(57)【要約】  シャッターディスクアセンブリ及び半導体処理デバイス及び方法が本開示において提供される。シャッターディスクアセンブリは接続部材とシャッタープラテンとを備え、この接続部材は、シャッタープラテンが、シャッタープラテンが基部の支持表面を覆う、基部の上方の第１の位置、又はシャッタープラテンが基部の支持表面と垂直方向に重複しない第２の位置に移動することを可能にするように構成され、シャッタープラテンが第１の位置にあり、基部が冷却位置にあるとき、シャッタープラテンの縁部分は、基部上に担持された処理されるべきワークピースの上部表面の縁領域と接触する。本開示において提供されるシャッターディスクアセンブリを用いて、処理されるべきワークピースの表面全体は、処理中に薄膜とともに蒸着可能であり、一方、処理されるべきワークピースは、効果的に、非常に効率的に冷却可能であり、したがって、生産性を高めることができる。【選択図】図６Ａ
2021512224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接続部材とシャッタープラテンとを備え、ここにおいて、
前記接続部材は、前記シャッタープラテンが、前記シャッタープラテンが基部の支持表面を覆う、前記基部の上方の第１の位置に、又は前記シャッタープラテンが垂直方向において前記基部の前記支持表面と重複しない第２の位置に移動することを可能にするように構成され、
前記シャッタープラテンが前記第１の位置にあり、前記基部が冷却位置にあるとき、前記シャッタープラテンの縁部分が、前記基部上に担持された処理されるべきワークピースの上部表面の縁領域と接触する
ことを特徴とするシャッターディスクアセンブリ。
【請求項２】
前記縁部分が、前記基部が前記冷却位置よりも低いとき、処理されるべき前記ワークピースから分離され、前記基部を前記冷却位置に上げるプロセス中、前記基部が、処理されるべき前記ワークピースの前記縁領域を前記縁部分に押させるために前記シャッタープラテンを上げるように、前記シャッタープラテンが前記接続部材に移動可能に接続されることを特徴とする、請求項１に記載のシャッターディスクアセンブリ。
【請求項３】
垂直方向に前記接続部材を貫通する位置決め用穴が前記接続部材内に設けられ、位置決め用突起が前記シャッタープラテンの上部表面上に設けられ、前記基部が前記冷却位置よりも低いとき、前記シャッタープラテンが前記位置決め用突起を介して前記接続部材に吊持され、前記位置決め用突起が、前記基部を前記冷却位置に上げ、したがって前記シャッタープラテンを上げる前記プロセス中に、前記位置決め用穴に対して上向きに移動することが可能にされるように、前記位置決め用突起が前記位置決め用穴へと嵌合することを特徴とする、請求項２に記載のシャッターディスクアセンブリ。
【請求項４】
前記位置決め用穴が、上から下に向かって直径が減少するテーパ付き穴であることを特徴とする、請求項３に記載のシャッターディスクアセンブリ。
【請求項５】
前記位置決め用突起がテーパ付き嵌合部分を備え、前記基部が前記冷却位置よりも低いとき、前記嵌合部分の外側周囲壁が前記テーパ付き穴の壁を嵌合することを特徴とする、請求項４に記載のシャッターディスクアセンブリ。
【請求項６】
前記位置決め用穴が、その壁の上に段を有する直線状の穴であり、前記位置決め用突起が嵌合部分を備え、前記嵌合部分の少なくとも一部は、前記基部が前記冷却位置よりも低いとき、前記段の上に重ねられることを特徴とする、請求項３に記載のシャッターディスクアセンブリ。
【請求項７】
前記位置決め用突起が、垂直に設置され、前記嵌合部分に接続された上端と前記シャッタープラテンに接続された下端とを有する円筒状延長部分をさらに備え、前記円筒状延長部分の外径が前記テーパ付き穴の最小直径よりも小さいことを特徴とする、請求項５又は６に記載のシャッターディスクアセンブリ。
【請求項８】
前記基部の側面上に垂直に設置され、前記接続部材に接続された回転シャフトと、
前記接続部材が前記回転シャフトの周りで前記第１の位置又は前記第２の位置に回転することを可能にするように、回転するように前記回転シャフトを駆動するように構成された駆動源と
を備える回転機構をさらに備えることを特徴とする、請求項３に記載のシャッターディスクアセンブリ。
【請求項９】
前記シャッタープラテンがプラテン本体を備え、環状突起が、前記プラテン本体の下部表面の縁領域上に形成され、前記縁部分として働き、前記環状突起が、閉リングの形状をとり、前記シャッタープラテンの円周方向に沿って設置されるか、又は、前記環状突起が、前記シャッタープラテンの前記円周方向に沿って間隔をおいて設置された複数の副突起を備えることを特徴とする、請求項１に記載のシャッターディスクアセンブリ。
【請求項１０】
前記シャッタープラテンがプラテン本体を備え、環状突起が、前記プラテン本体の外側周囲壁上に形成され、前記縁部分として働くために前記プラテン本体の下部表面に対して突き出し、前記環状突起が、閉リングの形状をとり、前記シャッタープラテンの円周方向に沿って設置されるか、又は、前記環状突起が、前記シャッタープラテンの前記円周方向に沿って間隔をおいて設置された複数の副突起を備えることを特徴とする、請求項１に記載のシャッターディスクアセンブリ。
【請求項１１】
チャンバを備える半導体処理デバイスであって、前記チャンバが、基部と、請求項１から１０のいずれか一項に記載のシャッターディスクアセンブリとを備え、
バックブローパイプラインが、前記基部内に設けられ、前記基部の支持表面と処理されるべきワークピースの下部表面との間の間隙へとバックブローガスを導入するように構成され、
前記基部が、冷却位置又はローディング／アンローディング位置又はプロセス位置に移動可能であるように上げられる又は下げられることが可能であり、前記ローディング／アンローディング位置が前記冷却位置よりも低く、前記プロセス位置が前記冷却位置よりも高い
ことを特徴とする半導体処理デバイス。
【請求項１２】
前記チャンバが、
前記基部上に設置され、前記支持表面を取り囲み、前記基部上での処理されるべき前記ワークピースの位置を制限するように構成された制限リングと、
前記チャンバの側壁の内側で前記チャンバの前記側壁の周りに設置されたシールドと、
前記基部が前記プロセス位置にあるとき前記制限リングと前記シールドとの間の間隙を覆い、前記基部が前記プロセス位置から下げられるとき前記シールドによって支持されるように構成されたカバーリングと
をさらに備えることを特徴とする、請求項１１に記載の半導体処理デバイス。
【請求項１３】
前記チャンバの側面上に設置され、前記チャンバの内部と連通するシャッターディスクガレージをさらに備え、ここにおいて、前記シャッターディスクガレージが、シャッタープラテンが第２の位置にあるとき、前記シャッタープラテンを収容するように構成されることを特徴とする、請求項１１に記載の半導体処理デバイス。
【請求項１４】
請求項１１から１３のいずれか一項に記載の半導体処理デバイスを使用して処理されるべきワークピースを処理する半導体処理方法であって、
シャッタープラテンが第２の位置に維持され、基部が、処理されるべき前記ワークピースの上部表面全体上で処理を実行するためにプロセス位置に上げられる処理ステップと、
前記処理が停止され、前記基部が前記プロセス位置からローディング／アンローディング位置に下げられ、前記シャッタープラテンが前記第２の位置から第１の位置に移動され、次いで、前記基部が、前記基部上に担持された処理されるべき前記ワークピースの前記上部表面の縁領域と前記シャッタープラテンの縁部分を接触させるために冷却位置に上げられ、次いで、バックブローパイプラインを使用して前記基部の支持表面と処理されるべき前記ワークピースの下部表面との間の間隙へとバックブローガスを導入する冷却ステップと
