特許 6238963 プロセスキットシールドおよびプロセスキットシールドを有する物理的気相堆積チャンバ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6238963

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】プロセスキットシールドおよびプロセスキットシールドを有する物理的気相堆積チャンバ

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/00 20060101AFI20171120BHJP

【ＦＩ】

   C23C14/00 B

【請求項の数】12

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-509032(P2015-509032)

(86)(22)【出願日】2013年4月18日

(65)【公表番号】特表2015-515551(P2015-515551A)

(43)【公表日】2015年5月28日

(86)【国際出願番号】US2013037101

(87)【国際公開番号】WO2013162992

(87)【国際公開日】20131031

【審査請求日】2016年4月15日

(31)【優先権主張番号】61/637,606

(32)【優先日】2012年4月24日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】13/860,578

(32)【優先日】2013年4月11日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】100092093

【弁理士】

【氏名又は名称】辻居 幸一

(74)【代理人】

【識別番号】100082005

【弁理士】

【氏名又は名称】熊倉 禎男

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100109335

【弁理士】

【氏名又は名称】上杉 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100141553

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 信彦

(72)【発明者】

【氏名】ラシード ムハンマド

(72)【発明者】

【氏名】アレン アドルフ ミラー

(72)【発明者】

【氏名】ワン ジアンチー

【審査官】 吉野 涼

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１２−５０１３８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２７８１６５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２００５−５２１８６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １４／００−１４／５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物理的気相堆積プロセスで第１の材料を堆積させる際に使用するためのプロセスキットシールドであって、
前記第１の材料から製造され、開口を取り囲んで画定する環状本体と、
前記第１の材料に対して高いエッチング選択性を有する前記第１の材料とは異なる第２の材料から製造され、前記環状本体の開口向き表面上に形成されたエッチング停止コーティングとを備え、
前記第２の材料は、前記第２の材料を介してエッチングすることなく堆積プロセスを介して前記プロセスキットシールド上に堆積した前記第１の材料の完全な除去をエッチングクリーニングプロセスを介して実質的に容易にするのに十分であり、
前記エッチング停止コーティングは、前記エッチング停止コーティングの純度を強化するために不活性又は真空の環境内で前記環状本体の開口向き表面上にプラズマ溶射されており、前記第２の材料は、９９％を上回る純度を有するチタンコーティングであるプロセスキットシールド。

【請求項2】

前記第１の材料がアルミニウムである、請求項１に記載のプロセスキットシールド。

【請求項3】

前記エッチング停止コーティングの厚さが、０．００８インチ〜０．０１２インチ（０．２０３２ｍｍ〜０．３０４８ｍｍ）であり、前記エッチング停止コーティングの表面粗さが、２５０マイクロインチ〜４００マイクロインチ（６．３５μｍ〜１０．１６μｍ）の平均粗さ（Ｒａ）である、請求項１又は２に記載のプロセスキットシールド。

【請求項4】

リップアセンブリを含む前記本体の下部部分をさらに備え、前記リップアセンブリが、前記本体の前記下部部分の下部エッジから内方へ延びる下面を含み、前記リップアセンブリが、前記本体の前記下面の内側エッジの周りに配置され、前記下面の前記内側エッジから前記本体の上部部分の方に上方へ延びるリップをさらに含む、
請求項１又は２に記載のプロセスキットシールド。

【請求項5】

基板上に第１の材料を堆積させる装置であって、
処理ボリュームおよび非処理ボリュームを有するプロセスチャンバと、
前記プロセスチャンバ内に配置された基板支持体と、
基板上に堆積させるべき第１の材料を含み、前記プロセスチャンバ内で前記基板支持体に対向するように配置されたターゲットと、
前記プロセスチャンバ内に配置され、前記処理ボリュームを前記非処理ボリュームから分離するプロセスキットシールドとを備え、前記プロセスキットシールドが、
前記第１の材料から製造され、開口を取り囲んで画定する環状本体と、
前記第１の材料に対して高いエッチング選択性を有する前記第１の材料とは異なる第２の材料から製造され、前記環状本体の開口向き表面上に形成されたエッチング停止コーティングとを備え、
前記第２の材料は、前記第２の材料を介してエッチングすることなく堆積プロセスを介して前記プロセスキットシールド上に堆積した前記第１の材料の完全な除去をエッチングクリーニングプロセスを介して実質的に容易にするのに十分であり、
前記エッチング停止コーティングは、前記エッチング停止コーティングの純度を強化するために不活性又は真空の環境内で前記環状本体の開口向き表面上にプラズマ溶射されており、前記第２の材料は、９９％を上回る純度を有するチタンコーティングである装置。

【請求項6】

前記第１の材料がアルミニウムである、請求項５に記載の装置。

【請求項7】

前記第２の材料が、９９％より大きい純度を有するチタンコーティングである、請求項６に記載の装置。

【請求項8】

前記エッチング停止コーティングの厚さが、０．００８インチ〜０．０１２インチ（０．２０３２ｍｍ〜０．３０４８ｍｍ）であり、前記エッチング停止コーティングの表面粗さが、２５０マイクロインチ〜４００マイクロインチ（６．３５μｍ〜１０．１６μｍ）の平均粗さ（Ｒａ）である、請求項５から７までのいずれか１項に記載の装置。

