(57)【要約】  スパッタリングチャンバ粒子トラップは、粒子トラップの表面の少なくとも一部分上に形成された第１及び第２のパターンを含む。第１のパターンは、第１の深さを有し、第１及び第２のスレッドによって分離された第１の窪みと、第１の高さを有し、第１及び第２の溝によって分離された第１の隆起部と、のうちの１つを含む。第２のパターンは、第１のパターンの少なくとも一部分上に形成され、第２の深さを有し、第３及び第４のスレッドによって分離された第２の窪みと、第２の高さを有し、第３及び第４の溝によって分離された第２の隆起部と、のうちの１つを含む。スパッタリングチャンバ構成要素上に粒子トラップを形成する方法もまた開示されている。【選択図】図５
2020537043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子トラップを備えるスパッタリングチャンバ構成要素であって、前記粒子トラップが、
前記粒子トラップの表面の少なくとも一部分上に形成された第１のパターンであって、第１のパターンスレッド数を有する繰り返しパターンで配置され、第１のパターン上面を有し、且つ、
第１の深さを有し、第１及び第２のスレッドによって分離された第１の窪みであって、前記第１及び第２のスレッドが、前記第１のパターン上面を形成する第１及び第２のスレッド上面を有する、第１の窪みと、
第１の高さを有し、第１及び第２の溝によって分離された第１の隆起部であって、前記第１の隆起部が、前記第１のパターン上面を形成する第１の隆起部上面を有する、第１の隆起部と、のうちの一方を含む、第１のパターンと、
前記第１のパターン上面の少なくとも一部分上に形成された第２のパターンであって、第２のスレッド数を有する繰り返しパターンで配置され、第２のパターン上面を有し、且つ、
第２の深さを有し、第３及び第４のスレッドによって分離された第２の窪みであって、前記第３及び第４のスレッドが、前記第２のパターン上面を形成するように構成された第３及び第４のスレッド上面を有する、第２の窪みと、
第２の高さを有し、第３及び第４の溝によって分離された第２の隆起部であって、前記第２の隆起部が、前記第２のパターン上面を形成するように構成された第２の隆起部上面を有する、第２の隆起部と、のうちの一方を含む第２のパターンと、
を含む、スパッタリングチャンバ構成要素。
【請求項２】
スパッタリングチャンバ構成要素上に粒子トラップを形成する方法であって、
第１のパターン化された上面を形成するために、前記スパッタリングチャンバ構成要素の表面の少なくとも一部分上に第１のパターンを形成することと、
前記第１のパターン化された上面の少なくとも一部分上に第２のパターンを形成することと、を含み、
前記第１のパターンが、
側壁によって隔てられた隣接する第１の窪みを有する繰り返しパターンで配置された複数の第１の窪みであって、第１の深さ及び第１の幅を有する、複数の第１の窪みと、
溝によって分離された隣接する第１の隆起部を有する繰り返しパターンで配列された複数の第１の隆起部であって、第１の高さ及び第１の幅を有する、複数の第１の隆起部と、のうちの一方を含み、
前記第２のパターンが、
側壁によって隔てられた隣接する第２の窪みを有する繰り返しパターンで配置された複数の第２の窪みであって、第２の深さ及び第２の幅を有する、複数の第２の窪みと、
溝によって分離された隣接する第２の隆起部を有する繰り返しパターンで配列された複数の第２の隆起部であって、第２の高さ及び第２の幅を有する、複数の第２の隆起部と、のうちの一方を含む、方法。
【請求項３】
前記第１のパターンスレッド数が、１インチ当たり約１５本〜約８０本のスレッドであり、前記第２のパターンスレッド数が、１インチ当たり約１５本〜約８０本のスレッドである、請求項１に記載のスパッタリングチャンバ粒子トラップ又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のパターンが、第１の深さを有し、且つ第１及び第２のスレッドによって分離された前記第１の窪みを含み、前記第２のパターンが、第２の深さを有し、且つ第３及び第４のスレッドによって分離された前記第２の窪みを含み、
第１の方向に延在する前記第１のスレッドが、隣接する第１の窪みを第２の方向に分離する側壁を形成し、前記第２の方向が、前記第１の方向に対して０度より大きく１８０度未満の角度であり、前記第２の方向に延在する前記第２のスレッドが、隣接する第１の窪みを前記第１の方向に分離する側壁を形成し、
前記第１の方向に平行な方向に延在する前記第３のスレッドが、隣接する第２の窪みを前記第２の方向に平行な方向に分離する側壁を形成し、前記第２の方向に平行な方向に延在する前記第４のスレッドが、隣接する第２の窪みを前記第１の方向に平行な方向に分離する側壁を形成する、請求項１に記載のスパッタリングチャンバ粒子トラップ又は請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記第１のパターンが、第１の深さを有し、第１及び第２のスレッドによって分離された前記第１の窪みを含み、前記第２のパターンが、第２の高さを有し、且つ第３及び第４の溝によって分離された前記第２の隆起部を含み、
第１の方向に延在する前記第１のスレッドは、隣接する第１の窪みを第２の方向に分離する側壁を形成し、前記第２の方向は、前記第１の方向に対して０度より大きく１８０度未満の角度であり、前記第２の方向に延在する前記第２のスレッドは、隣接する第１の窪みを前記第１の方向に分離する側壁を形成し、
前記第１の方向に平行な方向に延在する前記第３の溝は、隣接する第２の隆起部を前記第２の方向に平行な方向に分離する側壁を形成し、前記第２の方向に平行な方向に延在する前記第４の溝は、隣接する第２の隆起部を第１の方向に平行な方向に分離する側壁を形成している、請求項１に記載のスパッタリングチャンバ粒子トラップ又は請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記第１のパターンが、第１の高さを有し、且つ第１及び第２の溝によって分離された前記第１の隆起部を含み、前記第２のパターンが、第２の高さを有し、且つ第３及び第４の溝によって分離された前記第２の隆起部を含み、
第１の方向に延在する前記第１の溝は、隣接する第１の隆起部を第２の方向に分離する側壁を形成し、前記第２の方向は、前記第１の方向に対して０度より大きく１８０度未満の角度であり、前記第２の方向に延在する前記第２の溝は、隣接する第１の隆起部を前記第１の方向に分離する側壁を形成し、
前記第１の方向に平行な方向に延在する前記第３の溝は、隣接する第２の隆起部を前記第２の方向に平行な方向に分離する側壁を形成し、前記第２の方向に平行な方向に延在する前記第４の溝は、隣接する第２の隆起部を前記第１の方向に平行な方向に分離する側壁を形成している、請求項１に記載のスパッタリングチャンバ粒子トラップ又は請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のパターンが、第１の高さを有し、且つ第１及び第２の溝によって分離された前記第１の隆起部を含み、前記第２のパターンが、第２の深さを有し、且つ第３及び第４のスレッドによって分離された前記第２の窪みを含み、
第１の方向に延在する前記第１の溝は、隣接する第１の隆起部を第２の方向に分離する側壁を形成し、前記第２の方向は、前記第１の方向に対して０度より大きく１８０度未満の角度であり、前記第２の方向に延在する前記第２の溝は、隣接する第１の隆起部を前記第１の方向に分離する側壁を形成し、
前記第１の方向に平行な方向に延在する前記第３のスレッドは、隣接する第２の窪みを前記第２の方向に平行な方向に分離する側壁を形成し、前記第２の方向に平行な方向に延在する前記第４のスレッドは、隣接する第２の窪みを前記第１の方向に平行な方向に分離する側壁を形成している、請求項１に記載のスパッタリングチャンバ粒子トラップ又は請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記第１及び第２の窪みのうちの少なくとも１つが、前記表面に平行な方向に平行四辺形断面形状を有し、前記第１の隆起部及び前記第２の隆起部のうちの少なくとも１つが、前記表面に平行な方向に平行四辺形断面形状を有する、請求項１に記載のスパッタリングチャンバ粒子トラップ又は請求項２に記載の方法。