を備えることを特徴とする半導体処理方法。
【請求項１５】
前記冷却ステップにおいて、前記基部を前記冷却位置に上げるプロセス中、前記シャッタープラテンの前記縁部分が、処理されるべき前記ワークピースの前記上部表面の前記縁領域を押すように、前記シャッタープラテンをそれに移動可能に接続された接続部材に対して上向きに移動させるために前記基部が前記シャッタープラテンを上げることが可能であるように前記冷却位置の高さが構成されることを特徴とする、請求項１４に記載の半導体処理方法。
【請求項１６】
前記処理ステップにおいて、前記処理が物理気相成長プロセスを備えることを特徴とする、請求項１４に記載の半導体処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、シャッターディスクアセンブリ、半導体処理デバイス、及び半導体処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
物理気相成長（ＰＶＤ）技術は、真空条件下で物理的方法によって、（固体又は液体）材料源の表面を気体原子、気体分子へと気化させ、又はイオンへと部分的にイオン化させ、そして低圧気体（又はプラズマ）プロセスを通して基板の表面上に特定の機能を有する薄膜を蒸着させる技術を指す。現在、金属薄膜、合金薄膜だけでなく、化合物薄膜、セラミック薄膜、半導体薄膜、ポリマー薄膜なども、物理気相成長技術によって蒸着可能である。
【０００３】
物理気相成長デバイス自体の性能は、蒸着された薄膜層の品質、収率などに対する直接的な影響を有する。さまざまなデバイス薄膜層の精度、品質、及び収率に対する増加する要件とともに、物理気相成長デバイスの性能を改善するための継続的な努力がある。
【発明の概要】
【０００４】
本開示の一実施形態によれば、接続部材とシャッタープラテンとを含み、ここにおいて、
接続部材は、シャッタープラテンが、シャッタープラテンが基部の支持表面を覆う、基部の上方の第１の位置、又はシャッタープラテンが基部の支持表面と垂直方向に重複しない第２の位置に移動することを可能にするように構成され、
シャッタープラテンが第１の位置にあり、基部が冷却位置にあるとき、シャッタープラテンの縁部分は、基部上に担持された処理されるべきワークピースの上部表面の縁領域と接触する
シャッターディスクアセンブリが提供される。
【０００５】
いくつかの例では、縁部分が、基部が冷却位置よりも低いとき、処理されるべきワークピースから分離され、基部を冷却位置に上げるプロセス中、基部は、処理されるべきワークピースの縁領域を縁部分に押させるためにシャッタープラテンを上げるように、シャッタープラテンが接続部材に移動可能に接続される。
【０００６】
いくつかの例では、接続部材は、その中に、垂直方向に接続部材を貫通する位置決め用穴を備え、シャッタープラテンは、その上部表面上に位置決め用突起を備え、この位置決め用突起は、基部が冷却位置よりも低いとき、シャッタープラテンが位置決め用突起を介して接続部材に吊持され、位置決め用突起は、基部を冷却位置に上げ、したがってシャッタープラテンを上げるプロセス中に、位置決め用穴に対して上向きに移動することが可能にされるように、位置決め用穴へと嵌合する。
【０００７】
いくつかの例では、位置決め用穴は、上から下に向かって直径が減少するテーパ付き穴である。
【０００８】
いくつかの例では、位置決め用突起はテーパ付き嵌合部分を含み、基部が冷却位置よりも低いとき、嵌合部分の外側周囲壁はテーパ付き穴の壁を嵌合する。
【０００９】
いくつかの例では、位置決め用穴は、その壁の上に段を有する直線状の穴であり、位置決め用突起は嵌合部分を含み、嵌合部分の少なくとも一部は、基部が冷却位置よりも低いとき、段の上に重ねられる。
【００１０】
いくつかの例では、位置決め用突起は、垂直に設置され、嵌合部分に接続された上端とシャッタープラテンに接続された下端とを有する円筒状延長部分をさらに含み、この延長部分の外径はテーパ付き穴の最小直径よりも小さい。
【００１１】
いくつかの例では、シャッターディスクアセンブリは、
基部の側面上に垂直に設置され、接続部材に接続された回転シャフトと、
接続部材を回転シャフトの周りで第１の位置又は第２の位置に回転させるように、回転するように回転シャフトを駆動するための駆動源と
を含む回転機構をさらに含む。
【００１２】
いくつかの例では、シャッタープラテンはプラテン本体を含み、環状突起は、プラテン本体の下部表面の縁領域上に形成され、縁部分として働き、環状突起は、閉リングの形状をとり、シャッタープラテンの円周方向に沿って設置される、又は、環状突起は、シャッタープラテンの円周方向に沿って間隔をおいて設置された複数の副突起を含む。
【００１３】
いくつかの例では、シャッタープラテンはプラテン本体を含み、環状突起は、プラテン本体の外側周囲壁上に形成され、縁部分として働くためにプラテン本体の下部表面に対して突き出し、環状突起は、閉リングの形状をとり、シャッタープラテンの円周方向に沿って設置される、又は、環状突起は、シャッタープラテンの円周方向に沿って間隔をおいて設置された複数の副突起を含む。
【００１４】
別の技術的解決策として、本開示は、チャンバを含む半導体処理デバイスをさらに提供し、このチャンバは、上記で説明された基部とシャッターディスクアセンブリとを含み、
基部は、その中に、基部の支持表面と処理されるべきワークピースの下部表面との間の間隙へとバックブローガス（back-blowing gas）を導入するように構成されたバックブローパイプライン（back-blowing pipeline）を備え、
基部は、冷却位置又はローディング／アンローディング位置又はプロセス位置に移動可能であるように上げられる又は下げられることが可能であり、ローディング／アンローディング位置は冷却位置よりも低く、プロセス位置は冷却位置よりも高い。
【００１５】
いくつかの例では、チャンバは、
基部上に設置され、支持表面を取り囲み、基部上での処理されるべきワークピースの位置を制限するように構成された制限リングと、
チャンバの内側でチャンバの側壁の周りに設置されたシールドと、
基部がプロセス位置にあるとき制限リングとシールドとの間の間隙を覆い、基部がプロセス位置から下げられるときシールドによって支持されるように構成されたカバーリングと
をさらに含む。
【００１６】
いくつかの例では、デバイスはシャッターディスクガレージをさらに含み、このシャッターディスクガレージは、チャンバの側面上に設置され、チャンバの内部と連通し、さらに、シャッタープラテンが第２の位置にあるとき、シャッタープラテンを収容するように構成される。
【００１７】
別の技術的解決策として、本開示は、上記で説明された半導体処理デバイスを使用して処理されるべきワークピースを処理するための半導体処理方法であって、
シャッタープラテンが第２の位置に維持され、基部が、処理されるべきワークピースの上部表面全体上で処理を実行するためにプロセス位置に上げられる処理ステップと、
処理が停止され、基部がプロセス位置からローディング／アンローディング位置に下げられ、シャッタープラテンが第２の位置から第１の位置に移動され、次いで、基部が、基部上に担持された処理されるべきワークピースの上部表面の縁領域とシャッタープラテンの縁部分を接触させるために冷却位置に上げられ、次いで、バックブローガスが、バックブローパイプラインを使用して基部の支持表面と処理されるべきワークピースの下部表面との間の間隙へと導入される冷却ステップと