【請求項9】

リップアセンブリを含む前記本体の下部部分をさらに備え、前記リップアセンブリが、前記本体の前記下部部分の下部エッジから内方へ延びる下面を含み、前記リップアセンブリが、前記本体の前記下面の内側エッジの周りに配置され、前記下面の前記内側エッジから前記本体の上部部分の方に上方へ延びるリップをさらに含む、
請求項５から７までのいずれか１項に記載の装置。

【請求項10】

物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバ内でプロセスキットシールドを使用して基板を処理する方法であって、
プロセスキットシールドを有するＰＶＤチャンバ内で基板上に第１の材料を堆積させるステップであって、前記プロセスキットシールドが、
前記第１の材料から製造され、開口を取り囲んで画定する環状本体と、
前記第１の材料に対して高いエッチング選択性を有する前記第１の材料とは異なる第２の材料から製造され、前記環状本体の開口向き表面上に形成されたエッチング停止コーティングとを備え、
前記第２の材料は、前記第２の材料を介してエッチングすることなく堆積プロセスを介して前記プロセスキットシールド上に堆積した前記第１の材料の完全な除去をエッチングクリーニングプロセスを介して実質的に容易にするのに十分であり、
前記エッチング停止コーティングは、前記エッチング停止コーティングの純度を強化するために不活性又は真空の環境内で前記環状本体の開口向き表面上にプラズマ溶射されており、前記第２の材料は、９９％を上回る純度を有するチタンコーティングである、前記堆積させるステップと、
前記ＰＶＤチャンバから前記プロセスキットシールドを除去するステップと、
前記本体の前記表面上に前記エッチング停止コーティングの大部分は残しながら、基板上に第１の材料を堆積させることにより前記エッチング停止コーティング上に堆積させた前記第１の材料を選択的に除去するステップと、
前記本体の前記表面から前記エッチング停止コーティングを除去するステップと、
前記第１の材料に対して高いエッチング選択性を有する第３の材料から製造される第２のエッチング停止コーティングを前記本体の前記表面上に堆積させるステップとを含む方法。

【請求項11】

前記第１の材料がアルミニウムである、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記第３の材料が、チタン、タンタル、ニッケル、ニオブ、モリブデン、または酸化チタンの少なくとも１つである、請求項１１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、一般に、基板処理機器に関し、より詳細には、基板処理機器内で使用するためのプロセスキットシールドに関する。

【背景技術】

【0002】

たとえば物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバ内で、処理量を非処理量から分離するために、プロセスキットシールドを使用することができる。基板上にアルミニウムを堆積させるように構成されたＰＶＤチャンバ内では、ステンレス鋼（ＳＳＴ）からシールドを製造することができる。これにより、処理中にシールド上に堆積させたアルミニウム層をベースのＳＳＴシールド材料から優先的にエッチングで除去することができるため、シールドを複数回リサイクルすることが可能である。しかし、本発明者らは、非常に厚いアルミニウム膜を基板上に堆積させることに取り組んでおり、従来のアルミニウム堆積プロセスと比較すると、これにはプロセス電力および堆積時間を著しく増大させる必要がある。本発明者らは、より厚いアルミニウムの堆積プロセスの場合、プロセスキットシールドの温度が、基板上でウィスカの成長という望ましくない結果を招くのに十分なほど高くなることを観察した。ウィスカの成長は、堆積させた膜にとって好ましくない属性である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

したがって、本発明者らは、本明細書に開示するプロセスキットシールドの実施形態を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0004】

プロセスキットシールドおよびプロセスキットシールドを組み込む物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバの実施形態が、本明細書に提供される。いくつかの実施形態では、物理的気相堆積プロセスで第１の材料を堆積させる際に使用するためのプロセスキットシールドは、第１の材料から製造され、開口を取り囲んで画定する環状本体と、第１の材料に対して高いエッチング選択性を有する第１の材料とは異なる第２の材料から製造され、環状本体の開口向き表面上に形成されたエッチング停止コーティングとを含むことができる。
いくつかの実施形態では、基板上に第１の材料を堆積させる装置は、処理量および非処理量を有するプロセスチャンバと、プロセスチャンバ内に配置された基板支持体と、基板上に堆積させるべき第１の材料を含み、プロセスチャンバ内で基板支持体に対向するように配置されたターゲットと、プロセスチャンバ内に配置され、処理量を非処理量から分離するプロセスキットシールドとを含むことができ、プロセスキットシールドは、第１の材料から製造され、開口を取り囲んで画定する環状本体と、第１の材料に対して高いエッチング選択性を有する第１の材料とは異なる第２の材料から製造され、環状本体の開口向き表面上に形成されたエッチング停止コーティングとを含む。
いくつかの実施形態では、物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバ内でプロセスキットシールドを使用して基板を処理する方法は、プロセスキットシールドを有するＰＶＤチャンバ内で基板上に第１の材料を堆積させるステップであって、プロセスキットシールドが、第１の材料から製造され、開口を取り囲んで画定する環状本体と、第１の材料に対して高いエッチング選択性を有する第１の材料とは異なる第２の材料から製造され、環状本体の開口向き表面上に形成されたエッチング停止コーティングとを含む、堆積させるステップと、ＰＶＤチャンバからプロセスキットシールドを除去するステップと、本体の表面上にエッチング停止コーティングの大部分は残しながら、基板上に第１の材料を堆積させることによりエッチング停止コーティング上に堆積させた第１の材料を選択的に除去するステップと、本体の表面からエッチング停止コーティングを除去するステップと、第１の材料に対して高いエッチング選択性を有する第３の材料から製造される第２のエッチング停止コーティングを本体の表面上に堆積させるステップとを含むことができる。

