(57)【要約】【課題】本考案は、一般に、ＰＶＤチャンバ内で遮蔽フレームをシールドするための上部シールドを含む。【解決手段】上部シールドは固定位置に位置し、遮蔽フレームを少なくとも部分的にシールドし、処理の間、遮蔽フレーム上に堆積することがある物質の量を低減する。上部シールドは、処理の間及び／又はダウンタイムの間、上部シールドと遮蔽フレームの温度変化量を低減するため、冷却されることができる。【選択図】図１
0003134977.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
下降位置と上昇位置の間で移動可能な遮蔽フレームと、
遮蔽フレームを少なくとも部分的に覆う上部シールドと、
上部シールドに結合された冷却マニフォルドを備え、冷却マニフォルドは上部シールドの温度を制御する物理気相蒸着装置。
【請求項２】
上部シールドは遮蔽フレーム上への物質の堆積を低減する請求項１記載の装置。
【請求項３】
シールドとマニフォルドは単一部品である請求項１記載の装置。
【請求項４】
冷却マニフォルドは水冷式である請求項１記載の装置。
【請求項５】
装置に連結されるマニフォルドシェルフを備え、冷却マニフォルドはマニフォルドシェルフに連結され、
冷却マニフォルドに連結される下部シールドを備え、遮蔽フレームが下降位置にあるときに遮蔽フレームは下部シールド上に位置する請求項１記載の装置。
【請求項６】
マニフォルドシェルフと冷却マニフォルドの間を連結する冷却チャンネルを備えた請求項５記載の装置。
【請求項７】
下部シールドは冷却マニフォルドと上部シールドの間に連結される請求項５記載の装置。
【請求項８】
冷却マニフォルド内の冷却チャンネルを備えた請求項１記載の装置。
【請求項９】
上部シールドはアルミニウム又はステンレス鋼を含む請求項１記載の装置。
【請求項１０】
チャンバと、
チャンバ内に配置され、上昇位置及び下降位置の間で移動可能なサセプタと、
サセプタが上昇位置にあるときに、サセプタの周辺部をシールドするように位置する遮蔽フレームを備え、遮蔽フレームは上昇位置と下降位置の間で移動可能であり、
遮蔽フレームの少なくとも一部をシールドするように位置する上部シールドを備え、上部シールドは冷却されている物理気相蒸着装置。
【請求項１１】
上部シールドと連結された冷却マニフォルドを備え、冷却マニフォルドは上部シールドを冷却し、
冷却マニフォルドと連結された下部シールドを備え、遮蔽フレームは下降位置にあるときに下方シールド上に位置し、
冷却マニフォルドと連結されたマニフォルドシェルフを備えた請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
冷却マニフォルドと、上部シールドと下部シールドとマニフォルドシェルフの少なくとも１つは単一部品である請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
マニフォルドシェルフと、
マニフォルドシェルフと連結された冷却マニフォルドを備え、冷却チャンネルが冷却マニフォルドに連結されており、
冷却マニフォルドと連結された上部シールドを備え、上部シールドは冷却マニフォルドの内部幅より小さな内部幅を有し、
冷却マニフォルドと連結された下部シールドを備え、下部シールドは上部シールドの内部幅より大きいが、冷却マニフォルドの内部幅より小さな内部幅を有するシールドキット。
【請求項１４】
冷却マニフォルドと、マニフォルドシールドと上部シールドと下部シールドの少なくとも１つは単一部品である請求項１３記載のシールドキット。
【考案の詳細な説明】
【考案の分野】
【０００１】
本考案の実施形態は、一般に、物理気相蒸着（ＰＶＤ）システムで用いられる冷却シールドに関する。
【関連技術】
【０００２】
マグネトロンを用いたＰＶＤは材料を基板に堆積する１つの方法である。ＰＶＤプロセスの間、ターゲットは電気的にバイアスされ、プロセス領域で発生したイオンは十分なエネルギーでターゲット表面に衝突し、ターゲットから原子を放出させる。ターゲットをバイアスし、プラズマを生成し、イオンを衝突させ、ターゲット表面から原子を放出させるプロセスは一般にスパッタリングと呼ばれる。スパッタされた原子は、一般にスパッタコーティングされる基板の方向に移動し、スパッタされた原子は基板上に堆積する。選択的に、原子はプラズマ中でガス、例えば窒素と反応し、基板上に化合物を反応的に堆積させる。反応スパッタリングは、しばしば、基板上に窒化チタン又は窒化タンタルの薄膜バリア及び核薄膜を形成するために用いられる。
