特許 7229769 誘電体堆積で使用するための消失しないアノード

(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】

(24)【登録日】2023-02-17

(45)【発行日】2023-02-28

(54)【発明の名称】誘電体堆積で使用するための消失しないアノード

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/34 20060101AFI20230220BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20230220BHJP

【ＦＩ】

C23C14/34 T

H01L21/31 D

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2018545945

(86)(22)【出願日】2017-03-29

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2019-07-18

(86)【国際出願番号】 US2017024749

(87)【国際公開番号】W WO2017189146

(87)【国際公開日】2017-11-02

【審査請求日】2020-02-07

(31)【優先権主張番号】62/328,426

(32)【優先日】2016-04-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】15/432,590

(32)【優先日】2017-02-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】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

【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100088694

【弁理士】

【氏名又は名称】弟子丸 健

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(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】100139712

【弁理士】

【氏名又は名称】那須 威夫

(74)【代理人】

【識別番号】100176418

【弁理士】

【氏名又は名称】工藤 嘉晃

(72)【発明者】

【氏名】コックス マイケル エス

(72)【発明者】

【氏名】ハウリーチャク ララ

(72)【発明者】

【氏名】ウェスト ブライアン ティー

【審査官】今井 淳一

(56)【参考文献】

【文献】特開平０６－１８８１０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１９９９８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１２４８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５０１８５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ １４／３４

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマ処理チャンバのための処理キットであって、
導電性円筒状本体を含み、
前記導電性円筒状本体は円筒状シールドとして構成され、前記導電性円筒状本体は内部表面と外部表面を有し、前記導電性円筒状本体は、前記プラズマ処理チャンバ内で前記導電性円筒状本体が使用中であるとき、前記導電性円筒状本体の頂部および垂直中心線を画定する向きを有し、前記導電性円筒状本体の頂部は、前記プラズマ処理チャンバによって支持され、前記垂直中心線から半径方向に延びるように構成され、前記導電性円筒状本体が、前記プラズマ処理チャンバ内で使用中であるときプラズマに曝される前記導電性円筒状本体の前記内部表面に形成された特徴物のアレイを有し、前記特徴物の前記アレイ内の各特徴物が、前記内部表面を越えて延びる突起、前記導電性円筒状本体の前記内部表面に形成された開口、前記開口から前記外部表面に向かって前記導電性円筒状本体に延びる窪みによって画定され、前記窪みが前記導電性円筒状本体の前記内部表面を露出させ、前記窪みが前記内部表面から等距離の前記開口を通って延びる幾何学的中心線を有し、前記幾何学的中心線が、前記導電性円筒状本体の頂部から離れて前記開口を通って前記垂直中心線に向かって延び、前記幾何学的中心線が前記導電性円筒状本体の前記垂直中心線と鈍角を形成し、各特徴物は前記幾何学的中心線の向きを有し、前記導電性円筒状本体の底部に向けられている、プラズマ処理チャンバのための処理キット。

【請求項2】

前記特徴物は、
前記導電性円筒状本体の前記頂部に最も近い前記開口の側に画定された張出し部分をさらに含み、プロファイルのより大きい部分が、前記垂直中心線を通って垂直に延び、前記張出し部分の先端と交差する想像線の上に存在する、請求項１に記載の処理キット。

【請求項3】

前記導電性円筒状本体が、堆積リング、カバーリング、または円筒状シールドのうちの１つまたは複数として構成される、請求項１に記載の処理キット。

【請求項4】

前記導電性円筒状本体の前記内部表面がグリットブラストテクスチャを有し、前記グリットブラストテクスチャが約１７５μｉｎから約４５０μｉｎの間の表面粗さを有する、請求項１に記載の処理キット。