【0005】

本発明の他のさらなる実施形態は、後に説明する。
上記で簡単に要約し、後により詳細に論じる本発明の実施形態は、添付の図面に示す本発明の例示的な実施形態を参照することによって理解することができる。しかし、本発明は他の等しく有効な実施形態も許容しうるため、添付の図面は本発明の典型的な実施形態のみを示しており、したがって本発明の範囲を限定すると見なすべきではないことに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】本発明のいくつかの実施形態によるプロセスチャンバの概略横断面図である。

【図2】本発明のいくつかの実施形態によるプロセスキットシールドの概略横断面図である。

【図3】本発明のいくつかの実施形態によるプロセスキットシールドを使用する方法の流れ図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

理解を容易にするために、可能な場合、複数の図に共通の同一の要素を指すのに同一の参照番号を使用した。これらの図は、原寸に比例して描かれたものではなく、見やすいように簡略化されていることがある。一実施形態の要素および特徴は、さらなる記述がなくても、他の実施形態に有益に組み込むことができることが企図される。
プロセスキットシールドおよびプロセスキットシールドを組み込む物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバの実施形態が、本明細書に提供される。いくつかの実施形態では、プロセスキットシールドは、ＰＶＤチャンバ内でアルミニウムを堆積させる際に使用するための環状アルミニウム本体上にコーティングを含むことができ、それによってプロセスキットシールドを容易にリサイクル可能にすることができる。アルミニウム本体を覆うコーティングは、ＰＶＤプロセス中に堆積させたアルミニウムの除去を容易にするためのエッチング停止として作用する。

【0008】

図１は、本発明のいくつかの実施形態によるプロセスキットシールドを有する例示的な物理的気相堆積チャンバ（プロセスチャンバ１００）の概略横断面図を示す。本発明のプロセスキットシールドとともに使用するのに適したＰＶＤチャンバの例には、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から市販されているＡＬＰＳ（登録商標） Ｐｌｕｓ、ＳＩＰ ＥＮＣＯＲＥ（登録商標）、および他のＰＶＤ処理チャンバが含まれる。Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．または他の製造業者からの他の処理チャンバもまた、本明細書に開示する本発明の装置からの利益を得ることができる。
プロセスチャンバ１００は、基板１０４を受け取る基板支持体ペデスタル１０２と、ターゲット１０６などのスパッタリングソースと、基板支持体ペデスタル１０２とターゲット１０６との間に配置されたプロセスキットシールド１７４とを収容する。基板支持体ペデスタル１０２は、チャンバ壁（図示）とすることができる接地された囲壁１０８内に位置することができ、または接地シールド内に位置することができる（プロセスチャンバ１００のうちターゲット１０６より上の少なくとも一部分を覆う接地シールド１４０が示されている。いくつかの実施形態では、接地シールド１４０をターゲットの下へ延ばして、ペデスタル１０２も同様に密閉することもできる）。
いくつかの実施形態では、プロセスチャンバ１００は、ＲＦおよびＤＣエネルギーのいずれかまたは両方をターゲット１０６に結合するための送出構造１１０または他の適した送出構造を含むことができる。送出構造は、本明細書に記載するように、たとえばＲＦおよび／またはＤＣエネルギーをターゲットまたはターゲットを収容するアセンブリに結合する装置である。
いくつかの実施形態では、送出構造１１０の第１の端部は、ターゲット１０６にＤＣエネルギーを提供するために使用できるＤＣ電源１２０に結合することができる。たとえば、ＤＣ電源１２０を利用して、負の電圧またはバイアスをターゲット１０６に印加することができる。

【0009】

別法として、または組み合わせて、送出構造１１０の第１の端部は、ターゲット１０６にＲＦエネルギーを提供するために使用できるＲＦ電源１１８に結合することができる。いくつかの実施形態では、ＲＦ電源１１８によって供給されるＲＦエネルギーは、約２ＭＨｚ〜約６０ＭＨｚの周波数の範囲とすることができ、またはたとえば、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、もしくは６０ＭＨｚなどの非限定的な周波数を使用することができる。いくつかの実施形態では、複数（すなわち、２つ以上）のＲＦ電源を設けて、上記の周波数の複数でＲＦエネルギーを提供することができる。

