(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にシールド通路が画成された、真空処理チャンバの内部の一部分をライニングするためのシールドと、
前記シールド通路内部に配設されたヒータ部材と、
前記シールドの温度を制御するよう、前記シールド通路の内部にガスを供給するためのガス入口と、を備える装置。
【請求項２】
前記シールドが実質的に矩形の形状を有する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ヒータ部材が、前記シールド通路内に配置されたチャネル内に配設されている請求項１に記載の装置。
【請求項４】
基板上方の処理領域に面した内壁を有する、内部に前記基板が支持される真空チャンバと、
シールド通路が画成された、前記内壁をライニングし且つ前記内壁に隣接して配設されたシールドと、
前記シールド通路内部に配設されたヒータ部材と、
前記シールドの温度を制御するよう、前記シールド通路の内部にガスを供給するためのガス入口と、を備える基板を処理するための処理チャンバ。
【請求項５】
真空チャンバ内のターゲットと、前記真空チャンバの、前記ターゲットと基板との間の壁部分を覆うシールドとを有するチャンバ内の前記基板用のスパッタリングプロセスであって、
前記シールドが、ヒータ部材が内部に配設されたシールド通路を画成し、且つ前記シールド通路の内部にガスを供給するための入口を有するように、前記シールドを提供するステップと、
前記真空チャンバ内に配置された基板を処理するステップと、
基板処理ステップ中に、熱伝導性ガスを前記入口を通して前記シールド通路に流入させると共に、熱伝導性ガスの存在下で前記ヒータ部材に電力を供給することによって、前記シールドの温度を所定温度に制御するステップと、を有するプロセス。
【請求項６】
矩形基板を処理するためのチャンバであって、
真空チャンバと、
矩形基板を支持するための、前記チャンバ内の一般に矩形のペデスタルと、
前記ペデスタルと前記チャンバの壁との間に配設されたシールド部材と、を備え、
前記シールドは、接続された４つの実質的に直線の部分を含み、更に前記シールドは、ヒータ部材が内部に配設されたシールド通路が画成されると共に、前記シールド通路の内部にガスを供給するための入口を有する、チャンバ。
【請求項７】
前記ヒータ部材が、前記シールド部材と実質的に同形である請求項６に記載のチャンバ。
【請求項８】
半導体処理チャンバの壁部分を覆うシールドを有する前記半導体処理チャンバのためのベークアウトプロセスであって、
前記シールドが、内部にヒータ部材が配設されたシールド通路を画成するように、そして前記シールドが、前記シールド通路の内部にガスを供給するためのガス入口を有するように、前記シールドを提供するステップと、
熱伝導性ガスをガス入口を通してシールド通路に流入させて、前記熱伝導性ガスの存在下で前記ヒータ部材に電力を供給することによって、前記シールドの温度を所定温度に制御するステップと、を備えるベークアウトプロセス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
本発明は、処理チャンバ内の微粒子を低減させるための方法と装置に向けられており、特に、真空チャンバシールドを急速に加熱及び冷却するための方法と装置に向けられている。
【０００２】
一般的に基板処理では、特にスパッタリング等の物理気相堆積（ＰＶＤ）プロセスでは、処理チャンバ内に微粒子が存在し且つ発生する。これらは、処理される基板を汚染し、破壊し得る。そのような微粒子（「自由」粒子としても知られている）が、処理中の基板上に降りると、それらは基板の狭い範囲を汚染し得る。基板が個々のチップにダイカットされる場合は、汚染されたチップは廃棄することができる。しかし、大型基板が単品、例えばフラットパネル表示装置として、続いて用いられることを目的とする場合、ひとつの不良が、全ユニットを不合格としてしまう。