【０００３】
直流（ＤＣ）スパッタリング及び交流（ＡＣ）スパッタリングは、ターゲットをバイアスし、イオンをターゲット方向に引き寄せるスパッタリングの形態である。ターゲットは約−１００〜−６００Ｖの範囲で負にバイアスされ、作用ガス（例えば、アルゴン）の陽イオンはターゲット方向に引きつけられ、原子をスパッタする。通常、スパッタチャンバの側部は、チャンバ壁をスパッタ堆積から保護するため、シールドにより覆われている。シールドは電気的に接地され、これによってターゲットの陰極に対する陽極を提供し、ターゲット電力をスパッタチャンバ内で形成されるプラズマに誘電的に結合する。
【０００４】
スパッタリングの間、物質はチャンバ内の露出表面をスパッタし、表面上に堆積することがある。チャンバ構成は移動するので、その上に堆積した物質は剥離し、基板を汚染することがある。温度は処理温度からより低い非処理温度まで変化するので、物質は構成の移動に加えて更に剥離することがある。
【０００５】
ウエハ基板、ガラス基板、フラットパネルディスプレイ基板、ソーラーパネル基板及び他の適当な基板のような基板上に薄膜を堆積するとき、剥離は基板を汚染することがある。従って、ＰＶＤチャンバ内における剥離を低下させる技術に対する需要がある。
【考案の概要】
【０００６】
本考案は、一般に、ＰＶＤチャンバ内で遮蔽フレームをシールドするための上部シールドを含む。上部シールドは固定位置に位置し、遮蔽フレームを少なくとも部分的にシールドし、処理の間に遮蔽フレーム上に堆積することがある物質の量を低減する。上部シールドは、処理の間及び／又はダウンタイムの間、上部シールドと遮蔽フレームの温度変化量を低減するため、冷却されることができる。
【０００７】
一実施形態において、物理気相蒸着装置が開示される。この装置は、下降位置と上昇位置の間で移動可能な遮蔽フレームと、遮蔽フレームを少なくとも部分的に覆う上部シールドと、上部シールドに結合された冷却マニフォルドを備え、冷却マニフォルドは上部シールドの温度を制御する。
【０００８】
他の実施形態において、物理気相蒸着装置が開示される。この装置は、チャンバと、チャンバ内に配置され、上昇位置及び下降位置の間で移動可能なサセプタと、サセプタが上昇位置にあるときに、サセプタの周辺部をシールドするように位置する遮蔽フレームを備え、遮蔽フレームは上昇位置と下降位置の間で移動可能であり、遮蔽フレームの少なくとも一部をシールドするように位置する上部シールドを備え、上部シールドは冷却される。
【０００９】
他の実施形態において、基板の処理方法が開示される。この方法は、処理チャンバ内でサセプタの上方にターゲットを配置し、処理チャンバはサセプタの端部を堆積からシールドする遮蔽フレームと、遮蔽フレームを堆積からシールドする上部シールドを備え、ターゲットから基板上に物質をスパッタリングし、基板上に層を堆積することを含む。
【００１０】
他の実施形態において、物理気相蒸着方法が開示される。この方法は、チャンバ内のサセプタ上に基板を配置し、サセプタは上昇位置と下降位置の間で移動可能であり、チャンバは上昇位置と下降位置の間で移動可能な遮蔽フレームと上部シールドを備え、上部シールドは少なくとも部分的に遮蔽フレームをシールドし、サセプタと遮蔽フレームをプロセス位置に上昇させ、基板上に物質を堆積することを含み、上部シールドは遮蔽フレーム上の堆積量を低減する。
【００１１】
他の実施形態において、シールドキットが開示される。このキットは、マニフォルドシェルフと、マニフォルドシェルフと連結された冷却マニフォルドを備え、冷却チャンネルが冷却マニフォルドに連結されており、冷却マニフォルドと連結された上部シールドを備え、上部シールドは冷却マニフォルドの内部幅より小さな内部幅を有し、冷却マニフォルドと連結された下部シールドを備え、下部シールドは上部シールドの内部幅より大きいが、冷却マニフォルドの内部幅より小さな内部幅を有する。
【実施形態】
【００１２】
本考案は、一般的に、ＰＶＤチャンバ内で遮蔽フレームをシールドするための上部シールドを含む。上部シールドは固定位置に配置され、少なくとも部分的に遮蔽フレームをシールドし、処理の間に遮蔽フレーム上に堆積する物質の量を低減する。上部シールドは冷却されることができ、処理及び／又はダウンタイムの間、上部シールド及び遮蔽フレームの温度変動量を低減する。