【0010】

いくつかの実施形態では、送出構造１１０の第１の端部は、ターゲット１０６にＲＦエネルギーを提供するために利用できるＲＦ電源１１８に結合することができる。組み合わせて、送出構造１１０の第１の端部はまた、ターゲット１０６にＤＣエネルギーを提供するために利用できるＤＣ電源１２０に結合することができる。いくつかの実施形態では、ＲＦ電源１１８によって供給されるＲＦエネルギーは、約２ＭＨｚ〜約６０ＭＨｚの周波数の範囲とすることができ、またはたとえば、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、もしくは６０ＭＨｚなどの非限定的な周波数を使用することができる。いくつかの実施形態では、複数（すなわち、２つ以上）のＲＦ電源を設けて、上記の周波数の複数でＲＦエネルギーを提供することができる。

【0011】

送出構造１１０は、たとえばソース分配プレート１２２と、ソース分配プレート１２２とターゲット１０６との間に結合された導電性部材１２５とを介して、ターゲット１０６に結合することができる。導電性部材１２５の内向きの壁、ソース分配プレート１２２のターゲット向き表面１２８、およびターゲット１０６のソース分配プレート向き表面１３２によって、空胴１３４を画定することができる。空胴１３４は、回転マグネトロンアセンブリ１３６（後に論じる）の１つまたは複数の部分を少なくとも部分的に収納するために利用することができる。いくつかの実施形態では、空胴は、水（Ｈ₂Ｏ）などの冷却流体で少なくとも部分的に充填することができる。
プロセスチャンバ１００の蓋の外面を覆うように、接地シールド１４０を設けることができる。接地シールド１４０は、たとえばチャンバ本体の接地接続を介して、接地に結合することができる。接地シールド１４０は、アルミニウム、銅などの任意の適した導電性材料を含むことができる。ＲＦおよび／またはＤＣエネルギーが接地へ直接経路指定されるのを防止するために、接地シールド１４０と、分配プレート１２２、導電性部材１２５、およびターゲット１０６（ならびに／またはバッキング板１４６）の外面との間に、絶縁性の間隙１３９が設けられる。絶縁性の間隙は、空気またはセラミック、プラスチックなどの何らかの他の適した誘電体材料で充填することができる。

【0012】

ＲＦおよび／またはＤＣエネルギーが接地へ直接経路指定されるのを防止するために、ソース分配プレート１２２と接地シールド１４０との間に隔離板１３８または複数の隔離特徴を配置することができる。隔離板１３８は、セラミック、プラスチックなどの適した誘電体材料を含むことができる。別法として、隔離板１３８の代わりに空隙を設けることができる。隔離板の代わりに空隙が設けられる実施形態では、接地シールド１４０は、接地シールド１４０上に載置されたあらゆる構成要素を支持するのに十分なほど構造上堅固なものとすることができる。
ターゲット１０６は、誘電体アイソレータ１４４によって、チャンバの接地された導電性の側壁上で例示的に支持することができる。いくつかの実施形態では、この側壁をアダプタ１４２と呼ぶ。いくつかの実施形態では、チャンバの接地された導電性の側壁、またはアダプタ１４２は、アルミニウムから製造することができる。ターゲット１０６は、金属または金属酸化物など、スパッタリング中に基板１０４上に堆積させるべき材料を含む。いくつかの実施形態では、ターゲット１０６のソース分配プレート向き表面１３２に、バッキング板１４６を結合することができる。バッキング板１４６は、銅−亜鉛、銅−クロム、またはターゲットと同じ材料など、導電性材料を含むことができ、したがってバッキング板１４６を介してターゲット１０６にＲＦおよび／またはＤＣエネルギーを結合することができる。別法として、バッキング板１４６は、非導電性とすることができ、ターゲット１０６を導電性部材１２５に結合するために、電気フィードスルーなどの導電性要素を含むことができる。バッキング板１４６は、たとえばターゲット１０６の構造上の安定性を改善するために含むことができる。

【0013】

ターゲット１０６の裏面（たとえば、ソース分配プレート向き表面１３２）近傍に、回転マグネトロンアセンブリ１３６を位置決めすることができる。回転マグネトロンアセンブリ１３６は、ベース板１６８によって支持された複数の磁石１６６を含む。ベース板１６８は、開口１２４を通じてプロセスチャンバ１００および基板１０４の中心軸に一致するように配置された回転シャフト１７０に接続される。回転シャフト１７０の上端部にモータ１７２を結合して、マグネトロンアセンブリ１３６の回転を駆動することができる。磁石１６６は、プロセスチャンバ１００内でターゲット１０６の表面付近で、ターゲット１０６の表面に対して概ね平行な磁場を生じさせて電子を捕らえ、局所的なプラズマ密度を増大させ、それによってスパッタリング速度を増大させる。磁石１６６は、プロセスチャンバ１００の上部の周りに電磁場を生じさせ、磁石１６６を回転させて電磁場を回転させ、それによってターゲット１０６をより均一にスパッタリングするようにプロセスのプラズマ密度に影響を与える。たとえば、回転シャフト１７０は、１分当たり約０〜約１５０回の回転を行うことができる。

【0014】

基板支持体ペデスタル１０２は、ターゲット１０６の主面の方を向いている材料受取り表面を有し、ターゲット１０６の主面に対向する平面の位置でスパッタコーティングされるように基板１０４を支持する。基板支持体ペデスタル１０２は、プロセスチャンバ１００の中心領域１４８内で基板１０４を支持することができる。中心領域１４８は、処理中に基板支持体ペデスタル１０２より上の領域（たとえば、処理位置にあるときにターゲット１０６と基板支持体ペデスタル１０２との間）として画定される。