【０００３】
汚染粒子は、幾つかの原因から生じ得る。不完全な、又は不良なチャンバ洗浄は、微粒子をチャンバ内に残留させて汚染を生じさせるであろう。処理チャンバが清浄であっても、汚染物質はスパッタリングプロセス中に生じ得る。汚染粒子のひとつの種類としては、堆積を意図した基板以外の処理チャンバ面に自ら堆積したスパッタ堆積材料から生じるものがある。これらは続いて、それらが元々堆積された真空処理チャンバ内側の場所から離脱する可能性がある。これら粒子は、通常、スパッタリングプロセス中は高温であったスパッタ堆積材料の多分子サイズの小粒子が、それらの周囲面との接触の結果、冷却されて冷えたものである。そのような小粒子は、基板不合格の原因となる不良を作る可能性がある。
【０００４】
微粒子の別の原因は、高位に負に帯電された（バイアスされた）ターゲットと、周囲のアースされた部品との間の電気アークである。アークは、ＰＶＤ処理チャンバ内の、ターゲットと周囲面（通常はターゲットを取囲むシールド）との間ので生じる。隣接部品間でのアークは、多くの場合、火花が架かる一方又は両方の材料の分子を放出する激しい局部温度スパイクの原因となる。最良の場合は、放出された分子が基板上に着定するとしても被覆パターンに僅かに存在するが受入れ可能な偏りを生ずる。最悪の場合に微粒子が異質材料であると、基板は汚染されて不合格とされる。
【０００５】
ＰＶＤ処理チャンバ内の、スパッタされる材料を含むターゲットは、ほぼ平坦で、基板に対して平行に配置されている。スパッタリングは、処理チャンバ内で、例えばアルゴン（Ａｒ）等のガス分子のイオン化を伴う。ガス分子は、電気バイアス、通常は直流（ＤＣ）バイアスの結果、電気的にイオン化される。イオン化された陽イオンは、反対にバイアスされたターゲットと衝突して、ターゲット材料を分子サイズの衝撃粒子としてチャンバ内に放出する。真空チャンバの希薄な真空雰囲気中では、ターゲット分子は、ほとんど妨げられずに、僅かな距離だけ離れて配置されたスパッタ堆積される基板に到達するまで移動する。
【０００６】
このスパッタリング活動は、プロセスによって所望されるように基板を被覆するが、スパッタ中のターゲット材料はあらゆる方向に放出されるので、基板周囲の、処理チャンバ内の表面も、スパッタ堆積材料で被覆される傾向がある。これらの周囲面は、初めはほぼ常温、すなわち気温又は室温である。スパッタ材料は、非常に高温（通常は数千度）である。接触すると、スパッタ堆積材料は、基板を取囲むプロセスチャンバ表面の低い温度まで急速に冷却される。内面上に対するその凝結によって、内面の温度は約１８０〜４５０度に上昇される。
【０００７】
これは、別々のいくつかの問題の原因となるであろう。例えば、スパッタ堆積材料のいくらかは、最終的にチャンバ表面から剥落する。コンポーネントの公差に害を与えることもあるであろう。
【０００８】
これらの問題に立向かうため、ＰＶＤチャンバを、処理チャンバ用のライニングとして作用する「シールド」片を用いて構成することができる。シャドーフレームとシールド（集合的に「シールド」）は、実質的に、スパッタされるターゲットの端部と基板の端部との間で、処理チャンバの内側をライニングする。そのため、スパッタ堆積される材料は「シールド」の内側を被覆するが、チャンバ壁の内側を被覆することはない。その後、「シールド」は、容易に外しされて洗浄され或いは取替えられることができ、イオン化プロセスガスに連続的に暴露される場合に生じるような、チャンバ壁上の有害な影響が減少される。
【０００９】
スパッタリングターゲットの端部周囲のアークも同じく微粒子を生成し得る。アークは、ターゲットと、隣接してアースされた（即ち、異なってバイアスされた）部材との間のバイアス電圧が、ある特定の値を上まわる場合に引き起こされる。この値は、ターゲットと、隣接してアースされる（即ち、異なってバイアスされる）部材との間の離間間隙とガス圧力との乗算された積の既知の関数である。既知の数値関係は、パッシェン曲線によって与えられる（詳細は、図６を検討する時、以下で考慮される）。この曲線は、ターゲット材料と、特定ガス用の「暗部リング(dark space ring)」内の周囲シールドとの間のアークに導く条件を示す。アークは、バイアスされたターゲットの端部と「シールド」等のアースされた部品との間に飛ぶ。アークは、材料から小粒子を発生する原因となる。そのような小粒子は基板を汚染し得る。