【請求項5】

ＲＦ物理的気相堆積（ＲＦＰＶＤ）チャンバのための処理キットであって、
導電性円筒状本体を含み、
前記導電性円筒状本体は円筒状シールドとして構成され、前記導電性円筒状本体は内部表面と外部表面を有し、前記導電性円筒状本体は、前記ＲＦＰＶＤチャンバ内で前記処理キットが使用中であるとき、前記導電性円筒状本体の頂部および垂直中心線を画定する向きを有し、前記導電性円筒状本体の頂部は、前記ＲＦＰＶＤチャンバによって支持され、前記垂直中心線から半径方向に延びるように構成され、前記導電性円筒状本体は、前記処理キットが前記ＲＦＰＶＤチャンバ内で使用中であるときプラズマに曝される前記導電性円筒状本体の実質的に垂直な表面に形成された特徴物のアレイを有し、前記特徴物の前記アレイ内の各特徴物が、前記内部表面を越えて延びる突起、前記導電性円筒状本体の前記内部表面に形成された開口、前記開口から前記外部表面に向かって前記導電性円筒状本体に延びる窪みによって画定され、前記窪みが前記導電性円筒状本体の前記内部表面を露出させ、前記窪みが前記内部表面から等距離の前記開口を通って延びる幾何学的中心線を有し、前記幾何学的中心線が、前記導電性円筒状本体の頂部から離れて前記開口を通って前記垂直中心線に向かって延び、前記幾何学的中心線が前記導電性円筒状本体の前記垂直中心線と鈍角を形成し、各特徴物は前記幾何学的中心線の向きを有し、前記導電性円筒状本体の底部に向けられている、処理キット。

【請求項6】

前記特徴物のプロファイルが、
前記開口を通って前記導電性円筒状本体の前記頂部から離れるように延びる幾何学的中心線をさらに含み、前記幾何学的中心線が、前記導電性円筒状本体の前記垂直中心線と鈍角を形成し、前記特徴物は、前記処理キットが前記ＲＦＰＶＤチャンバ内で使用中であるときスパッタリングターゲットへの直線露出を防止する構成を有する影区域を有する、請求項５に記載の処理キット。

【請求項7】

前記導電性円筒状本体が堆積リングとして構成される、請求項５に記載の処理キット。

【請求項8】

前記導電性円筒状本体がカバーリングとして構成される、請求項５に記載の処理キット。

【請求項9】

前記導電性円筒状本体が円筒状シールドとして構成され、垂直表面が前記導電性円筒状本体の内側円筒状側壁を画定する、請求項５に記載の処理キット。

【請求項10】

前記導電性円筒状本体の表面がグリットブラストテクスチャを有し、前記グリットブラストテクスチャが約１７５μｉｎから約４５０μｉｎの間の表面粗さを有する、請求項５に記載の処理キット。

【請求項11】

物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバであって、
内部容積部に画定されたチャンバ本体と、
前記内部容積部に配設された基板支持体と、
前記基板支持体の上の前記内部容積部に配設されたスパッタリングターゲットと、
前記基板支持体と前記スパッタリングターゲットとの間の前記内部容積部に配設された処理キットとを含み、前記処理キットが、
導電性円筒状本体を含み、
前記導電性円筒状本体は円筒状シールドとして構成され、前記導電性円筒状本体は内部表面と外部表面と垂直中心線を有し、前記導電性円筒状本体は、前記ＰＶＤチャンバ内で使用中であるときプラズマに曝される前記導電性円筒状本体の表面に形成された特徴物のアレイを有し、前記特徴物の前記アレイ内の各特徴物が、前記内部表面を越えて延びる突起、前記導電性円筒状本体の前記内部表面に形成された開口、前記開口から前記外部表面に向かって前記導電性円筒状本体に延びる窪みによって画定され、前記窪みが前記導電性円筒状本体の前記内部表面を露出させ、前記窪みが前記内部表面から等距離の前記開口を通って延びる幾何学的中心線を有し、
前記幾何学的中心線が、前記ターゲットから離れて前記開口を通って前記垂直中心線及び前記幾何学的中心線に向かって延び、前記幾何学的中心線が前記導電性円筒状本体の前記垂直中心線と鈍角を形成し、各特徴物は前記幾何学的中心線の向きを有し、前記導電性円筒状本体の底部に向けられており、前記導電性円筒状本体の頂部は、前記ＰＶＤチャンバによって支持され、前記垂直中心線から半径方向に延びるように構成されている、物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバ。