【００１３】
本考案は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社の子会社であるＡＫＴ社から入手可能なＰＶＤシステム、又はドイツ国アルゼナウのアプライドマテリアルズ社から入手可能なＰＶＤチャンバのような大面積基板の処理のための物理気相蒸着システムとの関連で説明され、使用されることができる。しかしながら、スパッタリングターゲットは、大面積の丸型基板のために設計されるようなシステムを含む他のシステム構成においても有用性を有する。本考案を用いることができるシステムの例は、２００５年９月１３日に出願された米国特許出願第１１／２２５９２２号であって、現在、米国特許出願公開第２００７／００５６８５０号として公開されているものに記載されており、これは全体として引用により本明細書に組み込まれる。
【００１４】
図１は本考案の一実施形態に係るＰＶＤ装置１００の概略図である。装置１００は接着物質１２０によりバッキングプレート１１８に接着されたターゲット１１６を備えている。ターゲット１１６はチャンバ１３４内でサセプタ１０２に対向して位置している。バッキングプレート１１８内には冷却チャンネル１４２が形成されていてもよく、これによってターゲット１１６にわたって温度均一性を提供することができる。ダークスペースシールド１１４はターゲット１１６を包囲している。バッキングプレートの背面には、マグネトロン（図示せず）が設けられていてもよい。
【００１５】
基板上での均一なスパッタリング堆積の提供を援助するため、陽極１２６をターゲット１１６と基板（図示せず）の間に配置することができる。陽極１２６はアンカーマウント１３０と共に装着され、これは陽極シールド１２８により堆積からシールドされている。陽極１２６はターゲット１１６と反対の電荷を提供し、これによって荷電したイオンは、典型的には接地されているチャンバ壁１３６よりもターゲットに向かって引き付けられる。ターゲット１１６と基板の間に陽極１１６を提供することにより、プラズマはより均一になり、堆積を援助する。
【００１６】
スパッタリングの間、物質は壁部１３６を含むチャンバ１３４の露出された領域に堆積することがある。チャンバ壁部１３６への堆積を低減するため、チャンバシールド１１２をチャンバ１３４内に設置し、壁部１３６を堆積物質からシールドすることができる。チャンバシールド１１２はクリーニングのために取外すことができ、必要に応じて交換することができる。チャンバシールド１１２の取外し又は交換はチャンバ壁１３６のクリーニングより速く行うことができるため、チャンバシールド１１２はチャンバのダウンタイムを低減することができる。
【００１７】
物質は基板で覆われていないサセプタ１０２の領域に堆積することがある。サセプタ１０２上の堆積を低減するため、遮蔽フレーム１０４は、サセプタ１０２の露出領域を覆うように配置されることができる。遮蔽フレーム１０４はサセプタ１０２に連結されていない。遮蔽フレーム１０４は、サセプタが下降位置（図２参照）にあるときに、下方シールド１２４上に位置する。
【００１８】
基板がチャンバ１３４に入るとき、サセプタ１０２は下降位置にある。基板はチャンバ１３４に挿入され、サセプタ１０２内の穴部１３８を貫通するリフトピン１４０上に配置される。サセプタ１０２は上昇して基板と接触し、リフトピン１４０は下降する。一旦、基板がサセプタ１０２上に置かれると、サセプタ１０２はプロセス位置まで上昇し続ける。プロセス位置までの間、サセプタ１０２は下部シールド１２４上にある遮蔽フレーム１０４と係合する。その後、遮蔽フレーム１０４は、サセプタ１０２上に位置する遮蔽フレームリフトピン１１０により、下降位置からプロセス位置まで上昇される。サセプタ１０２がプロセス位置にあるとき、遮蔽フレーム１０４も同じ位置にある（図３参照）遮蔽フレーム１０４はサセプタ１０２上で生じることがある堆積量を低減し、基板上の非堆積領域が処理要件を形成できるようにする。
【００１９】
遮蔽フレーム１０４が下降位置と上昇位置の間で移動すると、遮蔽フレーム１０４上に堆積した物質が剥離することがある。剥離した物質は基板を汚染することがある。処理の間及び後に生ずることがある温度変化は剥離を増長する。処理の間、遮蔽フレーム１０４はプラズマにより上昇し、処理が完了しプラズマが存在しなくなると温度は下降するので、温度変化が生じる。加熱及び冷却により遮蔽フレームが膨張し及び収縮することがある。遮蔽フレーム１０４の移動と共に膨張及び収縮は遮蔽フレーム１０４が剥離する原因となることがある。