【００１０】
プロセスチャンバ構造体の温度変化による膨張収縮は、部品間の間隙又はクリアランスに悪影響を及ぼし、ひいてはアークが生じるかもしれない場合に悪影響を及ぼす。このアーク問題に対するひとつの解決法は、隣接する部品（即ちシールドとターゲット）間のクリアランスを比較的一定の値に維持して、アーク発生を防ぐことである。しかし、プロセス中にイオン化ガス粒子とスパッタ材料に暴露されてシールドが膨張し、シールドの温度が上昇するために、シールドとターゲット材料の間に一定のクリアランスを保つことは困難である。スパッタリングが液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用途で行われる場合、所望範囲のクリアランス寸法を維持することは特に困難である。これらの用途では、スパッタされる領域のサイズは比較的大きく（約４７０ mm×３７０ mm）、スパッタされるターゲットの周りに長く幅広のシールド（例えば、約６６０ mm×５７０ mmの外側寸法）を必要とする。この大きい寸法は、熱膨張差に起因する大きな動きを生じさせる。更に、処理チャンバ組立時の、ターゲット材料とシールドとの僅かなミスアラインメントすなわちオフセットは、アークを導くチャンバ部品側のクリアランスを生じさせ、それによって微粒子が生成される。スパッタリングとして行われるシールド部材の熱サイクルがオン、オフされ、スパッタ堆積材料とシールド部品との間の付着性結合が歪められる。弱く結合されている小粒子（speck）は、熱サイクルの結果、落下するか剥落する。
【００１１】
この問題に対する別の解決法は、スパッタ堆積材料の温度近傍までシールドを加熱することによって、シールドとスパッタ堆積材料との間の温度を等しくすることである。このようにして、スパッタ堆積材料と、それが堆積されるシールド面との間には、熱膨張差がほとんど無くなるか、又は全くなくなる。
【００１２】
この解決法で熱シールドの温度は、チャンバプロセスに悪影響を及ぼすことなくシールド下側を加熱するように構成された放射加熱器のアセンブリによって制御される。シールドは加熱すると膨張する。ターゲット材料も膨張し、その結果、ターゲットの端部とシールドの端部との間のクリアランスの実際の変化が最小となる。
【００１３】
ターゲット材料は通常、水等の液体によって冷却されて、過熱が防止されている。ターゲットから放出されるスパッタ堆積材料によって、接触する表面の温度が約１８０℃〜４５０℃まで上昇されるとしても、ターゲット材料の全部、又は裏打ちプレートが用いられた場合はターゲット材料と裏打ちプレートとの全部は、平均温度が約５０℃〜１００℃である。このシステムでは、椅子状、すなわち「h」字形の断面を有し、チャンバの中心に椅子の前部分が面したシールドが備えられている。
【００１４】
この構成のシールドを加熱及び冷却するために必要とされる時間は、数時間のオーダであり、冷却時間の方が加熱時間よりも長い。これは、ヒータからシールドに至る熱伝達に部分的に原因があり、この熱伝達は処理チャンバ内の真空環境下におけるこの熱伝達は放射によるものである。これは、余り効率的ではない。チャンバをガスで排気しても、冷却時間が２、３時間未満となることはない。そのような排気も非効率的である。何故なら、それは、熱い表面の外側への伝導による熱エネルギの伝逹に依存しているからである。緩慢な冷却は、チャンバ開閉プロセスにおいて、チャンバを基板処理に使用できる時間に不利益な影響を及ぼす障害となっている。
【００１５】