【0015】

いくつかの実施形態では、基板支持体ペデスタル１０２は、底部チャンバ壁１５２に接続されたベローズ１５０を通じて垂直方向に動けるようにすることができ、プロセスチャンバ１００の下部部分内のロードロックバルブを通って基板１０４を基板支持体ペデスタル１０２上へ移送し、その後堆積または処理位置へ上昇させることが可能である。ガス源１５４から質量流量制御部１５６を通ってプロセスチャンバ１００の下部部分内へ、１つまたは複数の処理ガスを供給することができる。プロセスチャンバ１００の内部を排気してプロセスチャンバ１００内で所望の圧力を容易に維持するために、排気口１５８を設け、バルブ１６０を介してポンプに結合することができる。

【0016】

いくつかの実施形態では、基板支持体ペデスタル１０２にＲＦバイアス電源１６２を結合して、基板１０４上で負のＤＣバイアスを誘起することができる。さらに、いくつかの実施形態では、処理中に基板１０４上で負のＤＣ自己バイアスを形成することができる。たとえば、ＲＦバイアス電源１６２によって供給されるＲＦ電力は、約２ＭＨｚ〜約６０ＭＨｚの周波数の範囲とすることができ、たとえば、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、または６０ＭＨｚなどの非限定的な周波数を使用することもできる。他の適用分野では、基板支持体ペデスタル１０２は、接地させることができ、または電気的に浮動した状態のままとすることができる。いくつかの実施形態では、ＲＦバイアス電力が望ましくないことがある適用分野に対して基板１０４にかかる電圧を調整するために、基板支持体ペデスタルに容量チューナ１６４を結合することができる。

【0017】

プロセスキットシールド１７４は、プロセスキットシールド１７４をプロセスチャンバ１００内の所望の位置で保持する任意の適した方法で、プロセスチャンバ１００に結合することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、プロセスキットシールド１７４は、アダプタ１４２の突起１７６に接続することができる。アダプタ１４２は密閉され、アルミニウムチャンバ側壁１０８に接地される。概して、プロセスキットシールド１７４は、アダプタ１４２の壁およびチャンバ壁１０８に沿って基板支持体ペデスタル１０２の頂面より下まで下方へ延びてから、上方へ戻って基板支持体ペデスタル１０２の頂面に到達する（たとえば、底部にｕ字状部分１８４を形成する）。別法として、プロセスキットシールドの最も底の部分は、ｕ字状部分１８４である必要はなく、任意の適した形状を有することができる。基板支持体ペデスタル１０２が下部ローディング位置にあるとき、プロセスキットシールド１７４の上方へ延びるリップ１８８の上部に、カバーリング１８６を載置することができる。カバーリング１８６は、上部堆積位置にあるときは、スパッタ堆積から基板支持体ペデスタル１０２を保護するように、基板支持体ペデスタル１０２の外周部上に載置される。１つまたは複数の追加の堆積リングを使用して、基板１０４の周辺部を堆積から保護することができる。本発明によるプロセスキットシールド１７４の実施形態は、図２に関して後に論じる。

【0018】

いくつかの実施形態では、アダプタ１４２へかつ／またはアダプタ１４２から熱を伝達するために、アダプタ１４２内（図示）またはアダプタ１４２近傍に、１つまたは複数の熱伝達チャネル１７８を設けることができる。１つまたは複数の熱伝達チャネル１７８は、熱伝達流体供給１８０に結合することができ、熱伝達流体供給１８０は、１つまたは複数の熱伝達チャネル１７８を通って熱伝達流体を循環させることができる。いくつかの実施形態では、熱伝達流体は、水などの冷却剤または他の適した冷却剤とすることができる。熱伝達流体供給１８０は、アダプタ１４２へまたはアダプタ１４２からの熱の伝達を容易にするために、所望の温度またはそれに近い温度で熱伝達流体を維持することができる。アダプタ１４２の温度を制御することで、プロセスキットシールド１７４の温度を容易に制御することが有利である。たとえば、処理中にプロセスキットシールド１７４から熱を除去することで、チャンバの処理状態と休止またはオフ状態との間でプロセスキットシールド１７４の温度勾配を低減させ、それによって、プロセスキットシールド１７４とプロセスキットシールド１７４上に存在しうるあらゆる堆積させた材料との間の熱膨張係数が整合しないために生じうる粒子の生成を低減させる。

【0019】

いくつかの実施形態では、基板支持体ペデスタル１０２とターゲット１０６との間で磁場を選択的に提供するために、プロセスチャンバ１００の周りに磁石１９０を配置することができる。たとえば、図１に示すように、磁石１９０は、処理位置にあるとき、基板支持体ペデスタル１０２のすぐ上の領域内でチャンバ壁１０８の外側の周りに配置することができる。いくつかの実施形態では、磁石１９０は、追加または別法として、アダプタ１４２近傍などの他の場所に配置することができる。磁石１９０は、電磁石とすることができ、電磁石によって生成される磁場の大きさを制御するために電源（図示せず）に結合することができる。