【００２０】
遮蔽フレームからの剥離を低減するため、上部シールド１０６を用いることができる。上部シールド１０６は、少なくとも遮蔽フレーム１０４を部分的にシールドすることにより、遮蔽フレーム１０４上で生じることがある堆積量を低減する。上部シールド１０６はチャンバ１３４内で固定されている。上部シールド１０６の温度は冷却マニフォルド１０８により制御されることができる。冷却マニフォルド１０８は上部シールド１０６の温度を制御し、処理の間及び後に生ずることがある膨張及び収縮を低減する。上部シールド１０６の温度及び上部シールド１０６の膨張及び収縮を制御することにより、上部シールド１０６の剥離を低減することができる。更に、上部シールド１０６の冷却により、遮蔽フレーム１０４が上部シールド１０６に近接していることから、遮蔽フレーム１０４の温度を制御することができる。
【００２１】
冷却マニフォルド１０８内に位置する冷却チャンネル１２２は、冷却流体を冷却マニフォルド１０８に送る。冷却チャンネル１２２は冷却流体を冷却マニフォルド１０８を介して循環させる。冷却流体は従来より公知のいかなる冷却流体であってもよい。
【００２２】
冷却マニフォルド１０８はチャンバ１３４内でマニフォルドシェルフ１３２により支持されている。マニフォルドシェルフ１３２は本技術分野における当業者に公知の連結手段によりチャンバ１３４に連結される。一実施形態において、冷却マニフォルドはマニフォルドシェルフ１３２に連結され、下部シールド１２４、チャンバシールド１１２及び上部シールド１０６は全て冷却マニフォルド１０８に連結される。上部シールド１２４、チャンバシールド１１２及び上部シールド１０６は、本技術分野における当業者に公知の連結手段により冷却マニフォルド１０８に連結されることができる。一実施形態において、連結手段はネジを含む。他の実施形態において、連結手段はボルトとナットを含む。更に他の実施形態において、冷却マニフォルド１０８と、マニフォルドシェルフ１３２、下部シールド１２４、上部シールド１０６及びチャンバシールド１１２の少なくとも１つは、各々の作用を実行する単一部品である。
【００２３】
図４は本考案の一実施形態に係る装置４００の底部の分解図である。装置４００からはターゲットとバッキングプレートが除去されている。装置はプロセス領域を包囲するチャンバ壁４０８を含む。装置４００内にはサセプタが配置され、これを介してリフトピン４０２は挿入される基板と係合するため上昇することができる。チャンバ壁４０８の内部はチャンバシールド４０６により形成される。上部シールド４０４は遮蔽フレーム上への堆積を低減する。遮蔽フレーム（図示せず）はサセプタ４１０の端部を堆積から保護する。図４に示される実施形態において、上部シールド４０４は遮蔽フレームを堆積からシールドする。
【００２４】
上記は本考案の実施形態を対象としているが、本考案の他の実施形態は本考案の基本的範囲から逸脱することなく案出されることができ、その範囲は実用新案登録請求の範囲に基づいて定められる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
本考案の上述した構成が詳細に理解されるように、上記で要約される本考案のより具体的な説明は実施形態を参照することにより行われ、それらのいくつかは添付図面に示される。しかしながら、添付図面は本考案の典型的な実施形態のみを図示し、従ってその範囲を限定するものと解釈されるべきでなく、本考案は他の同等に効果的な実施形態を含むことができる。
【図１】本考案の一実施形態に係る上昇位置にあるサセプタを備えた装置の概略図である。
【図２】下降位置にあるサセプタを備えた図１の装置の概略図である。
【図３】上昇位置にあるサセプタを備えた図１の上部シールドの拡大図である。
【図４】本考案の実施形態に係るＰＶＤチャンバの底部の分解図である。
【００２６】
理解を容易にするため、図面で共通する同一の要素を示す場合、可能な限り同一の参照番号が用いられた。一実施形態で開示される要素は、具体的に引用しない場合でも、他の実施形態で有利に用いることができると理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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