これらの困難は、スパッタされる基板の生産の歩留りを向上させて、粒子汚染による基板不良を減少させるか又は排除するために、克服する必要がある。
【００１６】
【発明の概要】
一面において、本発明は、真空処理チャンバの内部の一部分をライニングするシールドであって、そのシールドの内部がシールド通路を画成しているシールドと、シールド通路内に配設されたヒータ部材と、シールド通路の内部にガスを供給するガス入口と、を備える装置に向けられている。
【００１７】
本発明の実施態様は、以下のことを含んでいる。すなわち、シールドは実質的に矩形である。ヒータ部材はシールド通路内のチャネル内に配設されている。
【００１８】
別の面では、本発明は、基板処理用の、内部に基板が支持される真空チャンバを備える処理チャンバに向けられている。チャンバは、基板上方の処理領域に面した内壁を有する。シールドは内壁をライニングし、そのシールドは内壁に隣接して配設され、シールド内部は内部にヒータ部材が配設されたシールド通路を画成している。ガス入口が、シールド通路の内部にガスを供給するために用いられている。
【００１９】
別の面では、本発明は、真空チャンバ内のターゲットとターゲットと基板との間で真空チャンバの壁部分を覆うシールドとを有するスパッタチャンバの中の基板のためのスパッタリングプロセスに向けられる。シールドの内部にはヒータ部材が配設されており、シールド通路の内部にガスを供給するためのガス入口を有するシールド通路が画成されている。プロセスは、スパッタ堆積材料を上に形成するために、ターゲットから基板上に材料をスパッタリングするステップを有する。スパッタリングステップ中に、シールド温度は、熱伝導性ガスをガス入口を通してシールド通路内に流入させることによって、スパッタ堆積材料の温度と実質的に等しい温度に制御される。ヒータ部材は、熱伝導性ガスの存在下で電力が供給される。
【００２０】
別の面では、本発明は、真空チャンバと、矩形基板を支持用の、チャンバ内部のほぼ形のペデスタルと、ペデスタルと複数の真空チャンバ壁との間に配設されて実質的に直線の４つの接続部分を有するシールド部材と、を備える矩形基板を処理するためのチャンバに向けられている。シールドは、内部にヒータ部材が配設されており、シールド通路の内部にガスを供給するためのガス入口を有するシールド通路が画成されている。ヒータ部材は、シールド部材と実質的に同形であってもよい。
【００２１】
本発明の更なる利点は、以下の説明で述べられ、部分的に、説明から自明であり、或いは本発明を実施することによって学ぶことができるであろう。本発明の目的と利点は、特に請求項において指摘されている手段とその組合わせによって、理解され、得られるであろう。
【００２２】
本明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成する添付図面は、本発明を概略的に示し、上記の概要と下記の詳細な説明と共に、本発明の原理を説明するのに供する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は、ＰＶＤスパッタリング処理チャンバに一般的に内蔵されている部品の展開図を示す。より詳細な説明は、米国特許第５，４８７，８２２号明細書、第５，３３６，５８５号明細書及び第５，３６２，５２６号明細書に提示されており、その全てが本出願の譲受人に所有されており、その内容は本明細書内に全て援用されている。
【００２４】
内側の処理チャンバ壁３１とスリットバルブ３２とを有する処理チャンバ３０は、ゲートバルブ３５とクライオジェニック真空ポンプアセンブリ３６に通じるフレーム３４に支持されている。処理チャンバ３０は、フィンプレート４２の上方に支持されたサセプタ又はスパッタリングペデスタル３８を含む。スパッタリングペデスタル３８は、スパッタリングペデスタルエプロン４０に囲まれている。基板（図１では図示せず）は、スパッタリングペデスタル３８に支持されることができる。シャドウフレーム４４は、処理中に、基板端部を覆って、スパッタ堆積材料が基板の端部と裏側に堆積するのを防ぐ。サセプタペデスタル３８上に支持される基板は、絶縁リング５０及び下側絶縁体５２によって処理チャンバ３０の頂部フランジ上に支持されるターゲット又はターゲットアセンブリ５４に面している。シールド（又はシールドアセンブリ）４６は、スパッタリングペデスタル３８を囲み、ターゲット（又はターゲットアセンブリ）５４に近接して延在する。ターゲット５４の表側の周囲は、キャップとして作用するとともにマグネット駆動アセンブリ（図示せず）の収容もする頂部カバー５８を支持する上側絶縁体５６を用いて覆われている。