を含む半導体処理方法をさらに提供する。
【００１８】
いくつかの例では、冷却ステップにおいて、基部を冷却位置に上げるプロセス中、シャッタープラテンの縁部分が、処理されるべきワークピースの上部表面の縁領域を押すように、シャッタープラテンをそれに移動可能に接続された接続部材に対して上向きに移動させるために基部がシャッタープラテンを上げることが可能であるように冷却位置の高さが構成される。
【００１９】
いくつかの例では、処理ステップにおける処理は、物理気相成長プロセスを含む。
【００２０】
本開示の実施形態において提供されるシャッターディスクアセンブリ、半導体処理デバイス、及び方法の技術的解決策によれば、シャッタープラテンは、処理されるべきワークピースの表面がまったく覆われず、したがって、薄膜が、処理中に、処理されるべきワークピースの表面全体上に蒸着可能であるように接続部材によってシャッタープラテンが垂直方向に基部の支持表面と重複されない第２の位置に移動され、一方、シャッタープラテンが、シャッタープラテンが基部の支持表面を覆い基部が冷却位置にある第１の位置にあるとき、シャッタープラテンの縁部分は、処理されるべきワークピースが、基部に固着され、バックブローガスが、基部の支持表面と処理されるべきワークピースの下部表面との間の間隙へと導入されるとき、吹き払われることが防止されるように保証可能であり、処理されるべきワークピースは効果的に、非常に効率的に冷却可能であり、したがって、生産性を高めることができるように、基部上に担持される処理されるべきワークピースの上部表面の縁領域と接触する。
【００２１】
本開示の実施形態の技術的解決策をより明確に示すために、実施形態の図面が簡単に紹介される。以下の説明における図面は、本開示のいくつかの実施形態に関するにすぎず、本開示を限定することを意図したものではないことが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】チャンバへと回転されるシャッターディスクの概略図。
【図２】チャンバから移動されたシャッターディスクの概略図。
【図３】物理気相成長デバイスの概略断面図。
【図４】（バックブローパイプラインのない）基部の概略図。
【図５】別の物理気相成長デバイスの概略断面図。
【図６Ａ】本開示の一実施形態によるシャッターディスクアセンブリの概略断面図。
【図６Ｂ】本開示の一実施形態による回転アーム／位置決め用穴から分離されているシャッターディスクアセンブリの位置決め用部分を示す概略断面図。
【図７Ａ】本開示の一実施形態によるシャッターディスクアセンブリの概略断面図。
【図７Ｂ】本開示の一実施形態によるシャッターディスクアセンブリの概略断面図。
【図８Ａ】本開示の別の実施形態によるシャッターディスクアセンブリの概略断面図。
【図８Ｂ】本開示の別の実施形態によるシャッターディスクアセンブリの概略断面図。
【図８Ｃ】本開示の別の実施形態によるシャッターディスクアセンブリの概略断面図。
【図９Ａ】本開示の一実施形態による（プロセス位置に基部をもつ）半導体処理デバイスの概略断面図。
【図９Ｂ】本開示の一実施形態による半導体処理デバイス内の（バックブローパイプラインをもつ）基部の概略図。
【図１０】本開示の一実施形態による（ローディング／アンローディング位置に基部をもつ）半導体処理デバイスの概略断面図。
【図１１】本開示の一実施形態による（冷却位置に基部をもつ）半導体処理デバイスの概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本開示の目的と、実施形態と、技術的解決策と、利点とをより明確にするために、本開示の実施形態における技術的解決策が、本開示の実施形態の添付の図面を参照しながら以下で明確に完全に説明される。言うまでもなく、説明される実施形態は、本開示の実施形態のすべてではなく、一部にすぎない。本開示の説明される実施形態に基づいて、創意工夫なしに当業者によって取得されるすべての他の実施形態は、本開示の保護範囲に入る。
【００２４】
別段定義されない限り、本明細書において使用される技術的用語又は科学的用語は、当業者によって理解される一般的な意味を有することが意図されている。本明細書において使用される「第１の」、「第２の」という単語、及び類似の用語は、順序、量、又は重要度を示さず、異なる構成要素を区別するために使用されるにすぎない。「含む」もしくは「備える」などの単語は、単語に先行する要素又は項目が、単語に続く要素もしくは項目又はその等価物を含むが、他の要素又は項目を除外しないことを意味する。
【００２５】
さらなる詳細な説明が、以下で本開示のいくつかの実施形態を参照しながら与えられる。本開示の明細書全体を通して、基部の支持表面は、チャンバの底部壁から離れた基部の表面を指し得る。支持表面をそのような表面と定義することによって、支持表面に対する他の構成要素の位置関係は、より良く示され得る。さらに、半導体処理デバイス内に取り付けられたとき、基部は、支持表面と直角をなす方向に移動可能であるように構成されることがある。支持表面と直角をなす方向に、すなわち垂直方向に、支持表面と対向する基部の側面から支持表面への方向は「上向き」方向と呼ばれ、支持表面から支持表面と対向する基部の側面への方向は「下向き」方向と呼ばれる。それによって、「上部」及び「下部」又は「頂部」及び「底部」によって修飾されるさまざまな位置関係は、上部表面、下部表面、上げる、下げる、頂部壁、及び底部壁などの明確な意味を有する。別の例として、処理されるべきワークピースの２つの表面の場合、基部から離れた表面は「上部表面」と呼ばれ、基部に面する表面は「下部表面」と呼ばれる。さらに、支持表面と平行な方向、すなわち、水平方向に、基部の縁から中心への方向は「内向き」方向と呼ばれ、基部の中心から縁への方向は「外向き」方向と呼ばれる。それによって、「内」及び「外」によって修飾される相対的な位置関係も、「内側」及び「外側」などの明確な意味を有する。さらに、向きを示す上記の用語は例示にすぎず、それぞれの構成要素の相対的な位置関係を示し、本開示に開示されているさまざまな装置もしくはデバイス内の部品の組み合わせ又は装置全体もしくはデバイス全体は、全体として、ある一定の角度回転され得ることが留意されるべきである。
【００２６】
本開示において処理されるべきワークピースは、たとえば、本開示の実施形態において特に限定されない、蒸着が実行され得るウェーハを支持するためのトレイ、又は蒸着が実行され得る単一のウェーハ、又はウェーハがトレイに取り付けられた複合構造である。
【００２７】
物理気相成長（ＰＶＤ）プロセスでは、不活性ガスと反応ガスとを含むプロセスガスがプロセスチャンバへと導入され、直流（ＤＣ）電力又は無線周波数（ＲＦ）電力が、プラズマを形成してターゲットにボンバードを行うようにチャンバ内のガスを励起するためにターゲットに印加され、ボンバードメントによってスパッタリングされたターゲット粒子は、薄膜を形成するために処理されるべきワークピースの表面上に落下する。ターゲット粒子は、処理されるべきワークピースの表面に加えて、チャンバ壁及び他の構成要素の上に蒸着されてよい。スパッタリングされた材料がチャンバ壁及び他の構成要素の上に直接的に蒸着されるのを防止するために、プロセスキットが通常、チャンバの内壁を保護するためにＰＶＤチャンバ内に追加される。プロセス結果を保証するために、プロセスキット上に蒸着された薄膜がある一定の厚さに到達したとき、プロセスチャンバは、その中のプロセスキットを交換するために開かれる必要がある。
