架’當該基座位於該提升位置時該陰影框架

   M343021 係經定位以屏蔽該基座之一周圍，該陰影框架可在一提升 位置與一下降位置之間移動；以及 一頂部屏蔽件，經定位以屏蔽該陰影框架的至少一部 分，其中該頂部屏蔽件係經冷卻的。 11 ·如申請專利範圍第1 〇項所述之具有冷卻之物理氣相沈 積屏蔽件的設備，其更包括： 一冷卻歧管，耦接於該頂部屏蔽件，其中該冷卻歧管 可冷卻該頂部屏蔽件； 一下屏蔽件，耦接於該冷卻歧管，其中當該陰影框架 位於該下降位置時係停置於該下屏蔽件上；以及 一歧管架，耦接於該冷卻歧管。 1 2·如申請專利範圍第丨丨項所述之具有冷卻之物理氣相沈 積屏蔽件的設備，其中該冷卻歧管與該頂部屏蔽件、該下 屏蔽件和該歧管架的至少一者係一單一部件。 13· —種具有冷卻之物理氣相沈積屏蔽件的套件，其包括： 一歧管架； 一冷卻歧管’耦接於該歧管架’其中複數個冷卻管道 係輕接於該冷卻歧管中； 一頂部屏蔽件，耦接於該冷卻歧管’其中該頂部屏蔽 件的内部寬度小於該冷卻歧管的内部寬度；以及 一下屏蔽件，耦接於該冷卻歧管，其中該不屏蔽件的 内部寬度大於該頂部屏蔽件的内部寬度，但是小於該冷卻 歧管的内部寬度。 16

   M343021 1 4.如申請專利範圍第1 3項所述之具有冷卻之物理氣相沈 積屏蔽件的套件，其中該冷卻歧管與該歧管架、該頂部屏 蔽件、以及該下屏蔽件至少一者係一單一部件。

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