【請求項９】
前記第１及び第２の窪みのうちの少なくとも１つの平均深さが約３３０μｍ〜約６００μｍであり、前記第１及び第２の隆起部のうちの少なくとも１つの平均高さが約０μｍ〜約６００μｍである、請求項１に記載のスパッタリングチャンバ粒子トラップ又は請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
前記スパッタリングチャンバ粒子トラップが、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、モリブデン（Ｍｏ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）合金、チタン（Ｔｉ）合金、アルミニウム（Ａｌ）合金、銅（Ｃｕ）合金、ニッケル（Ｎｉ）合金、コバルト（Ｃｏ）合金、モリブデン（Ｍｏ）合金、金（Ａｕ）合金、銀（Ａｇ）合金、白金（Ｐｔ）合金、タングステン（Ｗ）合金、クロム（Ｃｒ）合金から選択される少なくとも一つの材料から形成されている、請求項１に記載のスパッタリングチャンバ粒子トラップ又は請求項２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、物理蒸着装置で使用されるスパッタトラップ及びコイルセットに関する。より具体的には、本開示は、粒子を低減させるスパッタトラップ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
堆積法は、基板の表面全体に材料の薄膜を形成する際に使用される。堆積法は、例えば、集積回路及びデバイスを作製する際に最終的に使用される層を形成するための半導体デバイスの製造プロセスにおいて使用され得る。堆積法の一例は、物理蒸着（ＰＶＤ）である。ＰＶＤ法は、スパッタリングプロセスを含んでよい。スパッタリングは、堆積されるべき材料のターゲットを形成することと、強力な電界に近接する負に帯電したカソードとしてターゲットを提供することと、を含む。電界は、低圧不活性ガスをイオン化し、プラズマを形成するために使用される。プラズマ中の正帯電イオンは、負に帯電したスパッタリングターゲットに向かって電界によって加速される。イオンはスパッタリングターゲットに影響を及ぼし、それによってターゲット材料を排出する。排出されたターゲット材料は、主に原子又は原子群の形態であり、スパッタリングプロセス中にターゲット付近に配置された基板上に薄い均一な薄膜を堆積させるために使用され得る。
【０００３】
短絡、プラズマアーク、堆積プロセスの中断、又は粒子の発生を引き起こさずに堆積装置、スパッタリングチャンバシステム、及び／又はイオン化プラズマ堆積システムと共に使用するための構成要素を開発することが望ましい。堆積装置で使用するための構成要素の改善が望まれる。
【発明の概要】
【０００４】
これら及び他の必要性は、本開示の様々な態様、実施形態、及び構成によって対処される。
【０００５】
本開示の実施形態は、粒子トラップを含むスパッタリングチャンバ構成要素を含み、この粒子トラップは、粒子トラップの表面の少なくとも一部分上に形成された第１のパターンであって、第１のパターンスレッド数を有する繰り返しパターンで配置され、第１のパターン上面を有する第１のパターンと、第１のパターン上面の少なくとも一部に形成された第２のパターンであって、第２のスレッド数を有する繰り返しパターンで配列され、第２のパターン上面を有する第２のパターンと、を含む。第１のパターンは、第１の深さを有し、第１及び第２のスレッドによって分離された第１の窪みであって、第１及び第２のスレッドは、第１のパターン上面を形成する第１及び第２のスレッド上面を有する第１の窪みと、第１の高さを有し、第１及び第２の溝によって分離された第１の隆起部であって、第１のパターン上面を形成する第１の隆起部上面を有する第１の隆起部と、のうちの一方を含む。第２のパターンは、第２の深さを有し、第３及び第４のスレッドによって分離された第２の窪みであって、第３及び第４のスレッドが、第２のパターン上面を形成するように構成された第３及び第４のスレッド上面を有する、第２の窪みと、第２の高さを有し、第３及び第４の溝によって分離された第２の隆起部であって、第２のパターン上面を形成するように構成された第２の隆起部上面を有する第２の隆起部と、のうち一方を含む。
【０００６】
第１のパターンスレッド数が、１インチ当たり約１５本〜約８０本のスレッド数であり、第２のパターンスレッド数が、１インチ当たり約１５本〜約８０本のスレッド数である、段落［０００６］に記載のスパッタリングチャンバ粒子トラップ。
【０００７】
第１及び第２のパターンの少なくとも一部に形成された第３のパターンを更に含む、段落［０００６］又は［０００７］のいずれかに記載のスパッタリングチャンバ粒子トラップ。
【０００８】
第３のパターンの少なくとも一部に形成された少なくとも１つの追加のパターンを更に含む、段落［０００６］〜［０００８］のいずれかに記載のスパッタリングチャンバ粒子トラップ。
【０００９】
第１のパターンは、第１の深さを有し、且つ第１及び第２のスレッドによって分離された第１の窪みを含み、第２のパターンは、第２の深さを有し、且つ第３及び第４のスレッドによって分離された第２の窪みを含み、第１の方向に延在する第１のスレッドは、隣接する第１の窪みを第２の方向に分離する側壁を形成し、第２の方向は、第１の方向に対して０度より大きく１８０度未満の角度であり、第２の方向に延在する第２のスレッドは、隣接する第１の窪みを第１の方向に分離する側壁を形成し、第１の方向に平行な方向に延在する第３のスレッドは、隣接する第２の窪みを第２の方向に平行な方向に分離する側壁を形成し、第２の方向に平行な方向に延在する第４のスレッドは、隣接する第２の窪みを第１の方向に平行な方向に分離する側壁を形成する、段落［０００６］〜［０００９］のいずれかに記載のスパッタリングチャンバ粒子トラップ。
【００１０】
第１のパターンは、第１の深さを有し、且つ第１及び第２のスレッドによって分離された第１の窪みを含み、第２のパターンは、第２の高さを有し、第３及び第４の溝によって分離された第２の隆起部を含み、第１の方向に延在する第１のスレッドは、隣接する第１の窪みを第２の方向に分離する側壁を形成し、第２の方向は、第１の方向に対して０度より大きく１８０度未満の角度であり、第２の方向に延在する第２のスレッドは、隣接する第１の窪みを第１の方向に分離する側壁を形成し、第１の方向に平行な方向に延在する第３の溝は、隣接する第２の隆起部を第２の方向に平行な方向に分離する側壁を形成し、第２の方向に平行な方向に延在する第４の溝は、隣接する第２の隆起部を第１の方向に平行な方向に分離する側壁を形成する、段落［０００６］〜［０００８］のいずれかに記載のスパッタリングチャンバ粒子トラップ。
【００１１】
第１のパターンは、第１の高さを有し、且つ第１及び第２の溝によって分離された第１の隆起部を含み、第２のパターンは、第２の高さを有し、且つ第３及び第４の溝によって分離された第２の隆起部を含み、第１の方向に延在する第１の溝は、隣接する第１の隆起部を第２の方向に分離する側壁を形成し、第２の方向は、第１の方向に対して０度超且つ１８０度未満の角度であり、第２の方向に延在する第２の溝は、隣接する第１の隆起部を第１の方向に分離する側壁を形成し、第１の方向に平行な方向に延在する第３の溝は、隣接する第２の隆起部を第２の方向に平行な方向に分離する側壁を形成し、第２の方向に平行な方向に延在する第４の溝は、隣接する第２の隆起部を第１の方向に平行な方向に分離する側壁を形成する、段落［０００６］〜［０００８］のいずれかに記載のスパッタリングチャンバ粒子トラップ。
【００１２】