【００２５】
頂部カバー５８は、ターゲット５４の裏側を冷却するようカバーを通してパイプで送られる水等の冷却流体を含むことが多い。他の構成では、ターゲット５４は、流体をターゲット内の通路を通して送り、必要な冷却を提供することにより冷却される。本構成で示すような頂部カバー５８は、リフトハンドル６０によって持ち上げられて、ヒンジシステム６２，６３で揺動させることができ、その結果、頂部カバー５８の開きは、頂部カバー５８とフレーム３４との間でヒンジ式処理チャンバ３０のどちらか一方又は両側に連結したひとつ以上のガス加圧ゲート補助ラム６４によって補助される。
【００２６】
図２は、図１で組み立てられていない状態で示された処理チャンバ３０の、組み立てられた状態の断面図を示す。図２の左側で参照できるように、処理チャンバ３０は絶縁リング５０を支持しており、そしてこの絶縁リング５０は下側絶縁体５２によって囲まれている。絶縁リング５０と下側絶縁体５２は、両方ともターゲット５４を支持する。ターゲット５４は、図２で示すように中実であってもよく、又は、冷却用通路を有してもよい。電気的にバイアスされるターゲット５４は、下側絶縁体５２と上側絶縁体５６によって外部から覆われて絶縁されている。頂部カバー５８は、ターゲット５４の裏側を冷却するために液体を供給でき、又は、プロセスチャンバを用いて圧力を等しくするため真空を引き入れることのできるチャンバを作っている。直線走査マグネットキャリヤ５９が、一般に頂部カバー５８内に備えられており、スパッタリングプロセスを支援し、ターゲット材料の不均等な侵食に起因する廃物を低減させる。
【００２７】
基板６６がスパッタリングペデスタル３８上に支持されている。スパッタリングペデスタル３８の端部は、スパッタリングペデスタルエプロン４０によって覆われ、基板６６の端部は、シャドウフレーム４４で覆われている。  ロボットパドル（図示せず）が、スパッタリングペデスタル３８が一点鎖線３８aでその外形を示す位置に下降された後で、基板６６を処理チャンバ３０における位置までスリットバルブ３２を通して移動させる。リフタアセンブリ６８によって、基板６６がロボットパドルから持ち上げられ、ロボットパドルは引っ込められる。次ぎに、スパッタリングペデスタル３８は上昇され、基板６６とシャドウフレーム４４とが理位置まで持ち上げられる。アンローディングは逆の順序で行われる。
【００２８】
（上述の）基板支持アセンブリのペデスタル３８、エプロン４０、及びシャドウフレーム４４は、シールド４６によって周りを囲まれている。シールド４６は、処理チャンバ内のスパッタリングターゲットとスパッタされる基板との間で、取外し自在なライニングとして機能している。シールド４６は、一連のナイフエッジ支持シリンダ（８４等）を保持する処理チャンバ壁３１の棚状突起から支持されている。
【００２９】
図３、図４、及び図５(a)，(b)は、それぞれシールド４６の上面図、側面図、及び斜視図を示したものである。シールド４６は、シールド直線部４７とシールドコーナ部４９とを含む。直線部４７とコーナ部４９は、電子ビーム溶接を用いて一体に溶接される。シールド４６は通常、金属（例えば、３１６Ｌステンレス鋼）でできている。
【００３０】