【請求項12】

前記特徴物のプロファイルが、前記垂直中心線を通って垂直に延びる想像線の上で、前記導電性円筒状本体の頂部に最も近い前記開口のエッジの上に存在するより大きい部分を有する、請求項１１に記載のＰＶＤチャンバ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、プラズマ強化処理を利用したチャンバ内の誘電体膜の堆積に適用される。より詳細には、本発明の実施形態は、物理的堆積チャンバのアノードを維持するのに好適な処理キットに関する。

【背景技術】

【0002】

物理的気相堆積（ＰＶＤ）またはスパッタリングは、電子デバイスの製造において最も一般的に使用される処理のうちの１つである。ＰＶＤは、負にバイアスされたターゲットが比較的重い原子（例えば、アルゴン（Ａｒ））を有する不活性ガスまたはそのような不活性ガスを含む混合ガスのプラズマ、すなわち荷電粒子に曝される真空チャンバ内で実行されるプラズマ処理である。追加として、ターゲット材料と結合する酸素、窒素などのような反応性ガスもまた使用することができる。プラズマは、混合ガスにエネルギー（ＲＦ、磁気、電気、…）を供給することによってチャンバ内に維持される。不活性ガスのイオンでターゲットに衝撃を与えることにより、ターゲット材料の原子の放出がもたらされる。放出された原子は、チャンバ内に配設された基板支持体ペデスタルに置かれた基板に堆積膜として蓄積する。

【0003】

処理キットは、プラズマの荷電粒子に対してアノードとして働くことができる。誘電体膜がＰＶＤチャンバ内で膜として堆積される場合、誘電体層が処理キットならび基板に堆積される。処理キットに堆積された誘電体層はプラズマの特性に悪影響を与え、それは、被覆されていないアノードを基準としてプロセスドリフトを引き起こす。プラズマ特性、主として電圧のドリフトは、基板上の堆積膜に、それゆえに、基板上に形成されるデバイスの品質および性能に悪影響を与える。追加として、プラズマ電圧が十分に上昇すると、プラズマは、アーク放電によって放電することになり、アーク放電は、処理キットまたは基板に堆積された誘電体材料を通る孔を作り出し、それにより、基板への汚染および／または損傷を引き起こすことになる。プラズマがチャンバの上部部分でアーク放電しない場合、アーク放電は、チャンバ区域の下部部分の基板支持体またはペデスタルの下で発生し、プラズマを徐々に減らし不安定にし、再び堆積膜品質に悪影響を与えることがある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

以前の解決策は、キットが被覆されたときプラズマ電圧ドリフトによって引き起こされるプロセスドリフトを除くために何もしないままチャンバ可用性および処理安定性に悪影響を与える処理キットの頻繁な交換を必要とした。

【0005】

それゆえに、アノードの性能を改善する必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の実施形態は、一般に、半導体処理チャンバのためのアノードに関する。より詳細には、本明細書で説明する実施形態はプラズマ処理チャンバのための処理キットに関し、処理キットを有する物理的気相堆積チャンバが本明細書に記載される。１つの例において、プラズマ処理チャンバのための処理キットは、導電性本体を含み、導電性本体は、この本体がプラズマ処理チャンバ内で使用中であるとき、本体の頂部および垂直中心線を画定する向きを有する。本体は、処理チャンバ内で使用中であるときプラズマに曝される本体の表面に形成された特徴物のアレイを有する。特徴物は、表面にプロファイルおよび開口を有する。プロファイルは、開口を通って本体の頂部から離れるように延びる幾何学的中心線を有する。幾何学的中心線は、本体の垂直中心線と鈍角を形成する。