第１のパターンは、第１の高さを有し、且つ第１及び第２の溝によって分離された第１の隆起部を含み、第２のパターンは、第２の深さを有し、且つ第３及び第４のスレッドによって分離された第２の窪みを含み、第１の方向に延在する第１の溝は、隣接する第１の隆起部を第２の方向に分離する側壁を形成し、第２の方向は、第１の方向に対して０度超且つ１８０度未満の角度であり、第２の方向に延在する第２の溝は、隣接する第１の隆起部を第１の方向に分離する側壁を形成し、第１の方向に平行な方向に延在する第３のスレッドは、隣接する第２の窪みを第２の方向に平行な方向に分離する側壁を形成し、第２の方向に平行な方向に延在する第４のスレッドは、隣接する第２の窪みを第１の方向に平行な方向に分離する側壁を形成する、段落［０００６］〜［０００８］のいずれかに記載のスパッタリングチャンバ粒子トラップ。
【００１３】
第１のパターンスレッド数が第２のパターンスレッド数よりも大きい、段落［０００６］〜［００１３］のいずれかに記載のスパッタリングチャンバ粒子トラップ。
【００１４】
第２のパターンスレッド数が第１のパターンスレッド数よりも大きい、段落［０００６］〜［００１３］のいずれかに対するスパッタリングチャンバ粒子トラップ。
【００１５】
第１のパターンスレッド数が第２のパターンスレッド数と同じである、段落［０００６］〜［００１３］のいずれかに対するスパッタリングチャンバ粒子トラップ。
【００１６】
第１及び第２の窪みのうちの少なくとも１つが、表面に平行な方向に平行四辺形断面形状を有する、段落［０００６］〜［００１６］のいずれかに対するスパッタリングチャンバ粒子トラップ。
【００１７】
第１及び第２の隆起部のうちの少なくとも１つが、表面に平行な方向に平行四辺形断面形状を有する、段落［０００６］〜［００１７］のいずれかに対するスパッタリングチャンバ粒子トラップ。
【００１８】
第１及び第２の窪みのうちの少なくとも１つの平均深さが約３３０μｍ〜約６００μｍである、段落［０００６］〜［００１８］のいずれかに対するスパッタリングチャンバ粒子トラップ。
【００１９】
第１及び第２の隆起部のうちの少なくとも１つの平均高さが、約０μｍ〜約６００μｍである、段落［０００６］〜［００１９］のいずれかに対するスパッタリングチャンバ粒子トラップ。
【００２０】
タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、モリブデン（Ｍｏ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）合金、チタン（Ｔｉ）合金、アルミニウム（Ａｌ）合金、銅（Ｃｕ）合金、ニッケル（Ｎｉ）合金、コバルト（Ｃｏ）合金、モリブデン（Ｍｏ）合金、金（Ａｕ）合金、銀（Ａｇ）合金、白金（Ｐｔ）合金、タングステン（Ｗ）合金、クロム（Ｃｒ）合金から選択される少なくとも１つの材料から形成される、段落［０００６］〜［００２０］のいずれかに対するスパッタリングチャンバ粒子トラップ。
【００２１】
本開示の実施形態はまた、スパッタリングチャンバ構成要素上に粒子トラップを形成する方法を含み、この方法は、スパッタリングチャンバ構成要素の表面の少なくとも一部分上に第１のパターンを形成することと、第１のパターン化された上面の少なくとも一部に第２のパターンを形成することと、を含む。第１のパターンは、側壁によって隔てられた隣接する第１の窪みを有する繰り返しパターンで配置された複数の第１の窪みであって、第１の深さ及び第１の幅を有する第１の窪みと、溝によって分離された隣接する第１の隆起部を有する繰り返しパターンで配置された複数の第１の隆起部であって、第１の高さ及び第１の幅を有する第１の隆起部と、を含む。第２のパターンは、側壁によって隔てられた隣接する第２の窪みを有する繰り返しパターンで配置された複数の第２の窪みであって、第２の深さ及び第２の幅を有する複数の第２の窪みと、溝によって分離された隣接する第２の隆起部を有する繰り返しパターンで配置された複数の第２の隆起部であって、第２の高さ及び第２の幅を有する複数の第２の隆起部と、のうちの一方を含む。
【００２２】
第１及び第２の窪みの少なくとも１つは、逆ピラミッドの形状に成形され、各逆ピラミッドの基部が第１の表面に平行であり、各逆ピラミッドの頂部が表面に陥入して配向され、各逆ピラミッドの高さは、複数の第１及び第２の窪みの少なくとも１つの各々の深さを画定する、段落［００２２］に記載の方法。
【００２３】
第１のパターンを形成することは、グリットブラスト又はワイヤブラッシングを含まず、第２のパターンを形成することは、グリットブラスト又はワイヤブラッシングを含まない、段落［００２２］又は［００２３］に記載の方法。
【００２４】
第１及び第２の窪みのうちの少なくとも１つの平均深さが、約３３０μｍ〜約６００μｍである、段落［００２２］〜［００２４］のいずれかに記載の方法。
【００２５】
第１及び第２の隆起部のうちの少なくとも１つの平均高さが、約０μｍ〜約６００μｍである、段落［００２２］〜［００２５］のいずれかに記載の方法。
【００２６】
第１のパターンは、第１のローレット工具をスパッタリングチャンバ構成要素に押し込むことによって形成され、第２のパターンは、第２の刻み工具をスパッタリングチャンバ構成要素に押し込むことによって形成され、第１のローレット工具及び第２のローレット工具は、同じ又は異なるスレッド数を有する、段落［００２２］〜［００２６］のいずれかに記載の方法。
【００２７】
第１のパターンが第１のスレッド数を有し、第２のパターンが第２のスレッド数を有し、第１のスレッド数及び第２のスレッド数が同じであるか又は異なっている、段落［００２２］〜［００２７］のいずれかに記載の方法。
【００２８】
第１のスレッド数が１インチ当たり約１５本〜約８０本であり、第２のスレッド数が１インチ当たり約１５本〜約８０本である、段落［００２２］〜［００２８］のいずれかに記載の方法。
【００２９】
第１のスレッド数及び第２のスレッド数のうちの１方が１インチ当たり約２５本であり、第１のスレッド数及び第２のスレッド数のうちの他方が１インチ当たり約８０本である、段落［００２２］〜［００２９］のいずれかに記載の方法。
【００３０】
スパッタリングチャンバ粒子トラップが、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、モリブデン（Ｍｏ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）合金、チタン（Ｔｉ）合金、アルミニウム（Ａｌ）合金、銅（Ｃｕ）合金、ニッケル（Ｎｉ）合金、コバルト（Ｃｏ）合金、モリブデン（Ｍｏ）合金、金（Ａｕ）合金、銀（Ａｇ）合金、白金（Ｐｔ）合金、タングステン（Ｗ）合金、クロム（Ｃｒ）合金、から選択される少なくとも１つの材料から形成される、段落［００２２］〜［００３０］のいずれかに記載の方法。
【００３１】
多数の実施形態が開示されるが、それでもなお当業者には、本発明の例示的実施形態を示し、説明する以下の詳細な説明から、本発明の他の実施形態が明らかになるであろう。したがって、図面及び詳細な説明は、制限的なものではなく、本質的に実例とみなされるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】スパッタリング装置で使用され得る例示的なコイルの平面図である。
【図２】スパッタリング装置で使用され得る例示的なコイルの側面図である。
【図３】粒子トラップ上で使用され得るローレットパターンの比較例の顕微鏡写真である。
【図４】粒子トラップ上で使用され得るローレットパターンの他の比較例の顕微鏡写真である。
【図５】いくつかの実施形態による、粒子トラップ上で使用され得る例示的な第１及び第２のローレットパターンを示す顕微鏡写真である。
【図６】いくつかの実施形態による、粒子トラップ上で使用され得る例示的な部分Ａ上の第１のローレットパターンと、部分Ｂ上の第１のローレットパターン及び第２のローレットパターンとを示す顕微鏡写真である。
【図７】いくつかの実施形態による、粒子トラップ上で使用され得る他の例示的な第１及び第２のローレットパターンを示す顕微鏡写真である。
【図８】いくつかの実施形態による、粒子トラップ上で使用され得る、部分Ｃ上の第１のローレットパターン及び（図７に示す）部分Ｄ上の第１のパターン及び第２のローレットパターンの例を示す顕微鏡写真である。
【図９】図６のような部分Ａに示される第１のパターンの断面概略図である。
【図１０】図６のような部分Ｂに示される第１のパターン及び第２のパターンの断面概略図である。