ナイフエッジ支持シリンダ８４，８５，８６，８７が、垂直に延在するカウンターボアと適合して処理チャンバ３０の内側に緩く嵌合している。ナイフエッジ受溝９７，９８，９９，１００がシールドコーナ部４９の短い直線部分に形成され、コーナ部４９の実曲線に隣接した矩形シールドの長辺に沿ったシールド４６の外側端部の底部に設置されているが、全体的にシールドコーナ部４９内部に位置決めされている。溝の隆起（又は窪み）のアライメントは、シールド矩形の長辺からほぼ４５°で延びる中心線１０２及び１０３に沿う。（本実例では、実際には対称であって処理チャンバ内の他の部品との衝突を防止するように４６．５°である。）中心線１０２及び１０３は、基板処理中の処理チャンバ３０の中心に相当する矩形シールドの中心で交差している。
【００３１】
図４は、シールド４６の周囲に配置された気密シールド通路１４１を示す。ヒータストリップ１４７を、シールド通路１４１中のチャネル内に配置することもできる。チャネル内にヒータストリップ１４７を配置し、チャネルを溶接して閉鎖する製造技術であってもよい。ヒータストリップ１４７は、加熱中のシールド４６の熱膨張と歪みを最少にするように位置決めできる。この位置決めは、通常、シールド形状の精度に依存し、例えば有限要素分析法を用いて計算してもよい。
【００３２】
図５(a)を参照すると、ヒータストリップ１４７内のヒータ部材への電気接続を、開口１４３及び１４５を通した導電リード（図示せず）により提供する。ホース１４９及び１５１は、シールド通路１４１からガスを搬出入する。ガス流量は、シールド中の到る所に実質的な量の導通を生じさせるよう選択される。これらのホースは、真空チャンバを経由してもよい。ヒータストリップ１４７に電力を供給するための配線が、これらホース内に配置されてもよい。
【００３３】
ホース１４９と１５１を開口１４３と１４５に取り付けるために、シール（図示せず）を設けてもよい。これらのシールによって、ガスがシールド通路１４１から処理チャンバ３０の他の部分に逃げることが防止される。これらのシールは、例えば金属製でもよい。別のシールセットが、真空チャンバからチャンバ外側のガスソースまで、ホース１４９と１５１を引き出すために備えられてもよい。同様のシールが、シールド通路１４１からチャンバ外側までヒータストリップの接続を取り出すために、同じく備えられてもよい。
【００３４】
加熱サイクル中、シールド通路１４１は、熱伝導性ガスで満たされるので、熱伝導伝達がヒータストリップ１４７表面とシールド通路１４１の内部表面との間で生じる。使用可能な代表的ガスは、空気、窒素及びアルゴンを含む。一般に使用ガスは、シールド通路１４１が達する温度でガスが反応性にならないように選択される。ヒータストリップ１４７は、シールド４６全体にわたって一様な加熱が提供されるよう構成されている。冷却サイクルの間、冷却されたガスは、強制的にシールド通路１４１を通過させることができる。従って、シールド通路１４１は、ヒートシンク又は冷却コイルとして作用し、冷却ガス分子と接触させることによりシールド通路１４１の高温面を冷却する。冷却されたガスは、シールド通路１４１を急速に冷却するよう、絶えず補充される。熱除去を即座に行うことができ、従って高効率の冷却が促進される。
【００３５】
シールド４６は、ナイフエッジ支持体により、周りのプロセスチャンバ壁３１から隔離されている。最小表面積及びシールドと壁との間の直接接触により、熱伝導伝達による熱損失が最小となる。幾つかの実施形態では、電気バイアス（ターゲットアセンブリに供給されるバイアスとは異なる）をシールド４６に提供することが望ましいかもしれない。この場合、一組の絶縁性ナイフエッジ支持体（例えば、セラミック-アルミナ）は、アースされたチャンバ壁からシールド４６を絶縁し、電気バイアスがシールド４６に提供される。シールド４６のアースが必要とされる他の実施形態では、一組の伝導性金属ナイフエッジ支持シリンダがシールド４６を支持しても、追加アースストラップ（図示せず）がシールド４６とチャンバ３０との間に固定されて、確実にアースされる。
【００３６】