【0020】

プロセスキットシールドは概して、環状アルミニウム本体を備え、本体の表面上にコーティングが形成され、アルミニウムＰＶＤ堆積プロセス中は、コーティングにアルミニウムを堆積させることができる。除去されるアルミニウムとエッチング停止コーティングの材料との間のエッチング選択性が高いため、プロセスキットシールドはより容易にリサイクル可能である。本明細書では、高いエッチング選択性は、環状本体材料とエッチング停止コーティング材料との間など、化学的に異なる材料間の異なるエッチング速度比に関係する。エッチング停止コーティング材料は、エッチング停止コーティング材料をエッチングすることなく堆積させた材料の実質上完全な除去を容易にするのに十分であり、堆積させた材料は、環状本体材料と同じとすることができる。たとえば、エッチング停止コーティングは、アルミニウム本体を覆うチタンまたは他の金属もしくは酸化物のコーティングを含むことができ、アルミニウム堆積除去のためのエッチング停止として作用することができ、堆積させたアルミニウムは、チタンまたは他の金属もしくは酸化物のコーティング（すなわち、エッチング停止コーティング）をエッチングすることなく除去することができる。

【0021】

図２は、本発明のいくつかの実施形態によるプロセスキットシールド１７４の概略横断面図を示す。プロセスキットシールド１７４は、上部部分２０４および下部部分２０６を有する本体２０２を含む。いくつかの実施形態では、本体２０２は、一体型の本体とすることができる。一体型の本体を提供することで、プロセスキットシールドが複数の部分から形成されることから形成される表面など、追加の表面をなくすことができることが有利である。そのような表面では、堆積させた材料の剥離が起こる可能性がある。いくつかの実施形態では、上部部分２０４のターゲット向き表面２１０、２１２間に形成される間隙２０８は、プロセスキットシールド１７４とターゲット１０６との間でアークの発生を防止するのに適した寸法を有することができる。いくつかの実施形態では、間隙２０８の距離は、約０．２５〜約４ｍｍ、または約２ｍｍとすることができる。

【0022】

たとえばアルミニウムを堆積させるための従来のＰＶＤプロセスでは、プロセスキットシールドは、ステンレス鋼（ＳＳＴ）などの材料から製造することができる。しかし、本発明者らは、アルミニウムの厚い層を堆積させるとき、そのような従来のプロセスキットシールドの温度が、基板上でウィスカの成長という望ましくない結果を招くのに十分なほど高くなることを発見した。ウィスカの成長は、堆積させた膜にとって好ましくない属性である。さらに、ＳＳＴなどの材料に比べてアルミニウムの熱伝導性がより高いことで、シールドの熱膨張が相対的に低下するため、より高い動作電力が可能になることが分かった。ターゲットの方向にシールドが熱膨張すると、シールドからターゲットまでの高圧の間隙の周りでアークの発生という望ましくない結果を招く可能性があるため、熱膨張の低減によって、より広いプロセス窓を容易に提供することが有利である（たとえば、より広い範囲の動作電力を使用することができる）。

【0023】

したがって、いくつかの実施形態では、プロセスキットシールド１７４の本体２０２は、アルミニウムから製造することができる。さらに、少なくともプロセスキットシールド１７４のプロセス量向き表面を、チタン、タンタル、ニッケル、酸化チタンなどの１つまたは複数など、アルミニウムに対して高いエッチング選択性を有する材料の層でコーティングすることができる。層２１８は、プラズマ溶射などの任意の適した方法で堆積させることができる。いくつかの実施形態では、チタン層２１８の純度は９９％を上回る。プラズマ溶射は、コーティングの純度を高めるために、不活性または真空（たとえば、酸素がない）の環境内で実行することができる。このプロセスはまた、コーティングの純度および密度を高めるために、真空の環境内で実行することができる。コーティング層２１８の厚さは、約０．００８〜約０．０１２インチとすることができる。この厚さはまた、リサイクル性能を高めるために、より大きくすることもできる。

【0024】

さらに、層２１８の表面粗さは、約２５０〜約４００マイクロインチの平均粗さ（Ｒａ）の範囲とすることができ、したがって、処理中にコーティング上に形成されるいかなる膜も、剥離して処理されている基板を汚染する可能性が制限される。
たとえば従来のプロセスキットシールドのセラミック部分に取って代わるために使用することができる上部部分２０４は、間隙２０８によってターゲット１０６の表面から隔置され、したがって、ターゲット１０６の表面と上部部分２０４のターゲット向き表面２１０、２１２との間でアークの発生が制限される。たとえば、ターゲット向き表面の１つまたは複数は、アークの発生を制限するのに適した間隙距離を維持しながら粒子の形成を制限するように構成することができる。たとえば、ターゲット向き表面２１０は、傾斜したターゲット向き表面とすることができ、粒子または低エネルギーの材料堆積物がターゲット向き表面２１２上に集まるのを制限するのに適した任意の形状の傾斜した表面を有する。傾斜したターゲット向き表面は、直線の見通し線を制限することができ、または蛇行した経路をもたらすことができ、それによってターゲット材料の粒子、またはターゲット材料の低エネルギー堆積物は、プロセスキットシールド１７４の上部部分の水平のターゲット向き表面２１２に到達しなくなる。たとえば、いくつかの実施形態では、傾斜したターゲット向き表面は、概して内方へ、たとえばターゲット１０６の方へ延びることができ、または概して外方へ、たとえばターゲット１０６から離れるように延びることができる。傾斜したターゲット向き表面の他の形状寸法を使用することもできる。さらに、いくつかの実施形態では、傾斜したターゲット向き表面近傍のターゲット表面は、傾斜したターゲット向き表面の傾斜した形状に概して整合するような形状とすることができる。別法として、ターゲット１０６のうち、傾斜したターゲット向き表面近傍の表面は、傾斜したターゲット向き表面の傾斜した形状に整合するように傾斜していないことがある。