【図１１】図５に示すような第１及び第２のパターンの概略側面図である。
【図１２】いくつかの実施形態による、粒子トラップを形成する例示的な方法のフロー図である。
【図１３】いくつかの実施形態による、粒子トラップを形成する他の例示的な方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
スパッタリングプロセス中、スパッタリングされた粒子は、気相内に噴出され、スパッタリングチャンバ内の任意の表面に堆積し得る。経時的に、これらの堆積物が蓄積し、スパッタリングプロセス中に除去され、粒子を形成し得る。次いで、粒子は基板上に再堆積して、基板を汚染し得る。粒子トラップは粒子を捕捉し、スパッタリング中に粒子が基材上に再付着するのを防ぐ。スパッタリングチャンバ内で使用される構成要素の耐用年数を改善するために、スパッタリングチャンバ構成要素は、スパッタリングされた材料の再付着部位及び粒子トラップとして機能するように変更され得る。材料付着部位、つまり粒子トラップは、例えば、平坦面及び傾斜面を排除しつつ、表面積を増加させ、表面に機械的キーイングすることによって粒子の剥離を低減する、特異的にパターン化された表面を含んでもよい。
【００３４】
本明細書では、物理蒸着装置において使用され得る粒子トラップが開示される。粒子トラップは、例えば捕捉により、物理堆積装置内における基板上への汚染粒子の再堆積を防止するために使用され得る。様々なスパッタリングチャンバ構成要素は、本明細書に開示されるような粒子トラップを含み得る。粒子トラップに好適な例示的なスパッタリングチャンバ構成要素としては、スパッタリングチャンバ内で使用されるボス、コイル、ターゲット、及び他の構成要素が挙げられる。例えば、粒子トラップの表面パターンは、スパッタリングプラズマに曝露されるコイル、ターゲット（すなわち、側壁、フランジ、バッキングプレート）、シールド、ボス、カバーリング、カップ、ピン及び／又はクランプ、並びにスパッタリングチャンバ内の他の表面の表面全体又は表面の一部に適用することができる。また、本明細書では、物理蒸着装置で使用する粒子トラップを有するコイルが開示される。また、本明細書では、物理蒸着装置で使用するコイル上に粒子トラップを形成する方法が開示される。いくつかの実施形態では、粒子トラップは、（ｉ）窪み、陥没、又はディンプルポケットを有する表面、又は（ｉｉ）表面に形成された第１のパターンに従って隆起部又は隆起した角錐を有する表面のいずれかを含んでもよい。加えて、粒子トラップは、（ｉ）窪み、陥没、又はディンプルポケットを有する表面、又は（ｉｉ）同じ表面に形成された第２のパターンに従って隆起部又は隆起した角錐を有する表面のいずれかを含んでもよい。加えて、粒子トラップは、同じ表面に形成された第３、第４、第５、又はそれ以上のパターンを更に含んでもよい。少なくとも２つの別個のパターンに従った窪み及び／又は隆起部は、両方のパターンが共通の表面に埋め込まれるか、又は別の方法で関連付けられた二重パターン化配置で、別個に形成されてもよい。この少なくとも２つのパターン化された配置は、再堆積されたスパッタ粒子を捕捉するための深さ（すなわち、窪みを介して）を形成する一方で、アーク発生を抑制するためのより微細なテクスチャ（すなわち、溝及び隆起部を介して）を提供すると考えられる。この少なくとも２つのパターン化された配置は、表面張力を低減するために直線を破断しながら表面積が増加すると考えられる。
【００３５】
いくつかの実施形態では、粒子トラップは、物理蒸着装置において使用され得るコイルの表面に沿って形成されてよい。いくつかの実施形態では、スパッタリングコイルは、粒子トラップの表面の少なくとも一部に一致する第１及び第２のパターンを有し得る。有利なことに、少なくとも２つの異なるパターンを有する表面は、更なる表面テクスチャ加工を必要としないか、又は換言すれば、化学エッチング、プラズマエッチング、グリットブラスト、粒子ブラスト、又はワイヤブラシ模様のうちのいずれか１つを含まないことが好ましい。少なくとも２つの異なるパターンを含む表面は、スパッタリングプラズマに曝露されるコイル、ターゲット、シールド、ボス、及びスパッタリングチャンバ内の任意の表面に適用され得、したがって粒子の生成に寄与することができる。少なくとも２つの異なるパターンは、少なくとも、倍率において区別可能である。
【００３６】
図１は、スパッタリングチャンバなど物理蒸着装置で使用され得るスパッタリングコイル６の平面図である。図２は、側面から見た図１のスパッタリングコイル６を示す。図１及び図２に示されるように、スパッタリングコイル６は、実質的に円形であり得るリング８を含んでよい。リング８は中心軸１０を有し、リングの円周は中心軸１０の周りに画定されている。いくつかの実施形態では、スパッタリングコイル６は、円周に間隙１２を有するリング８として形成されてよい。例えば、リング８は、間隙１２によって離間される、第１の端部及び第２の端部を有してよい。スパッタリングコイル６は、リング８の中心軸１０に向かって半径方向内側に面する内面１６を有してよい。スパッタリングコイル６は、リング８の中心軸１０から半径方向に離れる方向に面する外面１８を有し得る。
【００３７】
図２の側面図から示されるように、スパッタリングコイル６は、例えば、リング８の中心軸１０に垂直な平面内にある上面２０を有する。いくつかの実施形態では、スパッタリング操作中、上面２０は、スパッタリングターゲットの方向に面してよい。また、スパッタリングコイル６は、リング８の中心軸１０に垂直な平面内にあり、上面２０と反対側にある下面２２を含む。スパッタリング操作中、下面２２は、基板の方向、つまりスパッタリングターゲットから離れる方向に面するように方向付けられてよい。いくつかの実施形態では、スパッタリングコイル６は、スパッタリングコイル６に取り付けられ、外面１８から延びる１つ以上のボス２４など追加の構成要素又は特徴を含み得る。ボス２４は、スパッタリングコイル６をスパッタリング装置内の定位置に保持するために使用されてよい。いくつかの実施形態では、スパッタリングチャンバ環境に露出されたスパッタリングコイル６の表面の少なくとも一部は、その上に形成された粒子トラップを有し得る。粒子トラップはまた、ボス２４のうちの少なくとも１つに形成され得る。例えば、粒子トラップは、少なくとも１つのボス２４のスパッタリングチャンバに露出した表面の全てに、又は少なくとも一部分上に形成されてもよい。いくつかの実施形態では、粒子トラップは、スパッタリングコイル６及びボス２４上に形成される。
【００３８】
図３は、スパッタリングチャンバ構成要素の表面に形成され得る粒子トラップ４０Ａの例示的な比較例を示す。図３に示されるように、粒子トラップ４０Ａは、スパッタリングチャンバ構成要素の表面に形成されたテクスチャ４２を含む。テクスチャ４２は、本明細書で逆ローレット又は雌型ローレットと称される特定のローレットである。窪み５６は、繰り返し隣接パターンにおける第１のスレッド５２と第２のスレッド５４との間に画定される。図４は、標準的なローレット又は雄型ローレットと呼ばれるローレットパターンを有する粒子トラップ４０Ｂの別の比較例を示す。突起４４は、第１及び第２の押圧スレッドすなわち溝４６、４８の間に画定される。
【００３９】
図５は、本開示による粒子トラップ１４０の画像である。粒子トラップ１４０は、表面１５０上に第１のパターン１６０及び第２のパターン１８０を含む。第１のパターン１６０及び第２のパターン１８０は、表面１５０全体にわたって一致する。いくつかの実施形態では、第１のパターン１６０及び第２のパターン１８０は、一致しているか、又は両方とも表面の一部分上に存在する。いくつかの実施形態では、表面１５０は、図１に示すように、コイル６の内面１６及び／又は外面１８上にあってもよい。いくつかの実施形態では、図１に示すように、表面１５０は、コイル６の内面１６及び／又は外面１８の一部又は全体であってもよい。以下で図５を更に詳細に説明する。本明細書の粒子トラップの実施形態にはコイルが示されているが、本明細書に記載されるような少なくとも第１及び第２のパターンを含む粒子トラップは、例えば、図１に示されるようなボス２４の外側半径方向表面の一部又は全体に、完全に又は部分的に形成され得るか、又は刻み付けされ得る。より一般的には、本明細書に記載されるような少なくとも第１及び第２のパターンを含む粒子トラップは、物理蒸着条件に曝露されたスパッタリング構成要素の表面の一部又は全面に完全に又は部分的に形成され得るか、又は刻み付けされ得る。