シールドを加熱することも、シールド４６の頂部端とターゲット５４周囲との間のクリアランス維持を支援して、望ましくない粒子を生じる恐れのあるターゲット５４及びシールド４６間のアークを防ぐ。特に、シールド４６の熱膨張は、シールド４６とターゲット５４との間のクリアランスを増す傾向があるであろう。
【００３７】
シールド４６は、スパッタされる異なる材料のために、異なる温度で維持されることができる。これは、種々の成長プロセスを支援する目的で行われてもよい。
【００３８】
シールドが加熱されるの成長プロセスの例として、シリコンが、ポリシリコン層を基板上に生じるようスパッタされてもよい。このようなプロセスは、結晶度を高めるため高温で行われてもよいが、さもなければ低い成長速度とプラズマ電力で行われる。この実施形態では、サセプタ（及び基板）温度は、約４００℃である、シールド温度は、約４２５℃〜４５０℃であろう。プラズマ電力は、約５００ワット〜１キロワットであろう。１キロワットでは、１分間当たり数百オングストロームの成長速度が達成されるだろう。これらの条件及び上記シールド加熱の下で、良好な温度均一性が達成された。
【００３９】
シールドが冷却されるところでの成長プロセスの、対照的な例では、アルミニウム合金を基板上に堆積させてもよい。そのようなプロセスは、アルミニウム合金が溶液から沈殿しないように、低温で行ってもよい。即ち、低温は、アルミニウム合金のアモルファス溶液を維持する。この低温は、水冷却を提供することにより維持してもよいが、熱伝達オイル、空気、乾燥窒素等の、他の液体又は気体を用いることができる。この場合のシールド温度は、約１１０℃であろう。この場合、高電力及び高成長速度が用いられるであろう。例えば、電力は２０キロワットまで、又はそれをも上回ってもよく、また成長速度は、１分間当たり１ミクロンまで、又はそれ以上でもよい。更に、高品質膜を成長させてもよく、この場合、溶液からの沈殿はない。この場合、膜成長サイクルは、その表面に吸収されたかもしれない汚染物質を蒸発させるために、高温に至るシールド温度の急速サイクルとともに開始してもよい。
【００４０】
ベークアウト手順も、加熱されたシールドを用いて行われるであろう。例えば、シールドは、約４５０℃〜５００℃の温度に加熱されるであろう。例えばアルゴンであるガス流が、例えば１／２Torrの圧力を生じるよう開始されるであろう。赤外線ランプ又は他の加熱装置が、必要に応じて、シールド温度を一様により高く上昇させるために用いられるであろう。そのような手順によって、数多くの目的が達成される。第１に、シールド表面上に吸収されたかもしれない有機微粒子が、蒸発によって洗浄される。第２に、シールド面上に吸収されたかもしれない水蒸気、空気又は酸素が脱ガスされる。第３に、金属面を活性化して被膜の接着力が高められる。例えば、ベークアウト手順の後、シールド上の堆積材料の第１被膜が良好に付着することは重要であり、さもなければ、堆積物の大きい薄片のはがれが、望まなくとも後のプロセスで発生する。シールドの加熱は、この表面活性化の達成を助長する。
【００４１】
ターゲット材料のための代表的なシールド温度は以下の通りである。すなわち、アルミニウム（Al），約３５０℃；ＩＴＯ，約３３０℃；タンタル（Ta），約３００℃。これらの温度は、合理的な精度に（約±１５℃内などに）維持されるべきである。シールド温度は、加熱及び冷却をによって調節でき、通常堆積プロセスのための適当な範囲に調節される。上記材料の何れも、大気温から約４５０〜５００度の温度を、何れにせよ有するようにされ得る。シールド温度は通常、材料のためのプロセスに従って調節される。
【００４２】
シールド４６の温度は、シールド４６外面の温度が、スパッタ堆積材料の温度に極く近くなるように、ヒータストリップ１４７の温度を変化させて制御することにより高められ、かつ制御されることができる。シールド通路１４１内の熱伝導性ガスは、ヒータストリップ１４７からシールド４６の残りの部分への急速な熱伝達を許容する。これらの状態下で、スパッタ堆積材料がシールド４６の外側に到達すると、それが僅かであっても、スパッタ堆積材料とシールド４６との間に温度差が存在する。それらが両方とも周囲温度まで冷却される時、熱膨張差による界面応力は、無視できる。