【0007】

別の実施形態では、導電性本体を含むＲＦ物理的気相堆積（ＲＦＰＶＤ）チャンバのための処理キットが提供される。本体は、ＲＦＰＶＤチャンバ内で処理キットが使用中であるとき、本体の頂部および垂直中心線を画定する向きを有する。本体は、処理キットがＲＦＰＶＤチャンバ内で使用中であるときプラズマに曝される本体の実質的に垂直な表面に形成された特徴物のアレイを有する。特徴物は、表面にプロファイルおよび開口を有する。プロファイルのより大きい部分は、垂直中心線を通って垂直に延びる想像線の上で、本体の頂部に最も近い開口のエッジの上に存在する。

【0008】

さらなる別の実施形態では、物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバが提供される。ＰＶＤチャンバは、内部容積部に画定されたチャンバ本体と、内部容積部に配設された基板支持体と、基板支持体の上の内部容積部に配設されたスパッタリングターゲットと、基板支持体とスパッタリングターゲットとの間の内部容積部に配設された処理キットとを含む。処理キットは、垂直中心線を有する導電性本体を含む。本体は、ＰＶＤチャンバ内で使用中であるときプラズマに曝される本体の表面に形成された特徴物のアレイを有する。特徴物は、表面にプロファイルおよび開口を有する。プロファイルは、開口を通ってターゲットから離れるように延びる幾何学的中心線を有する。幾何学的中心線は、本体の垂直中心線と鈍角を形成する。

【0009】

本発明の上述で列挙した特徴を詳細に理解できるようにするために、上述で簡単に要約した本発明のより詳細な説明を、実施形態を参照して行うことができ、実施形態のうちのいくつかを添付図面に示す。しかしながら、添付図面は、本発明の典型的な実施形態のみを示しており、それゆえに、本発明は他の等しく効果的な実施形態を認めることができるので、本発明の範囲を限定すると見なされるべきでないことに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】上部シールドを有する半導体処理システムの簡単化した断面図である。

【図2】表面テクスチャの一実施形態を有する上部シールドの部分断面図である。

【図3】表面テクスチャの別の実施形態を有するチャンバライナの部分断面図である。

【図4】表面テクスチャの他の実施形態のための部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

理解を容易にするために、図に共通する同一の要素を指定するのに、可能な限り、同一の参照番号を使用している。ある実施形態で開示された要素は、特定の詳述なしに他の実施形態で有益に利用できることが意図されている。

【0012】

本発明の実施形態は、一般に、物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバで使用するための処理キットを提供する。一実施形態では、処理キットは、使用中に堆積材料によって全面的に被覆されるのを実質的に防止するように構成されたアノードを備え、これにより、チャンバ部品、すなわち処理キットのより長い耐用寿命とともにより優れた処理均一性および反復性に寄与する強固なリターン経路が維持される。

【0013】

方向性のある表面形状またはテクスチャが、上部シールドなどのチャンバアノードの内部表面に配設され、影区域（ｓｈａｄｏｗｅｄ ａｒｅａ）を作り出すことができる。影区域は、アノードの垂直上方に位置づけられたターゲットへの直線露出から遮蔽される特徴物の区域として画定される。表面形状における影区域は、堆積材料がそこに蓄積されるのを実質的に阻止される。影区域は、堆積材料がチャンバアノードを絶縁し分離し、プラズマの電気接地経路を遮断しないようにする。表面形状は、機械的もしくは化学的侵食によりエッチングされたか、レーザもしくは電子ビーム表面変形、３Ｄ印刷により形成されたか、または他の好適な技法により形成された部品表面、すなわち、アノードに加工することができる。影区域では堆積が生じないかまたは堆積が十分に薄いので、ＤＣおよび／またはＲＦリターン経路が多くの堆積サイクルを通して維持され、それにより、処理安定性が提供され、処理キットなどのチャンバ部品の耐用寿命が延ばされる。