【００４０】
図６は、表面２５０の部分Ａ（顕微鏡写真の上部領域）に示すような第１のパターン２６０の形成後であるが、第２のパターン２８０の形成前の粒子トラップ２４０を示す画像である。図６はまた、表面２５０の部分Ｂ（顕微鏡写真の下部領域）における第１のパターン２６０及び第２のパターン２８０の形成後の粒子トラップを示す。第１のパターン２６０は、粒子トラップ２４０の表面２５０の少なくとも一部分上に形成される。パターン２６０は、窪み２５６を含む粗い雌型ローレットの例であり、窪み２５６はそれぞれ深さを有し、繰り返しパターンで配置されている。窪み２５６は、スレッド２５４によって第１の方向Ｄ１に、且つスレッド２５２によって第２の方向Ｄ２に分離されている。第２のパターン２８０は、微細な標準的なローレットの例であり、第１のパターン２６０を有する表面にパターン化されている。パターン２６０は、高さを有し、繰り返しパターンで配置された隆起部２４２を含む。隆起部２４２は、溝２４６によって第３の方向Ｄ３に、溝２４４によって第４の方向Ｄ４に分離されている。
【００４１】
再び図６を参照すると、スレッド２５２は互いに平行であり、第１の方向Ｄ１に延在する。第１のスレッド２５２は、隣接する窪み２５６を第２の方向Ｄ２に分離する側壁２５５を形成する。スレッド２５４は互いに平行であり、第２の方向Ｄ２に延在する。第２のスレッド２５４は、隣接する窪み２５６を第１の方向Ｄ１に分離する側壁２５５を形成する。第２の方向は、第１の方向に対して０度超且つ１８０度未満の角度であり、第１のスレッド２５２は第２のスレッド２５４と交差する。スレッド２５２及び２５４の上面は、上面２５８を形成する。図６の上部部分Ａのパターン２６０の上面２５８は、図９の断面図に概略的に示されている。
【００４２】
第２のパターンの特徴を示す図５を再び参照すると、粒子トラップ１４０は、第１のパターン１６０と表面の少なくとも一部分上で一致する第２のパターン１８０を更に含む。例えば、いくつかの実施形態では、第２のパターンは、（図６の上面２５８と同様に）上面１５８の少なくとも一部分上に形成される。図５の第２のパターンは雄型ローレットであり、高さｈ１を有し、繰り返しパターンで配置された隆起部１４２を含む。隆起部１４２の高さｈ１は、隆起部１４２の上面１５８から頂部１４８まで測定される距離である。いくつかの実施形態では、隆起部１４２の頂部１４８は、隆起部１４２が板状であるように平坦又は実質的に平坦であってもよく、換言すれば、高さｈ１はゼロに等しくてもよい。他の実施形態では、高さｈ１はゼロよりも大きい。再び図５を参照すると、第２のパターン１８０は、互いに平行であり、第３の方向Ｄ３に延在する第１の溝１４４を含む。第１の溝は、隣接する隆起部１４２を第４の方向Ｄ４に分離する側壁１４５を形成する。第２の溝１４６は、互いに平行であり、第４の方向に延在する。第２の溝は、隣接する隆起部１４６を第３の方向に分離する側壁１４５を形成する。第４の方向は、第３の方向に対して０度超且つ１８０度未満の角度であり、第１の溝１４４は第２の溝１４６と交差する。図５及び図６の実施例では、窪み及び隆起部は平行四辺形であり、方向Ｄ１及びＤ３は平行であり、方向Ｄ２及びＤ４は平行である。別個の第１及び第２のパターンの平行四辺形の反復配置は、裸眼のみではなく、倍率下で認識可能である。別個の第１及び第２のパターンは、方向Ｄ１及びＤ３が平行であり、方向Ｄ２及びＤ４が平行であるように配置される。
【００４３】
図５のように、パターン１６０及び１８０はそれぞれ、同じであっても異なっていてもよいスレッド数を含む。スレッド数は、一般に、１インチ当たりのスレッドの単位（ＴＰＩ）で言及される。いくつかの実施形態では、パターン１６０のスレッド数は、パターン１８０のスレッド数よりも大きい。他の実施形態では、パターン１６０のスレッド数は、パターン１８０のスレッド数よりも小さい。パターン１６０及び１８０は一致しており、パターン１６０及び１８０は、同じ表面を少なくとも部分的に被覆することを意味する。パターンの特徴は、互いにオフセットされてもよい。換言すれば、いくつかの実施形態では、パターン１６０の窪み１５６は、パターン１８０の隆起部１４２と一致しない。他の実施形態では、パターン１６０及び１８０の特徴は一致し、例えば、（図９に示すように）隆起部１４２の溝は、窪み１５６の側壁と一致する。いくつかの実施形態では、第１の方向分離窪み１５６は、第３の方向分離隆起部１４２に平行である。いくつかの実施形態では、第２の方向分離窪み１５６は、第４の方向分離隆起部１４２に平行である。いくつかの実施形態では、第１及び第３の方向は同じであり、第２及び第４の方向は同じであり、更に、第２及び第４の方向は、第１及び第３の方向に対して０度超且つ１８０度未満の角度である。第１のパターン１６０について本明細書で言及されるスレッド数は、第２の方向の第２のスレッドに関して第１の方向の第１のスレッドについて計算されたものと同じである。第２のパターン１８０について本明細書で言及されるスレッド数は、第４の方向の第２の溝に関して、第３の方向の第１の溝について計算されたものと同じである。いくつかの実施形態では、第１のパターンスレッド数は、１インチ当たり約１５本〜約８０本であり、第２のパターンスレッド数は、１インチ当たり約１５本〜約８０本である。１インチ当たり約１５のスレッド数は比較的粗く、１インチ当たり約８０のスレッド数は比較的微細である。いくつかの実施形態では、第１のパターン及び第２のパターンのうちの１方は、１インチ当たり約２５のスレッド数を有し、第１のパターン及び第２のパターンの他方は、１インチ当たり約８０のスレッド数を有する。
【００４４】
図７は、本開示の別の二重パターン化配置を示す画像粒子トラップ表面３５０である。図７は、本開示の実施形態による、粒子トラップ３４０の表面３５０上の第１のパターンとしての逆ローレットパターン及び第２のパターンとしての標準的なローレットを示す。図７の例では、第１及び第２のパターンの両方が比較的粗い。本開示のいくつかの実施形態では、第１のパターン及び第２のパターンのうちの一方は、粗いスレッド数を有し、第１のパターン及び第２のパターンの他方は、微細なスレッド数を有する。他の実施形態では、第１のパターン及び第２のパターンの両方が、粗いスレッド数を有する。更に他の実施形態では、第１のパターン及び第２のパターンの両方が、微細なスレッド数を有する。いくつかの実施形態では、第１及び第２のパターンスレッド数は同じである。図８は、表面４５０の部分Ｃ（顕微鏡写真の上部領域）に示すような第１のパターン３６０の形成後であるが、第２のパターン３８０の形成前の粒子トラップ３４０を示す画像である。図８はまた、表面４５０の部分Ｄ（顕微鏡写真の下部領域）における第１のパターン３６０及び第２のパターン３８０の形成後の粒子トラップを示す。図８の例は、パターン３８０の隆起部がパターン３６０の窪みと一致する、同じ又は類似のスレッド数を有する第１及び第２のパターンを示す。
【００４５】
図９は、図６の部分Ａのスパッタリングチャンバ構成要素２４０上の第１のパターン２６０の断面概略図である。スパッタリングチャンバ構成要素２４０は、厚さｔ２４０を有する。第１のパターン２６０は、繰り返し配置に配置された窪み２５６と、スレッド２５２とを含む。各窪み２５６は、（スレッドによって形成される）底部２８４及び壁２８６を含み、深さｄ１を有する。上面２５８は、底部２８４からの距離又は深さｄ１である。
【００４６】
図１０は、図６の例示的な部分Ｂのような、スパッタリングチャンバ構成要素２４０上で一致する第１のパターン２６０及び第２のパターン２８０の断面概略図である。スパッタリングチャンバ構成要素２４０の上面２５８上の第２のパターン２８０は、繰り返し配置で配置された隆起部２４２、溝２４４及び溝２４６を含む（溝２４６は、図１０に示されるように断面平面内にない）。各隆起部２４２は、溝２４４によって形成される高さｈ１及び側壁２４５を有する。図１０に示す高さｈ１は、上面２５８の上方に延在する隆起部２４２の頂部２４８からの距離である。図１０に示す高さｈ２は、隆起部２４２の頂部２４８から窪み２５６の底部２８４までの距離である。