【0025】

本体２０２の下部部分２０６は、カバーリング１８６に接続されるリップアセンブリ２１４を含む。たとえば、リップアセンブリ２１４は、本体２０２の下部部分２０６の下部エッジから内方へ延びる下面２１６を含むことができる。上記で論じたように、下面２１６は、図１に示すｕ字状部分１８４など、任意の適した形状をとることができる。リップアセンブリ２１４は、下面２１６の内側エッジ２２２の周りに配置され、下面の内側エッジ２２２から本体２０２の上部部分２０４の方に上方へ延びるリップ２２０を含む。いくつかの実施形態では、リップ２２０は、カバーリング１８６から下方へ延びる近傍の内側リップ２２４と外側リップ２２６との間で上方へ延びることができる。

【0026】

カバーリング１８６の内側リップ２２４および外側リップ２２６の長さならびにリップ２２０の長さは、プロセスチャンバ１００内で実行されるプロセスのタイプに応じて変更することができる。たとえば、高圧のプロセスでは、たとえば約１ミリトル〜約５００ミリトルの範囲の圧力で、基板支持体の動きを制限することができる。したがって、高圧のプロセスで、リップ２２０は、長さ約１インチとすることができる。さらに、高圧のプロセス中の基板支持体の運動範囲は、約１５ｍｍ以下とすることができる。内側リップ２２４および外側リップ２２６の長さは、リップ２２０と重複したまま基板支持体の運動範囲を覆うのに十分な任意の適した長さとすることができる。リップ２２０と少なくとも外側リップ２２６との間の最小の重複は、約０．２５インチとすることができる。

【0027】

いくつかの実施形態では、たとえば圧力が約１ミリトル〜約５００ミリトルの範囲である低圧のプロセス中、リップ２２０ならびに内側リップ２２４および外側リップ２２６は、高圧のプロセス中より短くすることができる。たとえば、低圧のプロセスで、リップ２２０は、長さ約０インチ〜約５インチ、または約２．２インチの範囲とすることができる。さらに、いくつかの実施形態では、低圧のプロセス中の基板支持体の運動範囲は、約４０ｍｍ（約１．５７インチ）以下とすることができる。内側リップ２２４および外側リップ２２６の長さは、リップ２２０と重複したまま基板支持体の運動範囲を覆うのに十分な任意の適した長さとすることができる。リップ２２０と少なくとも外側リップ２２６との間の最小の重複は、約０インチ〜約５インチとすることができる。
いくつかの実施形態では、プロセスキットシールド１７４はまた、リップ２２０の内側リップ向き表面の周りに配置された複数のアライメント特徴２３２（１つを図２に示す）を含むことができる。アライメント特徴２３２は、カバーリング１８６の外側リップ２２６に接触するようにリップ２２０を位置合わせすることができる。たとえば、リップ２２０は、外側リップ２２６に接触してリップ２２０と外側リップ２２６との間に良好な密閉を形成し、処理量などの圧力を維持するように位置合わせすることができることが有利である。いくつかの実施形態では、アライメント特徴２３２は、カバーリング１８６とプロセスキットシールド１７４との間に同心性を提供して、カバーリング１８６とプロセスキットシールド１７４との間に配置された均一の間隙を画定することができることが有利である。均一の間隙により、チャンバの下部部分から提供することができるあらゆるガスの流れ伝導性がより均一になる。

【0028】

いくつかの実施形態では、各アライメント特徴２３２は、ボールなどの丸い特徴とすることができる。アライメント特徴２３２は、ステンレス鋼、アルミニウムなどを含むことができる。アライメント特徴２３２は、カバーリング１８６の内側リップ２２４の表面に接触する。アライメント特徴２３２のうち、少なくとも内側リップ２２４に接触する部分は、内側リップ２２４との接触中の剥離を防止するために、硬質材料、たとえばサファイア、ステンレス鋼、アルミナなどから形成することができる。アライメント特徴２３２は、別法として、カバーリング１８６の外側リップ２２６の表面に接触することができる。