【００２８】
プロセスチャンバは、常に真空状態のままである必要があり、ターゲット又はプロセスキットが交換される必要があるときのみ開かれる。交換が終了したとき、チャンバの真空状態が回復される。しかしながら、大気に曝露されたターゲットは大気と反応し、したがって、その表面が酸化される。したがって、初期ステージでは、チャンバが回復された後、ターゲットの表面は欠陥を有し、通常のプロセスに使用可能でない。一般に、シャッターディスクは基部を覆うために使用されてよく、次いで、進行中の高温燃焼が実行され、したがって、ターゲット表面の欠陥部分がシャッターディスク上にスパッタリングされる。欠陥部分がスパッタリングされた後、シャッターディスクが離れるように移動され、次いで、通常のプロセスが実行可能である。
【００２９】
図１及び図２はそれぞれ、チャンバへと及びこれから移動されるシャッターディスクの概略図を示す。図１は、基部の上方に配置されたシャッターディスクの概略斜視図であり、図２は、基部から上方に除去されたシャッターディスクの概略上面図である。図１及び図２に示されるように、シャッターディスク１２１はシャッターディスクブラケット１２２上に設置され、シャッターディスクブラケット１２２は、ブラケット回転シャフト１２３に接続され、ブラケット回転シャフト１２３の駆動下でブラケット回転シャフト１２３の周りで回転可能であり、したがって、シャッターディスク１２１は、シャッターディスクブラケット１２２とともにチャンバ１０へと又はこれから移動することができる。シャッターディスク１２１は、進行中の高温燃焼の間に基部を遮蔽するように、チャンバ１０へと移動した後、基部１２４の上方に配置される。図１は、基部取り付けねじ１２５も示す。
【００３０】
ＰＶＤ技術は主に、処理されるべきワークピースを支持するために、静電チャック（ＥＳＣ）又は機械チャックを採用する。ウェーハのＰＶＤプロセス中、処理されるべきワークピースは一般に熱を生成し、熱は、真空中でほとんど伝わることはできない。処理されるべきワークピース内の熱を放散するために、処理されるべきワークピースは、一般に、静電チャック又は機械チャックによって固着され、一方、バックブローガスは、ウェーハを冷却するように、処理されるべきワークピースの背面に送達される。
【００３１】
図３は、ＤＣマグネトロンスパッタリングデバイス１の概略断面図を示す。ＤＣマグネトロンスパッタリングデバイス１はチャンバ本体１００を有し、チャンバ本体１００によって画定された空間はチャンバ１０を形成する。たとえば、チャンバ本体１００は、底部壁１００１と、側壁１００２とを含んでよい。基部１０１はチャンバ１０内に設置され、基部１０１は、底部壁１００１上に設置されることがある。基部１０１は、処理されるべきワークピース１０２を担持する機械チャックであってよく、基部１０１は、プロセス位置に上げられる又はローディング／アンローディング位置に下げられるように、上げられる又は下げられることが可能である。基部１０１がプロセス位置にあるとき、ある一定の重量を有するクランプリング１０３が、処理されるべきワークピース１０２がスパッタリングプロセスのために基部１０１に機械的に固着されるように、処理されるべきワークピース１０２の上部表面の縁領域に押し付けられる。チャンバ本体の側壁１００２の内側に設置され、側壁１００２の少なくとも一部を取り囲み、チャンバ本体の側壁１００２に接続されたシールド１０４は、基部１０１がプロセス位置から下げられるときにクランプリング１０３を支持するように構成されてよい。ターゲット１０５はチャンバ本体１００上に設置され、このターゲット１０５は、チャンバ１０の上に置かれ、チャンバ１０の外部に設置されたＤＣ電源（図示せず）に電気的に接続されてよく、このＤＣ電源は、ターゲット１０５にバイアス電圧を提供し得る。絶縁材料１０７とターゲット１０５は、脱イオン水１０６で満たされた閉鎖チャンバを形成する。絶縁材料１０７は、たとえば、ガラス繊維と樹脂の複合材料を含む、高い絶縁性をもつ材料から作製されてよく、一例として、Ｇ１０を含んでよい。スパッタリング中、ＤＣ電源は、ターゲット１０５が、接地されたチャンバ本体１００に対して負の電圧を有し、それによって、プラズマを生成するように放出するためにアルゴンを励起し、プラズマ中の正に帯電したアルゴンイオンを負にバイアスされたターゲット１０５に引きつけるように、ターゲット１０５にバイアス電圧を印加する。アルゴンイオンのエネルギーが十分高いとき、金属原子は、ターゲットの表面から逃げ、処理されるべきワークピース１０２上に蒸着される。上記の説明は、アルゴンを導入する例を挙げることによって与えられてきたが、窒素などの他のプロセスガスも導入可能である。図３は、マグネトロン１０８と、動くようにマグネトロン１０８を駆動するためのモータ１０９も示す。ターゲット１０５の上方に設置されたマグネトロン１０８は、ターゲット１０５の下方にプラズマを集めるように、ターゲット１０５の表面をスキャンするためにモータ１０９によって駆動され得る。
【００３２】
さらに、スパッタリング中、ある一定の量のバックブローガスが、処理されるべきワークピース１０２の熱が、気体熱伝導によって基部１０１に伝えられ、それによって、処理されるべきワークピース１０２を冷却するように、基部１０１の中心にあるパイプ１１０を通して、処理されるべきワークピース１０２の背面に導入されることがある。
【００３３】
しかしながら、包装分野におけるＰＶＤ装置内では、クランプリング１０３は、処理されるべきワークピース１０２の上部表面の縁領域を押すので、薄膜は、蒸着中に処理されるべきワークピース１０２の上部表面の縁領域上に蒸着されることはできず、それによって、その後のプロセス（電気めっきなど）に影響を与える。したがって、上記のＰＶＤ装置によって採用される処理されるべきワークピース１０２の固着及び冷却様式は、適用例において大きな制限を有する。さらに、静電チャックは、その高いコスト及び技術的な複雑さにより、包装分野ではＰＶＤ装置に適用不可能である。
【００３４】
図４は、薄膜がウェーハの縁上に蒸着されることを可能にする、バックブローのない基部の組み立てられた構造を示す。基部１２６は、基部本体１２６１と、基部本体１２６１上に設置された頂部プレート１２６２とを含んでよい。図４は、頂部プレート１２６２の縁に設置された制限リング１２７も示す。基部本体１２６１、頂部プレート１２６２、及び制限リング１２７は、ウェーハを支持及び制限するために一緒に組み立てられてよい。通常のプロセスでは、ウェーハは、頂部プレート１２６２の上に置かれてよい。基部１２６は、ウェーハを担持する。頂部プレート１２６２は、基部１２６の一番上の部品であり、ねじによって基部本体１２６１に固着されてよい。制限リング１２７は、ねじによって頂部プレート１２６２に固着されてよく、頂部プレート１２６２上でウェーハの位置を画定するように構成される。
【００３５】