【００４３】
スパッタ堆積材料の放出又は剥離の一因となるであろう熱サイクルは、ヒータストリップ１４７を用いて、シールド４６の温度をその標準的な動作温度に維持することによって避けられる。これは、ほぼ大気温度から５００℃までの範囲である。スパッタリングの間、ヒータストリップ１４７は、多くの場合にプロセスから大量の熱エネルギ入力があるので、少量のエネルギ入力が与えられるだけでよい。スパッタリングとスパッタリングの間で、ヒータストリップ１４７は、シールド温度をおよそ大気温度から５００℃まで維持するように大量のエネルギ入力を与えられ、処理済みの基板が外され、新しい基板が処理位置まで運ばれる。
【００４４】
シールド４６の上面と、選択された底面は、高真空ポンプシステムに曝されるとき、短時間で高真空に到達することを妨げる粗表面への水分子の表面付着を最少にするため、少くとも約２０Raの高い光沢に研磨されてもよい。滑らかな表面は、分子付着力を減少させ、粗い又は未研磨の同様な表面をポンプダウンするのに必要とされる時間と比較した場合、ポンプダウンに必要とされる時間を短縮させる。
【００４５】
図５(b)を参照すると、シールド４６の外面９２が（例えば、研磨されて）低い放射率を有し、その内面９１がヒータストリップ１４７から受け取る放射熱をより良好に吸収するために高い放射率を有するように、シールド４６の表面は処理されている。表面放射率におけるこの差は、プロセス温度までシールド４６を加熱するのに必要とされるエネルギを減少させ、その上更に、所定のベークアウト温度（約４５０℃）までシールド４６を加熱するのに必要とされる時間までも短縮させる。
【００４６】
本発明の上述した構造の実施形態は、処理チャンバ３０内のシールド４６の温度を急速サイクルさせる方法を実行するために用いられる。
【００４７】
その方法は、基板６６上にターゲット５４から材料をスパッタする一方で、シールド４６上にスパッタ堆積される材料の温度を決定するステップと、処理チャンバ３０をライニングするシールド４６を、スパッタされる材料の温度近傍まで加熱するステップとを含む。
【００４８】
シールド４６は、気密シールド通路１４１内のヒータストリップ１４７を加熱することによって加熱される。熱伝導性ガスは、気密シールド通路１４１を介して流され、ヒータストリップ１４７とシールド通路１４１の内壁との間の熱伝達が促進される。
【００４９】
シールドの洗浄も、シールドを高温に加熱して、普通、洗浄手順の後に残る有機物又は水分含有残留物を蒸発させるベークアウト手順をによって行ってもよい。これらの材料を蒸発させることにより、最初にスパッタされた材料は、非常に高い接着力を持つことができる。最終的な破壊強さは極めて高いものであろう。
【００５０】
本発明は、好ましい実施形態に関して説明がなされた。しかし、本発明は、開示されて説明された実施形態に限定されるものではない。むしろ、本発明の適用範囲は、添付請求項によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施形態が使用できるＰＶＤ真空処理チャンバの展開図である。
【図２】図１の２-２線に沿った、処理チャンバ左側の拡大断面図である。
【図３】本発明によるシールドの実施形態の上面図である。
【図４】図３の４-４線に沿った、本発明によるシールドの実施形態の側断面図である。
【図５】  (a)は、シールド通路内に設けられたヒータストリップを示すように切り取られた、本発明のシールドの斜視図であり、(b)は、（a)の５(b)-５(b)線に沿った、本発明のシールドの断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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