【0029】

いくつかの実施形態では、プロセスキットシールド１７４は、アダプタ１４２に固定することができる。たとえば、アダプタ１４２は、上部部分１４２Ａおよび下部部分１４２Ｂを含むことができる（上部アダプタおよび下部アダプタとも呼ばれる）。本体２０２の上部部分２０４は、アダプタ１４２の上部部分１４２Ａ上に載置することができる。上部部分２０４は、アダプタ１４２の上部部分１４２Ａに対して本体２０２を固定するようにねじ、ボルトなどを配置するために、上部部分２０４の周りに配置された複数の孔２２８を含むことができる。同様に、アダプタ１４２の上部部分１４２Ａは、ねじ、ボルトなどを配置するために、各孔２２８近傍に複数の孔２３０を含む。孔２２８、２３０は、たとえば孔の近傍のねじ山とねじ、ボルトなどとの間でガスが捕らえられるために事実上の漏れが生じる可能性を制限するために、ねじ山付きでないことがある。アダプタ１４２は、アダプタ１４２の上からねじ、ボルトなどを受け取るように本体２０２の周りおよび各孔２３０の下に配置された１つまたは複数の固定デバイス１４３をさらに含む。いくつかの実施形態では、１つの固定デバイスを設けることができ、固定デバイスは、環状の板とすることができる。各固定デバイス１４３は、ステンレス鋼、またはねじ、ボルトなどを受け取るのに適した別の硬質材料を含むことができる。各固定デバイス１４３は、ねじ、ボルトなどを固定するためのねじ山部分を含む。いくつかの実施形態では、プロセスキットシールド１７４からの熱伝達を容易に増大させてシールド温度を低減させるために、プロセスキットシールド１７４とプロセスチャンバとの間に十分な接触表面積が提供される。たとえば、いくつかの実施形態では、１２個より多くの取付けボルト、もしくはいくつかの実施形態では約３６個の取付けボルト、またはその均等物を使用して、より大きな接触面を提供することができる。いくつかの実施形態では、シールドが取り付けられたアダプタ１４２は、プロセスキットシールド１７４から熱を容易に除去するために水冷することができる。

【0030】

本明細書に記載するプロセスキットシールドの実施形態は、上記のプロセスチャンバ１００などのＰＶＤチャンバ内でアルミニウムを堆積させるのに特に有用である。本発明によるプロセスキットシールドは、シールド温度をより高くすることなく、純粋なアルミニウムなどのより厚いアルミニウム膜を基板上に堆積させることを可能にし、それによって堆積させた膜上で望ましくないウィスカの成長を防止し得ることが有利である。さらに、アルミニウムのプロセスキットシールド上に純粋なアルミニウムを堆積させた後、アルミニウム本体を覆うように堆積させたチタンコーティングにより、ＰＶＤ堆積プロセスからのアルミニウム膜をプロセスキットシールドから優先的に除去またはエッチングすることが可能になるため、プロセスキットシールドを洗浄してリサイクルすることができる。
たとえば、図３は、上記のプロセスキットシールド１７４およびプロセスチャンバ１００など、物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバ内でプロセスキットシールドを使用して基板を処理する方法３００を示す。

【0031】

方法３００は、概して３０２で始まり、開口を取り囲んで画定する環状アルミニウム本体と、チタン、タンタル、ニッケル、ニオブ、モリブデン、または酸化チタンの少なくとも１つを含み、本体の開口向き表面上に形成されたコーティングとを備えるプロセスキットシールド（たとえば、１７４）を有するＰＶＤチャンバ（たとえば、１００）内で、基板（たとえば、１０４）上にアルミニウムが堆積させられる。

【0032】

基板上にアルミニウムを堆積させる１つまたは複数のプロセスを実行した後、プロセスキットシールド１７４上に十分なアルミニウムを堆積させることができ、したがって、プロセスの品質を維持するには、たとえばプロセスキットシールドから剥離した材料から粒子が基板上に堆積するのを回避するために、プロセスキットシールド１７４を洗浄または交換する必要がある。したがって、３０４で、ＰＶＤチャンバからプロセスキットシールドを除去することができ、３０６で、プロセスキットシールドの本体の表面上にコーティング（たとえば、層２１８）の大部分は残しながら、アルミニウム堆積プロセスのためにコーティング上に堆積させたアルミニウムを選択的に除去することができる。堆積させたアルミニウムは、たとえば、コーティングの材料（たとえば、上記で論じたチタンまたは他の材料）ではなくアルミニウムをエッチングする選択性を有する適切なエッチング剤を使用してアルミニウムをエッチングで除去することによって、コーティング（たとえば、層２１８）から完全にまたは実質上完全に除去することができる。

【0033】

次に、３０８で、本体の表面からコーティング（たとえば、層２１８）を除去することができる。コーティングは、たとえばアルミニウムではなくコーティングの材料（たとえば、上記で論じたチタンもしくは他の材料）をエッチングする選択性を有する適切なエッチング剤を使用して材料をエッチングで除去することによって、または適した研磨媒体を使用してコーティングをビードブラストすることによって、本体から完全にまたは実質上完全に除去することができる。
次に、３１０で、本体の表面上に第２のコーティングを堆積させることができる。第２のコーティングは、第１の層２１８と同じとすることができ、たとえばチタン、タンタル、ニオブ、モリブデン、ニッケル、または酸化チタンの少なくとも１つを含む。３１０の完了後、次にリサイクルされたプロセスキットシールド１７４をプロセスチャンバ１００内に再び設置して、アルミニウムＰＶＤ堆積プロセス中に使用することができる。

【0034】

上記は本発明の実施形態を対象とするが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他のさらなる実施形態を考案することもできる。

【図1】

【図2】

【図3】