図５は、バックブローのないチャンバ構造の構造概略図を示す。制限リング１２７は基部１２６の縁に設置され、チャンバ１０はシールド１０４をさらに含み、シールド１０４は、チャンバ本体の側壁１００２の内側に設置され、チャンバ本体の側壁の少なくとも一部分を取り囲み、チャンバ本体の側壁に接続され、シールド１０４は、カバーリング１２８を支持するように構成されてよい。カバーリング１２８は、基部１２６がプロセス位置に上げられたとき、上げられ、基部１２６がプロセス位置から下げられたとき、シールド１０４によって支持される。カバーリング１２８は、基部１２６がプロセス位置にあるとき、制限リング１２７とシールド１０４との間の間隙を覆うように構成される。カバーリング１２８の具体的な構造は、後で詳細に説明される。通常のプロセスでは、カバーリング１２８は、被覆機能のみを有するが、処理されるべきワークピース１０２の縁を押さず、それによって、処理されるべきワークピース１０２の表面全体が薄膜とともに蒸着されることを保証する。しかしながら、処理されるべきワークピース１０２は、基部１２６上に置かれているにすぎず、これに固着されていないので、処理されるべきワークピース１０２は、バックブローによって冷却不可能である。そのようなチャンバを冷却するという問題を解決するために、処理されるべきワークピース１０２は現在、最初に、処理されるべきワークピース１０２上にある一定の厚さをもつ薄膜を蒸着させるためにプロセスステップを実行することと、処理されるべきワークピース１０２の温度が上昇した後、プロセスステップを停止することと、冷却ステップ、すなわち、チャンバ内の圧力を１トル又はそれ以上にするために大量のガスをチャンバへと直接的に導入することと、処理されるべきワークピース１０２と頂部プレート１２６２との間で熱交換が行われるようにある時間の期間にわたって維持することと、それによって、処理されるべきワークピース１０２を冷却することとを実行すること、次いで、ガスをポンプ圧送することとを含む方法によって冷却される。ある一定の温度での薄膜蒸着を達成するように、プロセスステップが継続され、温度が上昇した後、冷却ステップが繰り返される、以下同様である。
【００３６】
しかしながら、上記の半導体処理方法では、ガスを導入することによる冷却は比較的ゆっくりであり、ウェーハの背面に対するガス圧力はせいぜい１トルであり、長時間維持プロセスは、ウェーハを十分冷却するために必要とされる。より高い圧力に到達するためにガスが導入される場合、ガスの導入及びポンプ圧送プロセスは、より多くの時間がかかり、したがって、全体的な生産性に影響を与える。また、プロセスは、チャンバの真空凝縮ポンプに対する過度の負荷を引き起こし、したがって、真空ポンプの再生期間を短縮する。
【００３７】
上記の問題を解決するために、本開示の実施形態は、処理されるべきワークピースの表面全体上に薄膜が蒸着されることを可能にし、処理されるべきワークピースを効果的に冷却し、生産性を改善することができる、シャッターディスクアセンブリ、半導体処理デバイス、及び方法を提供する。
【００３８】
図６Ａは、接続部材１１１２とシャッタープラテン１１３とを含む、本開示の一実施形態によって提供されるシャッターディスクアセンブリ１１を示す。ターゲット表面上の欠陥部分が、ターゲット上で進行中の高温燃焼を実行しながらシャッタープラテン１１３上へとスパッタリングされるように、接続部材１１１２は、シャッタープラテン１１３が、基部１１６（図６Ａに図示されない。図１０に示される基部１１６を参照されたい）の上方の第１の位置Ｌ１（図６Ａに図示されない。図１１に示される第１の位置Ｌ１を参照されたい）に移動することを可能にするように構成され、第１の位置にあるシャッタープラテン１１３は、基部１１６の支持表面１１６０１（図６Ａに図示されない。図９Ｂに示される支持表面１１６０１を参照されたい）を覆う。具体的には、基部１１６の支持表面１１６０１上のシャッタープラテン１１３の突出部が、支持表面１１６０１を完全に覆う。あるいは、基部１１６の支持表面１１６０１がまったく覆われず、支持表面上の処理されるべきワークピースの表面全体は、薄膜蒸着プロセスにおいて薄膜を用いて蒸着可能であるように、接続部材１１１２は、シャッタープラテン１１３を、シャッタープラテン１１３が基部１１６の支持表面１１６０１と垂直方向に重複されない第２の位置（図６Ａに図示されない。図９Ａに示される第２の位置Ｌ２を参照されたい）に移動させるように構成される。
【００３９】
図６Ａに示されるように、いくつかの例では、シャッターディスクアセンブリ１１は、回転機構をさらに含む。この回転機構は、回転シャフト１１１と、駆動源（図示せず）とを含む。回転シャフト１１１は、基部１１６の側面に垂直に設置され、接続部材１１１２に接続される。任意選択で、接続部材１１１２は片持ちにされる。駆動源は、接続部材１１１２が回転シャフト１１１の周りで第１の位置Ｌ１又は第２の位置Ｌ２に回転可能であるように回転するために、回転シャフト１１１を駆動するように構成される。図６Ａは、回転シャフト１１１の回転方向を示すが、実際の適用例では、回転シャフト１１１の回転方向は、図示の方向に限定されない。
【００４０】
シャッタープラテン１１３が第１の位置Ｌ１にあり、基部１１６が冷却位置（図１１に示される基部１１６の位置を参照されたい）にあるとき、シャッタープラテン１１３の縁部分Ｅは、基部１１６の支持表面１１６０１上に置かれた処理されるべきワークピースの上部表面の縁領域と接触する。それによって、処理されるべきワークピースが効果的に、非常に効率的に冷却可能であり、したがって、生産性を高めることができるように、処理されるべきワークピースは、基部１１６に固着され、バックブローガスが、基部１１６の支持表面１１６０１と処理されるべきワークピースの下部表面との間の間隙へと導入されるとき、吹き払われることを防止することが保証可能である。
【００４１】
この実施形態では、シャッタープラテン１１３は、まっすぐなプレート形状を有するプラテン本体を含み、環状突起１１３２は、プラテン本体の下部表面１１３０２の縁領域上に形成され、上述の縁部分Ｅとして働き、シャッタープラテン１１３が第１の位置Ｌ１にあり、基部１１６が冷却位置にあるとき、環状突起１１３２の下部表面１１３２０は、基部１１６の支持表面１１６０１上に置かれた処理されるべきワークピースの上部表面の縁領域と接触し、環状突起１１３２の内部の凹部部分０１１３は、処理されるべきワークピース１０２と接触しない。凹部部分０１１３の形成は、処理されるべきワークピースの上部表面を保護し、処理されるべきワークピースの有効面積の損傷を回避するのに有益である。
【００４２】
この実施形態では、環状突起１１３２は、閉リング形状を有し、シャッタープラテン１１３の円周方向に沿って設置される。実際の適用例では、言うまでもなく、環状突起１１３２は不連続な環状構造も有することがある、たとえば、環状突起１１３２は、シャッタープラテン１１３の円周方向に沿って間隔をおいて並べられた複数の副突起を含む。
【００４３】
図６Ａに示されるように、いくつかの例では、シャッタープラテン１１３の上部表面１１３０１及び下部表面１１３０２は両方とも、製造を容易にし、シャッタープラテン１１３の空間占有を減少させることを容易にするために平面状であってよいが、本開示は、それに限定されない。たとえば、上部表面１１３０１及び下部表面１１３０２はまた、湾曲した表面又はアーチ形表面であってよい。
【００４４】
図６Ａ及び図６Ｂに示されるように、いくつかの例では、シャッタープラテン１１３は、基部１１６が冷却位置（図１０に示される基部１１６の位置を参照されたい）よりも低いとき、シャッタープラテン１１３の縁部分Ｅ（すなわち、環状突起１１３２）は、処理されるべきワークピースから分離され、シャッタープラテン１１３は、依然として接続部材１１１２に沿って移動することができるように、接続部材１１１２に移動可能に接続される。又は、基部１１６が冷却位置に上げられると、基部１１６は、縁部分Ｅが、処理されるべきワークピースの縁領域を押すように、シャッタープラテン１１３を上げる。すなわち、シャッタープラテン１１３は、シャッタープラテン１１３が、それ自体の重量を使用して、処理されるべきワークピースを押すことができるように、ある一定の距離、基部１１６とともに上昇する。