【００４７】
図１１は、図５に示される第１のパターン１６０の概略図であり、いくつかの実施形態による、第２のパターン１８０の更なる特徴を示す。図１１に示されるように、スレッドの頂部１８２は、第１の平面９５内に位置する。上面１５８は、平面９５と整列又は平行である。窪み１５６の底部１８４は、第２の平面９６内に位置する。いくつかの実施形態では、スレッド１５２の頂部１８２は、幅９９を有する。いくつかの実施形態では、スレッド１５２の頂部１８２の幅９９は、約１００μｍ、１２５μｍ、１５０μｍ、若しくは約１７５μｍと小さくてよく、又は約２００μｍ、２５０μｍ、２７５μｍ、若しくは３００μｍと大きくてもよく、又は前述の値の任意の対の間であってよい。いくつかの実施形態では、各窪み１５６の底部１８４は、幅９８を有する。いくつかの実施形態では、各窪み１５６の底部１８４の幅９８は、約６０μｍ、１００μｍ、１２５μｍ、若しくは約２００μｍと小さくてよく、又は約３００μｍ、４００μｍ、５００μｍ、若しくは６００μｍと大きくてよく、又は前述の値の任意の対の間であってよい。
【００４８】
図１１に示されるように、側壁１８６は、スレッド１５２の頂部１８２と窪み１５６の底部１８４との間に延在する。一般的に、窪み１５６は、隣接するスレッドによって形成された４つの側壁と、底部で反転されたピラミッド形状とを有し、４つの側壁は、断面で平行四辺形として現れる。他の実施形態では、窪み１５６の形状に応じて、３つの側壁、４つの側壁、又は５つの側壁又はそれ以上がパターン１６０に関して企図される。底部１８４の窪み形状は、スレッド方向又はパターンに影響を及ぼす必要はない。いくつかの実施形態では、側壁１８６は、図９のように、平面９５に対してある角度である。いくつかの実施形態では、側壁１８６は、第１の平面９５などスレッド１５２の頂部１８２によって画定される平面に対して垂直、又は実質的に垂直である。いくつかの実施形態では、側壁１８６は、第２の平面９６など窪み１５６の底部１８４によって画定される平面に対して垂直、又は実質的に垂直である。いくつかの実施形態では、側壁１８６は、約１°、１０°、１５°、若しくは３０°と小さい角度、又は約４５°、６０°、８０°、若しくは約９０°と大きい角度、又は前述の値の任意の対の間の角度を頂部１８２に対してなして形成される。すなわち、側壁１８６は、約１°、１０°、１５°、若しくは３０°と小さい角度、又は約４５°、６０°、８０°、若しくは約９０°と大きい角度、又は前述の値の任意の対の間の角度を第１の平面９５に対してなして形成される。いくつかの実施形態では、側壁１８６は、底部１８４から約１°、１０°、１５°、若しくは３０°と小さい角度、又は約４５°、６０°、８０°、若しくは約９０°と大きい角度、又は前述の値の任意の対の間の角度を底部に対してなして形成される。すなわち、側壁１８６は、底部から約１°、１０°、１５°、若しくは３０°と小さい角度、又は約４５°、６０°、８０°、若しくは約９０°と大きい角度、又は前述の値の任意の対の間の角度を第２の平面９６に対してなして形成される。いくつかの実施形態では、側壁１８６は、第１の平面９５に対して湾曲している。
【００４９】
いくつかの実施形態では、スレッド１５２の頂部１８２は、湾曲した平面を画定し得る。すなわち、第１の平面９５は湾曲していてよい。例えば、湾曲面９５は、図１のコイル内面１６又は外面１８に対応する。湾曲している第１の平面９５を有する実施形態では、窪み１５６の深さ９２は、第１の平面９５と窪みの底部１８４との間の最大距離であってよい。粒子トラップ１４０は、窪み１５６の平均深さ９２として定義され得る平均深さを有してよい。いくつかの実施形態では、窪み１５６の深さ９２、及び／又は窪み１５６の平均深さは、約３００μｍ、３２５μｍ、３５０μｍ、若しくは約３７５μｍと小さくてよく、又は約４００μｍ、５５０μｍ、６００μｍ、若しくは６５０μｍと大きくてよく、又は前述の値の任意の対の間であってよい。
【００５０】
図１１に示されるように、窪み１５６は繰り返し単位９７を画定する。例えば、各繰り返し単位９７は、窪み１５６の好適な位置から隣接する窪み１５６の類似の位置まで画定される。いくつかの実施形態では、各繰り返し単位９７は、幅を有してよい。１つの繰り返し単位９７は、パターン１６０のスレッド１５２と一致するパターン１８０の特徴を示す。パターン１８０は、直線又は丸みを帯びた頂部１４７及び側壁１４５を含む隆起部１４２を含む。頂部１４７は、平面１９５と少なくとも部分的に一致し、隆起部１４２の高さｈ１は、平面９５と１９５との間の距離である。溝１４４は幅１９８及び深さｄ２を有し、一方、隆起部１４２は幅１９７を有する。窪みの底部１８４から隆起部１４７の頂部までの合計距離は、図１１のように距離９２＋ｈ１又は合計距離ＤＴである。合計距離はまた、本明細書では、ピークから谷までの距離と呼ぶこともできる。合計距離ＤＴは、別個のパターンのためのローリングツールのピッチに依存する。また、合計距離ＤＴに寄与するのは、異なるパターンの特徴（窪み、スレッド、隆起部、溝）の位置合わせ又はオフセットである。ローレット溝のピッチ（標準的なローレット）又はスレッド（逆ローレットの場合）のピッチは、少なくとも１５ＴＰＩ〜最大８０ＴＰＩの範囲である。いくつかの実施形態では、第１のパターンスレッド数は、１インチ当たり約１５本〜約８０本であり、第２のパターンスレッド数は、１インチ当たり約１５本〜約８０本である。いくつかの実施形態では、第１のパターン及び第２のパターンのうちの一方は、１インチ当たり約２５のスレッド数を有し、第１のパターン及び第２のパターンの他方は、１インチ当たり約８０のスレッドを有する。
【００５１】
いくつかの実施形態では、図５に示すように、パターン１６０の窪み１５６は、表面１５８に平行な方向に平行四辺形の断面形状を有する。平行四辺形断面形状が示されているが、窪み１５６のための他の形状も可能である。いくつかの実施形態では、窪みの平均深さは、少なくとも約１５０μｍ〜最大約６００μｍである。いくつかの実施形態では、窪みの平均深さは、少なくとも約１５０μｍ〜最大約４２０μｍである。いくつかの実施形態では、窪みの平均深さは約４２０μｍである。いくつかの実施形態では、図５にも示されるように、パターン１８０は、表面１５８に平行な方向に平行四辺形の断面形状を有する隆起部１４２を含む。平行四辺形断面形状が示されているが、隆起部１４２の他の形状も可能である。いくつかの実施形態では、隆起部の平均高さは、少なくとも０μｍ〜最大６００μｍである。いくつかの実施形態では、隆起部の平均高さは、少なくとも１５０μｍ〜最大４２０μｍである。いくつかの実施形態では、隆起部の平均高さは、約１５０μｍである。山部から谷までの、又は合計距離ＤＴは、第２のパターンの特徴と一致する第１のパターンの特徴から、少なくとも１５０μｍ〜最大６００μｍである。他の実施形態では、合計距離ＤＴは、少なくとも約４２０μｍである。いくつかの実施形態では、合計距離ＤＴは、約４２０μｍ超である。いくつかの実施形態では、第２のパターンが形成された後、第１のパターンのみと比較してピークから谷又は合計距離ＤＴが少なくとも１０％増加する。例えば、追加の標準的なパターンは、反転された第１のパターンのスレッド上面を破断し、したがって、隆起部を形成する際の材料の変位に起因して表面積及び場合によってはある程度の高さを加える。
【００５２】
いくつかの実施形態では、コイルは、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、モリブデン（Ｍｏ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、Ｔｉ合金、Ａｌ合金、Ｃｕ合金、Ｔａ合金、Ｎｉ合金、Ｃｏ合金、Ｍｏ合金、Ａｕ合金、Ａｇ合金、Ｐｔ合金、Ｗ合金、又はＣｒ合金から選択される少なくとも１つの材料である。いくつかの実施形態では、トラップはタンタルである。
【００５３】