【0014】

一実施形態では、方向性のある表面形状または特徴物は、表面変形の形態とすることができる。表面変形は影区域を有し、影区域により、プラズマのために存続可能な接地リターン経路が確実に維持される。十分な深さの堆積膜が表面変形の入口の大部分を閉鎖した場合、影区域には堆積膜が実質的にないままであるために、接地リターンは存続可能なままである。処理キットの膜厚は、粒子脱落を防止するためにモニタすることができる。それにより、表面変形、特に、影区域は、プラズマの安定性の強化を可能にし、誘電体膜に関連するアーク放電の可能性を低減または除去しながら、誘電体堆積膜に対するキット寿命をより長くする。

【0015】

図１は、上部シールド１６０を有する例示的な半導体処理チャンバ１００を示す。上部シールド１６０は、処理キット１５０の一部とすることができる。処理キット１５０はまた、カバーリング１７０、絶縁体リング１８０、および／または下部シールド１３７を含むことができる。処理キット１５０、またはその一部分、例えば上部シールド１６０などは、プラズマ処理動作の間ＲＦリターン経路を与えるためのチャンバアノード１１２として働くことができる。

【0016】

処理チャンバ１００は、基板１０５に膜を堆積させることができるスパッタリングチャンバ、すなわち、物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバとすることができる。例えば、処理チャンバ１００は、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）などの誘電体材料を基板１０５に堆積させることができる。他の堆積チャンバも本発明から利益を得るように構成できることが意図される。

【0017】

処理チャンバ１００は、内部容積部１１０を囲む側壁１０４、底壁１０６、およびリッドアセンブリ１０８を有するチャンバ本体１０１を含む。チャンバ本体１０１は、ステンレス鋼、アルミニウム、またはから他の好適な材料から形成することができる。側壁１０４は、一般に、処理チャンバ１００からの基板１０５の出入りために設けられるスリットバルブ（図示せず）を含む。リッドアセンブリ１０８は、上部シールド１６０と協力して、内部容積部１１０に形成されたプラズマ１１１を基板１０５の上の領域に閉じ込める。

【0018】

処理チャンバ１００は、基板１０５を処理するために処理チャンバ１００の動作を制御するように構成された命令セットを有するプログラムコードを含むコントローラ１９０によって制御される。例えば、コントローラ１９０は、材料の層を基板１０５に堆積させるために処理チャンバ１００においてＰＶＣ処理を実行する命令セットを含むプログラムコードを含むことができる。

【0019】

ペデスタルアセンブリ１２０は、処理チャンバ１００の内部容積部１１０に配設される。ペデスタルアセンブリ１２０は、処理の間、基板１０５に加えて堆積リング１２５を支持する。ペデスタルアセンブリ１２０は、処理チャンバ１００の底壁１０６または側壁１０４から支持することができる。一実施形態では、ペデスタルアセンブリ１２０は、ペデスタルアセンブリ１２０を上側位置と下側位置との間で移動させるように構成されたリフト機構１２２によって処理チャンバ１００の底壁１０６に結合される。

【0020】

ペデスタルアセンブリ１２０は、一般に、プラットホームハウジング１２８に密閉結合された基板支持体１２６を含む。プラットホームハウジング１２８は、ステンレス鋼またはアルミニウムなどの金属材料から製造することができる。基板支持体１２６を熱的に調整するために、冷却プレート（図示せず）がプラットホームハウジング１２８内に配設されてもよい。基板支持体１２６は、アルミニウム合金、セラミック、または他の好適な材料で構成することができる。基板支持体１２６は、処理の間基板１０５を受け取り支持する基板受け面１２７を有する。基板支持体１２６はまた、基板１０５の張出しエッジの前で終了する周辺エッジ１２９を有する。基板支持体１２６は、静電チャック、セラミック体、ヒータ、またはそれらの組合せとすることができる。一実施形態では、基板支持体１２６は静電チャックであり、静電チャックは、内部に埋め込まれた導電層を有する誘電体を含む。