【００４５】
シャッタープラテン１１３と接続部材１１１２との間の移動可能な接続の具体的な様式は、以下で詳細に説明される。具体的には、図６Ｂに示されるように、接続部材１１１２は、垂直方向に接続部材１１１２を貫通する位置決め用穴１１２０を備え、位置決め用突起１１３１が前記シャッタープラテン１１３の上部表面１１３０１上に設けられ、基部１１６が冷却位置よりも低いとき、シャッタープラテン１１３が位置決め用突起１１３１を介して接続部材１１１２に吊持され、位置決め用突起１１３１が、基部１１６を冷却位置に上げ、したがってシャッタープラテン１１３を上げるプロセス中に、位置決め用穴１１２０に対して上向きに移動することが可能にされるように、位置決め用突起１１３１が位置決め用穴１１２０へと嵌合する。この移動可能な接続は、単純な構造を有し、製造するのが簡単である。
【００４６】
好ましくは、位置決め用穴１１２０は、上から下に向かって直径が減少するテーパ付き穴である。位置決め用突起１１３１は、そのサイズがテーパ付き穴の最小直径よりも大きい限り、接続部材１１１２に吊持可能である。テーパ付き穴は、単純な構造を有し、製造するのが簡単であり、シャッタープラテン１１３を中心に置くのに好都合である。
【００４７】
さらに、図６Ａに示されるように、いくつかの例では、位置決め用突起１１３１は、テーパが付けられた嵌合部分１１３１１を含み、嵌合部分１１３１１の外側周囲壁は、基部１１６が冷却位置よりも低いとき、テーパ付き穴の壁を嵌合し、それによって、シャッタープラテン１１３のセンタリングと移動可能性とを実現する。具体的には、嵌合部分１１３１１の外側周囲壁は、位置決め用穴１１２０からの嵌合部分１１３１１の分離を容易にし、後退したときシャッタープラテン１１３が位置決め用穴１１２０の中に制限されることを容易にするように、テーパ付き穴の壁と同じ傾斜角度を有し、したがって、シャッタープラテン１１３は、位置決め用穴１１２０の中の一意の位置を有し、それによって、シャッタープラテン１１３が、第１の位置Ｌ１にあるときシャッタープラテン１１３が基部１１６の真上に配置されることを容易にしながら、処理されるべきワークピースを押すとき、押圧によるずれが発生しないことを保証する。
【００４８】
さらに、シャッタープラテン１１３が基部１１６によって上げられ、上向きに移動されることを可能にするように、シャッタープラテン１１３と接続部材１１１２との間にある一定の垂直距離があるように、位置決め用突起１１３１は、垂直に設置され、嵌合部分１１３１１に接続された上端とシャッタープラテン１１３に接続された下端とを有する延長部分１１３１２をさらに含み、延長部分１１３１２の外径は、延長部分１１３１２がテーパ付き穴を通過することができるように、テーパ付き穴の最小直径よりも小さい。
【００４９】
あるいは、延長部分１１３１２は、溶接、スナップ嵌め、ねじ固締などによって、嵌合部分１１３１１及びシャッタープラテン１１３にそれぞれ接続されてよい。
【００５０】
実施形態における位置決め用穴１１２０はテーパ付き穴であるが、本開示は、それに限定されないことが留意されるべきである。実際の適用例では、位置決め用穴１１２０は、他の任意の構造を採用してよい。たとえば、位置決め用穴１１２０はその壁に段を有する、直線状の穴であり、嵌合部分１１３１１の少なくとも一部は、基部が冷却位置よりも低いとき、段の上に重ねられる。
【００５１】
図６Ｂに示されるように、いくつかの例では、シャッタープラテン１１３が静止している又は回転しているときシャッタープラテン１１３のバランスを容易にするために、位置決め用突起１１３１は、シャッタープラテン１１３の中央位置に配置されてよい。
【００５２】
実施形態におけるプラテン本体はまっすぐなプレート形状であるが、本開示は、それに限定されないことが留意されるべきである。実際の適用例では、図７Ａに示されるように、いくつかの例では、プラテン本体は、湾曲したプレート形状を有することがあり、湾曲したプレートは、基部１１６の支持表面１１６０１から離れる方向に向かって凹部が作られてよい。
【００５３】
この実施形態では、環状突起１１３２は、プラテン本体の下部表面１１３０２の縁領域上に形成され、上述の縁部分Ｅとして働くが、本開示は、それに限定されないことも留意されるべきである。実際の適用例では、図７Ｂに示されるように、いくつかの例では、環状突起１１３２は、プラテン本体の外側周囲壁上に形成され、縁部分Ｅとして働くようにプラテン本体の下部表面に対して突き出す。具体的には、プラテン本体は、湾曲したプレートの形状をとり、この湾曲したプレートは、凹部部分０１１３を形成するように、基部１１６の支持表面１１６０１から離れる方向に向かって凹部が作られる。環状突起１１３２は、プラテン本体の中心から離れて水平方向にプラテン本体の外側周囲壁に対して突き出す。プラテン本体は湾曲したプレートの形状をとるので、環状突起１１３２の下部表面１１３２０は、プラテン本体の下部表面１１３０２（湾曲した凹部表面）よりも低く、したがって、処理されるべきワークピースの上部表面の縁領域と接触することができる。言うまでもなく、実際の適用例では、プラテン本体は、まっすぐなプレートの形状であってもよく、環状突起１１３２は、処理されるべきワークピースの上部表面の縁領域との接触を達成するように、プラテン本体の外側周囲壁上に設置され、プラテン本体の下部表面に対して突き出す。
【００５４】
実際の適用例では、環状突起１１３２は、閉リングの形状であり、シャッタープラテン１１３の円周方向に沿って設置される。あるいは、環状突起１１３２は、シャッタープラテン１１３の円周方向に沿って間隔をおいて並べられた複数の副突起を含む。
【００５５】
シャッタープラテン１１３の形状は上記で示された例に限定されないことが留意されるべきである。たとえば、シャッタープラテン１１３の縁部分は、処理されるべきワークピースの上部表面の縁領域と接触し、シャッタープラテン１１３の残りの部分は、処理されるべきワークピースと接触しない限り、シャッタープラテン１１３は、凹部部分と縁突起とを有するテーパ付きプラテンなども含んでよい。
【００５６】
位置決め用穴１１２０及び位置決め用突起１１３１の構造及び嵌合様式が上記の例に限定されないことが留意されるべきである。たとえば、図８Ａに示されるように、位置決め用穴１１２０は、テーパ付き穴である。位置決め用突起は、上から下に向かって徐々に減少する外径を有するテーパ付き柱を形成するために単一の構造として形成された、嵌合部分１１３１１と延長部分１１３１２とを含む。基部１１６が冷却位置よりも低いとき、嵌合部分１１３１１の外側周囲壁は、テーパ付き穴の壁に完全に嵌合し、延長部分１１３１２は、シャッタープラテン１１３が接続部材１１１２からある一定の垂直距離を有することを可能にするために、接続部材１１１２の下方に配置される。
【００５７】
別の例では、図８Ｂに示されるように、位置決め用穴１１２０は直線状の穴であり、位置決め用突起１１３１は、その両方が柱の形状である、嵌合部分１１３１１と延長部分１１３１２とを含む。嵌合部分１１３１１は、直線状の穴の直径よりも大きい外径を有し、接続部材１１１２の上部表面の上に重ねられる。延長部分１１３１２は、直線状の穴の直径よりも小さい外径を有し、嵌合部分１１３１１に接続された上端と、位置決め用穴１１２０を垂直に下向きに貫通し、シャッタープラテン１１３が接続部材１１１２からある一定の垂直距離を有することを可能にするためにシャッタープラテン１１３に接続された下端とを有する。
【００５８】