スパッタリングプロセスは、スパッタリングチャンバ内で行われてよい。スパッタリングチャンバシステム構成要素としては、ターゲット、ターゲットフランジ、ターゲット側壁、シールド、カバーリング、コイル、ボス、カップ、ピン及び／又はクランプ、並びに他の機械的構成要素を挙げることができる。多くの場合、コイルは、これらのシステム及び／又は堆積装置内に誘導結合デバイスとして存在して、ターゲットからスパッタリングされる金属原子の少なくとも一部をイオン化するのに十分な密度の二次プラズマを生成する。イオン化金属プラズマシステムでは、一次プラズマが形成され、概してマグネトロンによってターゲット付近に閉じ込められ、続いて、ターゲット表面から放出される原子を生じさせる。コイルシステムによって形成された二次プラズマは、スパッタリングされる材料のイオンを生成する。次いで、これらのイオンは、基板の表面に形成されるシース内の磁界によって基板に引き付けられる。本明細書で使用するとき、用語「シース」は、プラズマと任意の固体表面との間に形成される境界層を意味する。この磁界は、基板にバイアス電圧を印加することによって制御され得る。これは、ターゲットとウェハ基板との間にコイルを配置し、プラズマ密度を増加させ、ウェハ基板上に堆積されるイオンの指向性をもたらすことによって達成される。いくつかのスパッタリング装置は電源コイルを組み込んで、工程被覆率、工程下面被覆率、及びベベル被覆率などによって堆積プロファイルを改善する。
【００５４】
プラズマに曝露されるスパッタリングチャンバ内の表面は、これらの表面に堆積されたスパッタリングされた材料で付随的にコーティングされてよい。意図された基板の外部に堆積される材料は、バックスパッタ（ｂａｃｋ−ｓｐｕｔｔｅｒ）又は再蒸着と称されてよい。意図しない表面に形成された、スパッタリングされた材料の薄膜は、スパッタリング環境内の温度変動及び他のストレス要因に曝露される。これらの薄膜に蓄積されたストレスが表面に対する薄膜の付着強度を超えると、層間剥離及び剥離が生じ、粒子が発生し得る。同様に、スパッタリングプラズマが電気アーク事象によって破壊される場合、粒子は、プラズマ内で、及びアーク力を受ける表面からの両方で形成され得る。コイル表面、特に非常に平坦であるか、又は急傾斜面を有するコイル表面は、低付着強度を呈し、望ましくない粒子の蓄積をもたらし得る。ＰＶＤ中の粒子生成は、デバイス故障の重大な原因であり、超小型電子デバイスの製造における機能性を低減する最も有害な要因の１つであることが既知である。
【００５５】
スパッタリング材料の堆積は、スパッタリングコイルの表面で生じ得る。コイルセットは、コイル表面、特に非常に平坦であるか、又は急傾斜面を有するコイル表面に起因して、粒子状物質を生成する。スパッタリングプロセス中、多くの場合、スパッタリングチャンバ内からの微粒子はコイルから脱落する。これを克服するために、スパッタリングチャンバ構成要素は、多くの場合、様々な方法で修正されて、粒子トラップとして機能する能力を改善し、また粒子形成に伴う問題も低減し得る。
【００５６】
短絡、プラズマアーク、堆積プロセスの中断、又は粒子の発生を引き起こさずに堆積装置、スパッタリングチャンバシステム、及び／又はイオン化プラズマ堆積システムと共に使用するための高性能コイルを開発することが望ましい。本明細書に開示される方法を使用して、スパッタリング装置コイル上で使用する改善された表面が粒子トラップとして使用されて、コイル性能を改善してよい。
【００５７】
図１２に示すように、スパッタリングチャンバ構成要素上に粒子トラップを形成する方法が提供される。この方法は、スパッタリングチャンバ構成要素の表面の少なくとも一部分上に第１のパターンを形成することと、第１のパターンの少なくとも一部分上に第２のパターンを形成することと、を含む。本明細書に記載されるような単なる一例では、第１のパターン１６０は雌型ローレットであり、側壁によって分離された隣接する窪みを有する複数の窪みを含む。窪みは、深さ及び第１の幅を有する。第２のパターン１８０は雄型ローレットであり、溝によって分離された隣接する隆起部を有する複数の隆起部を含む。隆起部は、高さ及び第２の幅を有する。パターンは、明確にするために、第１のパターン１６０及び第２のパターン１８０として本明細書に記載される。パターンはいずれかの順序で形成されてもよいことが認識されるであろう。すなわち、いくつかの実施形態では、第２のパターン１８０は、スパッタリングチャンバ構成要素の少なくとも一部分上に形成されてもよく、第１のパターン１６０は、第２のパターン１８０の少なくとも一部分上に形成されてもよい。このようにして、第１のパターン及び第２のパターンの少なくとも一部分が一致する。テクスチャはまた、任意の組み合わされたピッチの雄型の雄型又は雌型の雌を含み得る。
【００５８】
図１２に示すように、方法４００は、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、モリブデン（Ｍｏ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、Ｔｉ合金、Ａｌ合金、Ｃｕ合金、Ｔａ合金、Ｎｉ合金、Ｃｏ合金、Ｍｏ合金、Ａｕ合金、Ａｇ合金、Ｐｔ合金、Ｗ合金、又はＣｒ合金から選択される少なくとも一つの材料を選択することを含む、トラップ材料４０８を準備することを含む。本開示の実施形態によるスパッタリングターゲットに好適な材料としては、純粋な元素及び合金が挙げられる。例えば、スパッタリングターゲットに好適なスパッタリング材料としては、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔｉ合金、Ａｌ合金、Ｃｕ合金、Ｔａ合金、Ｎｉ合金、Ｃｏ合金、Ｍｏ合金、Ａｕ合金、Ａｇ合金、Ｐｔ合金、Ｗ合金、及びＣｒ合金から選択される少なくとも１つの材料が挙げられる。いくつかの実施形態では、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｗ、及びＣｒから選択される材料などの単一元素から作製されるターゲットの場合、スパッタリングターゲットは実質的に純粋であり、又は純粋である。実質的に純粋とは、元素含有量がほぼ純粋であり、又は少なくとも９９．９％であることを意味する。例えば、スパッタリングターゲットの好適なスパッタリング材料は、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｗ、及びＣｒから選択される少なくとも１つの実質的に純粋な材料を含むことができる。他の実施形態では、スパッタリングターゲットのスパッタリング材料は合金である。合金は、周期表から少なくとも１つの他の元素と混合された主元素を含み、スパッタリング材料は、混合される１つ以上の元素よりも多量の主元素を含有する。標準の命名規則に従って、合金は主要元素の合金として参照されることがある。例えば、主元素がＡｌである合金は、Ａｌ合金と称される。スパッタリングターゲットの好適なスパッタリング材料は、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｗ、及びＣｒから選択される少なくとも１つの主元素を含むことができる。このような材料は、それぞれ、Ｔｉ合金、Ａｌ合金、Ｃｕ合金、Ｔａ合金、Ｎｉ合金、Ｃｏ合金、Ｍｏ合金、Ａｕ合金、Ａｇ合金、Ｐｔ合金、Ｗ合金、及びＣｒ合金と称されることがある。いくつかの実施形態では、選択されたスパッタリングターゲットの材料はタンタルである。
【００５９】
準備されたコイル材料は、工程４１０において、任意選択的にリングに形成されてよい。方法４００は、工程４１２において第１のパターン化された上面を形成する工程を更に含む。１つの非限定的な例では、第１のパターン化された上面は、（図６の部分Ａのパターン２６０のように）繰り返し配置で窪みを有する反転された（雌型）ローレットの表面であり、工程４１０において任意に環状に形成されている。窪みが逆ピラミッドとして成形されてよく、各逆ピラミッドの基部が表面に平行であり、各逆ピラミッドの頂部が表面に陥入して方向付けられ、各逆ピラミッドの高さは、複数の窪みの各窪みの深さを画定する。第１のパターンは、例えば、第１のローレット工具をスパッタリングチャンバ構成要素に押し込むことによって形成される。いくつかの実施形態では、窪みの平均深さは、約３３０μｍ〜約６００μｍである。