【0021】

リッドアセンブリ１０８は、一般に、リッド１３０と、スパッタリングターゲット１３２と、マグネトロン１３４とを含む。リッド１３０は側壁１０４によって支持される。スパッタリングターゲット１３２は、リッド１３０に結合され、処理チャンバ１００の内部容積部１１０に露出される。スパッタリングターゲット１３２はスパッタリング表面１３３を有する。スパッタリングターゲット１３２、特に、スパッタリング表面１３３は、処理中に基板１０５に堆積される材料を含む。絶縁体リング１８０が、リッド１３０およびチャンバ本体１０１からスパッタリングターゲット１３２を電気的に絶縁するためにスパッタリングターゲット１３２、リッド１３０、およびチャンバ本体１０１の間に配設される。スパッタリングターゲット１３２は、処理チャンバ１００に結合された共通接地１９９、１９７に対して電源１４０によってバイアスされる。

【0022】

処理ガスが、ガス源１４２から導管１４４を介して内部容積部１１０に供給される。ガス源１４２は、スパッタリングターゲット１３２のスパッタリング表面１３３に勢いよく衝突しそこから材料をスパッタすることができるアルゴンまたはキセノンなどの非反応性ガスを含むことができる。ガス源１４２は、追加として、スパッタリングターゲット１３２からスパッタされた材料と反応するための酸素、窒素、水素、または他の好適なガスなどの反応性ガスを含むことができる。使用済み処理ガスおよび副産物は、排気口１４６通して処理チャンバ１００から排気される。排気口１４６は、排気導管１４８に流体的に取り付けられる。排気導管１４８は、１つまたは複数の排気ポンプ１４９に接続される。排気導管１４８は、処理チャンバ１００の内部容積部１１０の気圧を制御するためにスロットルバルブを有することができる。

【0023】

マグネトロン１３４は、処理チャンバ１００の外側のリッド１３０に結合される。マグネトロン１３４は、電源１４０に電気的に結合される。マグネトロン１３４からの電気エネルギーは、ガスにエネルギーを与えてイオンを形成し、処理チャンバ１００の内部容積部１１０においてプラズマ１１１を維持する。プラズマ１１１は、基板１０５とスパッタリングターゲット１３２との間に形成される。ガスイオンは、スパッタリングターゲット１３２に向かって加速され、材料をスパッタリング表面１３３から取り除く。スパッタリング表面１３３からの取り除かれた材料は、基板１０５に堆積される。追加として、スパッタリング表面１３３からの取り除かれた材料は、上部シールド１６０などの処理キット１５０の一部分に膜を形成することがある。

【0024】

上部シールド１６０、および実施形態によっては下部シールド１３７は、スパッタリングターゲット１３２のスパッタリング表面１３３および基板支持体１２６の周辺エッジ１２９を取り囲む。上部シールド１６０および下部シールド１３７は、処理チャンバ１００の側壁１０４を覆い、スパッタリングターゲット１３２のスパッタリング表面１３３から生じた、側壁１０４上、および上部シールド１６０、下部シールド１３７の裏側の表面上のスパッタリング堆積物の堆積を低減させる。例えば、上部シールド１６０は、下部シールド１３７と一緒に、基板支持体１２６の表面、基板１０５の張出しエッジ、処理チャンバ１００の側壁１０４および底壁１０６を保護することができる。上部シールド１６０は、下部シールド１３７と一体構造としてもよい。代替として、上部シールド１６０および下部シールド１３７は別々に形成されてもよい。

【0025】

上部シールド１６０は、頂部１６５および底部１６７を有する円筒状外側バンド１６８を含むことができる。円筒状外側バンド１６８は、頂部１６５でスパッタリングターゲット１３２のスパッタリング表面１３３、および底部１６７で基板支持体１２６を取り囲むように寸法合わせされた直径を有する。上部シールド１６０は、処理チャンバ１００の内部容積部１１０に面する露出表面、例えば、内部表面１６２を有することができる。一実施形態では、内部表面１６２は、約１７５μｉｎから約４５０μｉｎの間などの表面粗さを有するようにグリットブラストすることができる。表面粗さは、膜接着を促進し、すなわち、粒子脱落を低減し、処理チャンバ１００の内部容積部１１０内の汚染を防止するのに役立つ。