別の例では、図８Ｃに示されるように、位置決め用穴１１２０はテーパ付き穴であり、位置決め用突起１１３１は、第１の嵌合部分１１３１１と、第２の嵌合部分１１３１２とを含む。第１の嵌合部分１１３１１は、柱の形状であり、テーパ付き穴の最大直径よりも大きい外径を有し、接続部材１１１２の上部表面の上に重ねられる。第２の嵌合部分１１３１２はテーパ付き柱の形状であり、基部１１６が冷却位置よりも低いとき、第２の嵌合部分１１３１２の上部部分の外側周囲壁はテーパ付き穴の壁に完全に嵌合し、第２の嵌合部分１１３１２の残りの部分は接続部材１１１２の下方に配置される。第２の嵌合部分１１３１２の上端は第１の嵌合部分１１３１１に接続され、第２の嵌合部分１１３１２の下端は、シャッタープラテン１１３が接続部材１１１２からある一定の垂直距離を有することを可能にするために、シャッタープラテン１１３に接続される。
【００５９】
要約すると、本開示の実施形態によって提供されるシャッターディスクアセンブリでは、シャッタープラテンは、処理されるべきワークピースの表面がまったく覆われず、したがって、薄膜が、処理中に、処理されるべきワークピースの表面全体上に蒸着可能であるように、シャッタープラテンが垂直方向に基部の支持表面と重複されない第２の位置に接続部材によって移動され、一方、シャッタープラテンが、シャッタープラテンが基部の支持表面を覆い基部が冷却位置にある第１の位置にあるとき、シャッタープラテンの縁部分は、処理されるべきワークピースが、基部に固着され、バックブローガスが、基部の支持表面と処理されるべきワークピースの下部表面との間の間隙へと導入されるとき、吹き払われることが防止されるように保証可能であり、処理されるべきワークピースが効果的に、非常に効率的に冷却可能であり、したがって、生産性を高めることができるように、基部上に担持された処理されるべきワークピースの上部表面の縁領域と接触する。
【００６０】
別の技術的解決策として、本開示の一実施形態は、半導体処理デバイスをさらに提供する。たとえば、この半導体処理デバイスは、物理気相成長（ＰＶＤ）デバイスであってよい。
【００６１】
この実施形態では、図９Ａに示されるように、半導体処理デバイスは、基部１１６と上記の実施形態のいずれか１つによるシャッターディスクアセンブリ１１とを有するチャンバ１０を含む。バックブローパイプライン１１０は、基部１１６内に設けられ、基部１１６の支持表面１１６０１と処理されるべきワークピース１０２の下部表面との間の間隙へとバックブローガスを導入するように構成される。基部１１６が、冷却位置（図９Ａに図示されない。図１１に示される基部１１６の位置を参照されたい）又はローディング／アンローディング位置（図９Ａに図示されない。図１０に示される基部１１６の位置を参照されたい）又はプロセス位置（図９Ａに示される基部１１６の位置）に移動可能であるように、基部１１６は、上げられる又は下げられることが可能である、すなわち、支持表面１１６０１と直角をなす方向に移動可能である。ローディング／アンローディング位置は冷却位置よりも低く、プロセス位置は冷却位置よりも高い。本開示の実施形態の図面全体を通じて、支持表面１１６０１と直角をなす方向に基部１１６を移動させることができる昇降機構は省略される。
【００６２】
バックブローパイプライン１１０は、必要に応じて提供されてよく、バックブローが実施可能である限り、図示されるバックブローパイプラインに限定されないことが留意されるべきである。本開示の実施形態では、処理されるべきワークピース１０２を冷却するためにバックブローパイプラインへとバックブローガスを導入するケースが一例として挙げられているが、言うまでもなく、実際の適用例では、バックブローガスは、異なるプロセス要件に従って処理されるべきワークピース１０２を加熱するために使用されてもよい。
【００６３】
本開示の実施形態において提供されるシャッターディスクアセンブリは、ＰＶＤデバイスに適用されることに限定されず、他の半導体製造プロセスにも適用されてよいことが留意されるべきである。
【００６４】
図９Ａに示されるように、いくつかの例では、半導体処理デバイスは、チャンバ１０の側面上に設置され、チャンバ１０の内部と連通するシャッターディスクガレージ０１０をさらに含み、シャッターディスクガレージ０１０は、シャッタープラテン１１３が第２の位置Ｌ２にあるとき、シャッタープラテン１１３を収容するように構成される。
【００６５】
図９Ａに示されるように、いくつかの例では、チャンバ１０は、制限リング１２７と、シールド１０４と、カバーリング１２８とをさらに含む。制限リング１２７は、基部１１６上に設置され、支持表面１１６０１を取り囲み、基部１１６上での処理されるべきワークピース１０２の位置を制限するように構成される。たとえば、基部１１６上に置かれた処理されるべきワークピース１０２に近い制限リング１２７の一部分は、ワークピース１０２の制限を容易にするように段が付けられてよい。処理されるべきワークピース１０２が制限リング１２７の中に置かれるとき、基部１１６から離れた処理されるべきワークピース１０２の表面は完全に露出される、すなわち、制限リング１２７は、処理されるべきワークピース１０２をまったく覆わず、それによって、処理されるべきワークピース１０２の上部表面全体を覆う薄膜の蒸着を容易にする。
【００６６】
カバーリング１２８は、基部１１６がプロセス位置にあるとき制限リング１２７とシールド１０４との間の間隙を覆うように構成され、基部１１６がプロセス位置から下げられた後、カバーリング１２８は、シールド１０４によって支持される。さらに、ターゲット１０５、シールド１０４、カバーリング１２８、及び処理されるべきワークピース１０２はプロセス領域を形成し、このプロセス領域内でプラズマが生成される。カバーリング１２８及びシールド１０４は、比較的閉鎖した反応環境を形成し、蒸着がチャンバの内壁を汚染することを防止するように機能する。たとえば、カバーリング１２８は、処理されるべきワークピース１０２の直径よりも大きく、制限リング１２７の外径よりも小さい内径を有する。カバーリング１２８が制限リング１２７に押し付けられるとき、カバーリング１２８とシールド１０４との間の間隙は、カバーリング１２８が引き上げられたときプラズマの密封を容易にするように、限られた範囲内の値を有することができる。
【００６７】
図９Ｂは、基部１１６及び制限リング１２７の概略斜視図を示す。基部１１６は、基部本体１１６１と、基部本体１１６１上に設置された頂部プレート１１６２とを含んでよい。図９Ｂは、頂部プレート１１６２の縁にある制限リング１２７も示す。基部本体１１６１、頂部プレート１１６２、及び制限リング１２７は、処理されるべきワークピース１０２を支持し、その位置を制限するために、一緒に組み立てられてよい。通常のプロセスでは、処理されるべきワークピース１０２は、頂部プレート１１６２の上に置かれてよい。基部１１６は、処理されるべきワークピース１０２を担持する。頂部プレート１１６２は、基部１１６の一番上の部品であり、ねじによって基部本体１１６１に固着されてよい。制限リング１２７は、ねじによって頂部プレート１１６２に固着されてよい。
【００６８】
本開示の実施形態において提供される半導体処理デバイスによれば、本開示の上記の実施形態において提供されるシャッターディスクアセンブリを使用することによって、処理されるべきワークピースの表面はまったく覆われず、したがって、薄膜は、処理中に、処理されるべきワークピースの表面全体の上に蒸着可能であり、一方、処理されるべきワークピースが効果的に、非常に効率的に冷却可能であり、したがって、生産性を高めることができるように、処理されるべきワークピースは、基部に固着され、バックブローガスが、基部の支持表面と処理されるべきワークピースの下部表面との間の間隙へと導入されるとき、吹き払われることが防止されることが保証可能である。