【００６０】
方法４００は、工程４１４のように、第１のパターン化された上面と同じ表面上に第２のパターン化上面を形成することを更に含む。第２のパターンは、非限定的な例では、繰り返し配置での標準的な（雄型）ローレットの表面又は隆起部、すなわち、第１の刻み付き表面の少なくとも一部分の（図６の部分Ｂに示すパターン２６０と一致するパターン２８０のような）第２のパターン２８０であってもよい。第２のパターン２８０は、例えば、第２のローレット工具をスパッタリングチャンバ構成要素に押し込むことによって形成される。いくつかの実施形態では、隆起部の平均高さは、約０μｍ〜約６００μｍである。任意選択的に、工程４１６のように、少なくとも１つの追加のパターン化された上面が、一致する第１及び第２のパターン化された上面上に形成される。必要に応じて、当該技術分野において既知であるように、工程４２０のように、トラップをエッチングすることができる。エッチング工程４２０は、第１及び第２のパターンの表面特性を有意に変化させることなく、残留物を洗浄又は除去するための化学エッチング又はプラズマエッチングが挙げられるが、これらに限定されない。有利なことに、方法４００は、いずれのローレットパターンのグリットブラスト又はワイヤブラッシングを必要としなくてもよい。
【００６１】
図１３は、方法４００と同様の方法５００を示しており、この方法は、工程５１８において、少なくとも第１及び第２のパターン化された上面を形成した後に、工程５１８においてリングに形成されてもよい。方法５００は、工程５１２で第１のパターン化された上面を形成する工程を含む。方法５００は、工程５１４のように、第１のパターン化された上面と同じ表面上に第２のパターン化された上面を形成する工程を含む。任意選択的に、工程５１６のように、少なくとも１つの追加のパターン化された上面が、一致する第１及び第２のパターン化された上面上に形成される。工程５１８のように、トラップは、任意選択的にリングに形成されてもよい。必要に応じて、当該技術分野において既知のように、工程５２０のように、トラップが更にエッチングされてもよい。エッチング工程５２０は、第１及び第２のパターンの表面特性を有意に変化させることなく、残留物を洗浄又は除去するための化学エッチング又はプラズマエッチングが挙げられるが、これらに限定されない。有利なことに、方法５００は、いずれのローレットパターンのグリットブラスト又はワイヤブラッシングを必要としなくてもよい。
【００６２】
方法４００及び５００では、第１のパターンは、（ｉ）側壁によって隔てられた隣接する第１の窪みを有する繰り返しパターンで配置された複数の第１の窪みであって、第１の深さ及び第１の幅を有する第１の窪みと、（ｉｉ）溝によって分離された隣接する第１の隆起部を有する繰り返しパターンで配置された複数の第１の隆起部であって、第１の高さ及び第１の幅を有する第１の隆起部と、を含む。方法４００及び５００では、第２のパターンは、（ｉ）第２のパターンは、側壁によって隔てられた隣接する第２の窪みを有する繰り返しパターンで配置された複数の第２の窪みであって、第２の深さ及び第２の幅を有する複数の第２の窪みと、（ｉｉ）溝によって分離された隣接する第２の隆起部を有する繰り返しパターンで配置された複数の第２の隆起部であって、第２の高さ及び第２の幅を有する複数の第２の隆起部と、のうちの一方を含む。
【００６３】
第１のパターン及び第２のパターン、すなわち、窪み及び隆起部又はスレッド及び溝の特徴は、繰り返し配置で互いからオフセットされてもよい。あるいは、第１及び第２のパターンの特徴は、互いに対して整列又は一致してもよい。パターンの整列は、例えば、第１の方向のスレッドが平行であり、第３の方向に溝に対してオフセットされていることを含み得る。いくつかの実施形態では、第１及び第３の方向は同じである。あるいは、又はそれに加えて、第２の方向のスレッドは、第４の方向の溝に対して平行であり、オフセットされている。いくつかの実施形態では、第２及び第４の方向は同じである。
【００６４】
いくつかの実施形態では、方法４００及び５００は、工程４１２、４１４、５１２及び５１４のいずれかと同様に繰り返されるローレットを含む。繰り返されるローレットは、構成要素又はコイルのより大きな表面上に繰り返されるパターン（すなわち、パターン１６０及び／又はパターン１８０）を形成するのに有用である。
【００６５】
本発明の範囲から逸脱することなく、記載した例示的な実施形態に対して様々な修正及び付加を行うことができる。例えば、上述の実施形態は、特定の特徴に言及するものであるが、本発明の範囲はまた、異なる特徴の組み合わせを有する実施形態及び上述の特徴の全てを含むわけではない実施形態を含む。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年6月10日(2020.6.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子トラップを備えるスパッタリングチャンバ構成要素であって、前記粒子トラップが、
前記粒子トラップの表面の少なくとも一部分上に形成された第１のパターンであって、第１のパターンスレッド数を有する繰り返しパターンで配置され、第１のパターン上面を有し、且つ、
第１の深さを有し、第１及び第２のスレッドによって分離された第１の窪みであって、前記第１及び第２のスレッドが、前記第１のパターン上面を形成する第１及び第２のスレッド上面を有する、第１の窪みと、
第１の高さを有し、第１及び第２の溝によって分離された第１の隆起部であって、前記第１の隆起部が、前記第１のパターン上面を形成する第１の隆起部上面を有する、第１の隆起部と、のうち一方を含む、第１のパターンと、
前記第１のパターン上面の少なくとも一部分上に形成された第２のパターンであって、第２のスレッド数を有する繰り返しパターンで配置され、第２のパターン上面を有し、且つ、
第２の深さを有し、第３及び第４のスレッドによって分離された第２の窪みであって、前記第３及び第４のスレッドが、前記第２のパターン上面を形成するように構成された第３及び第４のスレッド上面を有する、第２の窪みと、
第２の高さを有し、第３及び第４の溝によって分離された第２の隆起部であって、前記第２の隆起部が、前記第２のパターン上面を形成するように構成された第２の隆起部上面を有する、第２の隆起部と、のうちの一方を含む、第２のパターンと、
を含む、スパッタリングチャンバ構成要素。
【請求項２】
スパッタリングチャンバ構成要素上に粒子トラップを形成する方法であって、
第１のパターン化された上面を形成するために、前記スパッタリングチャンバ構成要素の表面の少なくとも一部分上に第１のパターンを形成することと、
前記第１のパターン化された上面の少なくとも一部分上に第２のパターンを形成することと、を含み、
前記第１のパターンが、
側壁によって隔てられた隣接する第１の窪みを有する繰り返しパターンで配置された複数の第１の窪みであって、第１の深さ及び第１の幅を有する、複数の第１の窪みと、
溝によって分離された隣接する第１の隆起部を有する繰り返しパターンで配列された複数の第１の隆起部であって、第１の高さ及び第１の幅を有する、複数の第１の隆起部と、のうち一方を含み、
前記第２のパターンが、
側壁によって隔てられた隣接する第２の窪みを有する繰り返しパターンで配置された複数の第２の窪みであって、第２の深さ及び第２の幅を有する、複数の第２の窪みと、
溝によって分離された隣接する第２の隆起部を有する繰り返しパターンで配列された複数の第２の隆起部であって、第２の高さ及び第２の幅を有する、複数の第２の隆起部と、うちの一方を含む、方法。
【請求項３】
前記第１のパターンスレッド数が、１インチ当たり約１５本〜約８０本のスレッドであり、前記第２のパターンスレッド数が、１インチ当たり約１５本〜約８０本のスレッドである、請求項１に記載のスパッタリングチャンバ粒子トラップ又は請求項２に記載の方法。
【国際調査報告】
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