【００６９】
別の技術的解決策として、本開示の一実施形態は、上記で説明された実施形態のいずれか１つによる半導体処理デバイスを使用して、処理されるべきワークピース１０２を処理することができる、半導体処理方法をさらに提供する。この半導体処理方法は、
シャッタープラテン１１３が第２の位置Ｌ２に維持され、基部１１６が、処理されるべきワークピース１０２の表面全体の上で処理を実行するためにプロセス位置に上げられる、処理ステップと、
処理が停止され、基部１１６がプロセス位置からローディング／アンローディング位置に下げられ、シャッタープラテン１１３が第２の位置Ｌ２から第１の位置Ｌ１に移動され、次いで、基部１１６が、シャッタープラテン１１３の縁部分Ｅが、基部１１６上に担持された処理されるべきワークピース１０２の上部表面の縁領域と接触するように冷却位置に上げられ、その後、バックブローガスが、バックブローパイプライン１１０を使用して基部１１６の支持表面１１６０１と処理されるべきワークピース１０２の下部表面との間の間隙へと導入される、冷却ステップと
を含む。
【００７０】
処理ステップ中、バックブローパイプライン１１０は閉鎖され、そうでない場合は、処理されるべきワークピース１０２は吹き払われる。薄膜蒸着プロセス中、処理されるべきワークピース１０２の温度は急速に上昇し、ワークピース１０２の温度が温度上限に到達したとき、冷却ステップに切り換わることが必要である。
【００７１】
あるいは、処理ステップにおいて、処理は、物理気相成長プロセスを含む。
【００７２】
あるいは、冷却ステップにおいて、基部１１６が冷却位置に上げられると、基部１１６は、シャッタープラテン１１３を上げることができ、したがって、シャッタープラテン１１３は、シャッタープラテン１１３の縁部分Ｅに、処理されるべきワークピース１０２の上部表面の縁領域を押させるように、それに移動可能に接続された接続部材１１１２に対して上向きに移動されるように冷却位置の高さが構成される。このようにして、シャッタープラテン１１３は、それ自体の重量を使用して、処理されるべきワークピース１０２を押すことができる。
【００７３】
いくつかの例では、方法は、チャンバ１０内のプロセスキットを交換した（たとえば、チャンバ内のシールド１０４、カバーリング１２８、及び制限リング１２７のうちの少なくとも１つを交換した）後で進行中の高温燃焼中にシャッタープラテン１１３で基部１１６を覆うことをさらに含む。したがって、シャッタープラテン１１３は、クランプリングとシャッターディスクの機能を統合することができ、これは、デバイスの性能を改善し、デバイス構造を簡略化する。
【００７４】
本開示の実施形態による半導体処理方法における冷却ステップが説明されており、薄膜を蒸着させることなどを含む他のステップは、従来の物理気相成長動作を指すことがある。本開示の実施形態による半導体処理方法についてより明確に説明するために、デバイスに適用可能である半導体処理方法の一例が、以下でより詳細に説明される。
【００７５】
薄膜蒸着ステップでは、処理されるべきワークピース１０２が処理されるとき、基部１１６は、処理されるべきワークピース１０２を支持し、プロセス位置（図９Ａに示される）に上げられ、制限リング１２７は、処理されるべきワークピース１０２の左右の位置を制限し、カバーリング１２８は、スパッタリングされるターゲット（たとえば、金属）がチャンバの他の部品に入ることを防止するために使用され、スパッタリングされることになるターゲット１０５は、チャンバ１０の上方に置かれる。このとき、シャッタープラテン１１３は、回転シャフト１１１の回転とともにシャッターディスクガレージ０１０へと回転される。
【００７６】
バックブロー冷却ステップでは、図１０に示されるように、基部１１６はローディング／アンローディング位置に下げられ、処理されるべきワークピース１０２も基部１１６とともに下げられ、次いで、シャッタープラテン１１３は、処理されるべきワークピース１０２の上方の位置に回転される。基部１１６は、その冷却位置よりも低いローディング／アンローディング位置にあるので、基部１１６とシャッタープラテン１１３は、互いと干渉することを防止可能である。
【００７７】
上記の動作が完了した後、図１１に示されるように、基部１１６は冷却位置に上げられ、処理されるべきワークピース１０２は、シャッタープラテン１１３の縁部分Ｅが処理されるべきワークピース１０２の上部表面の縁領域を押すように、シャッタープラテン１１３を接続部材１１１２に対してある一定の距離上向きに移動させるように、シャッタープラテン１１３を上げるために基部１１６とともに上げられる。このとき、シャッタープラテン１１３の重量が、処理されるべきワークピース１０２に押し付けられ、次いで、バックブローガスが、バックブローパイプライン１１０を使用して、基部１１６の支持表面１１６０１と処理されるべきワークピース１０２の下部表面との間の間隙へと導入され得る。たとえば、シャッタープラテン１１３の重量は、処理されるべきワークピース１０２の面積×その背面に対するガス圧力の積よりも大きくてよく、ガス圧力は、たとえば、７トル以下の圧力であってよいが、制限されない。
【００７８】
冷却が完了した後、ガスの導入が停止され、基部１１６は、その上に担持された処理されるべきワークピース１０２とともに下げられ、シャッタープラテン１１３も、シャッタープラテン１１３が接続部材１１１２に吊持されるまで、基部１１６とともに下げられる（図１０を参照されたい）。その後、シャッタープラテン１１３はシャッターディスクガレージ０１０へと回転され、次いで、基部１１６は、薄膜蒸着プロセスのために再びプロセス位置（図９Ａに示される）に上げられる。薄膜蒸着ステップとバックブロー冷却ステップは、このようにして循環的に実行される。
【００７９】
以下の点が留意される必要がある。
【００８０】
（１）開示の実施形態の図面は、開示の実施形態に関与する構造を示しているにすぎず、他の構造は一般的な設計を参照し得る。
【００８１】
（２）本開示の同じ実施形態及び異なる実施形態に開示されている特徴は、矛盾することなく互いと組み合わされ得る。
【００８２】
上記は、本開示の例示的な実装形態にすぎないが、本開示の範囲を限定することを意図したものではなく、本開示は、添付の特許請求の範囲によって定義される。
【図１】
2021512224.tif 000003
【図２】
2021512224.tif 000004
【図３】
2021512224.tif 000005
【図４】
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【図５】
2021512224.tif 000007
【図６Ａ】
2021512224.tif 000008
【図６Ｂ】
2021512224.tif 000009
【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
2021512224.tif 000011
【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
2021512224.tif 000013
【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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