【0026】

上部シールド１６０および下部シールド１３７は、処理チャンバ１００、すなわち、接地１９９に電気的に接合され、内部容積部１１０に形成されたプラズマ１１１の接地リターン経路のためのチャンバアノード１１２を形成することができる。プラズマ動作中に、内部表面１６２に付着する膜は絶縁層を形成することがある。膜がチャンバアノード１１２を絶縁し、プラズマ１１１に悪影響を与えてプロセスドリフトおよび／またはアーク放電を引き起こすのを防止するために、上部シールド１６０はその上に形成された表面テクスチャを有することができる。

【0027】

図２は、表面テクスチャ２６０の一実施形態を有する上部シールド１６０の部分断面図である。表面テクスチャ２６０は、上部シールド１６０の内部表面１６２または処理キット１５０と一体であってもよい。ＲＦ接地経路の性能に対する究極の成果を達成するために、表面テクスチャ２６０を下部シールド１３７などの追加のチャンバ部品に適用できることを理解されたい。しかしながら、以下の議論は、簡単にするために主として上部シールド１６０に関する。表面テクスチャ２６０は、任意の好適な方法によって内部表面１６２中にまたは内部表面１６２上に形成することができる。例えば、表面テクスチャ２６０は、刻印づけ、機械加工、その中への焼き込み、その上への堆積、それへの付着、３Ｄ印刷によって、または好適な技法によって形成することができる。上部シールド１６０は、垂直中心線２９１を有する。垂直中心線２９１は、追加として、ターゲット１３２のスパッタリング表面１３３に対して垂直である。

【0028】

表面テクスチャ２６０は、複数の特徴物２１０を含むことができる。表面テクスチャ２６０の特徴物２１０は、内部容積部１１０から離れるように内部表面１６２中に延びることができる。例えば、表面テクスチャ２６０は、内部表面２１４を含むことができる。代替として、表面テクスチャ２６０の特徴物２１０は、内部表面１６２から内部容積部１１０中に突き出ることができる。さらなる他の実施形態では、特徴物２１０は、内部表面１６２中に延び、そこから突き出る、例えば、図３に示すものなどとすることができる。１つまたは複数の実施形態において、特徴物２１０は、表面テクスチャ２６０に、１ｃｍ²当たり３０個と１ｃｍ²当たり約６０個との間、例えば、１ｃｍ²当たり約４２個などの密度を有することができる。この例の特徴物２１０はまた、１ｃｍ当たり２個と１ｃｍ当たり１０個との間の特徴物の垂直密度を有するような特徴物サイズで、上部シールド１６０の円周方向にあってもよい（シールドのまわりに刻まれた溝であってもよい）。

【0029】

粒子２１１は、スパッタリングターゲット１３２から取り除かれる。粒子２１１は、矢印（２１１でラベル付けされている）によって示されるような下向きの軌跡を有する。粒子は、上部シールド１６０、すなわち、チャンバアノード１１２の内部表面１６２に膜２５０を形成することがある。膜２５０は、表面テクスチャ２６０の一部分に生じることがある。特徴物２１０のプロファイルは、図２に示すように、上部シールド１６０の垂直中心線２９１から垂直に延びる想像線２９２から角度２９３をなす中心線２９４を有することができる。角度２９３は、一般に、０°よりも大きく、例えば、１０°よりも大きいなど、例えば、約２０°と約７０°との間などである。特徴物２１０は、シールド１６０の張出し部分によって粒子２１１の軌跡２３０から遮断される遮蔽区域（ｓｈａｄｅｄ ａｒｅａ）２３２を有する。角度２９３は、今でも、特徴物２１０に入ることから堆積物の大部分を遮っているが、角度２９３が大きいほど、遮りの効果は高まることになる。一般に、角度２９３が９０°に向かって大きいほど、すなわち、角度２９３が９０°に近いほど、遮蔽区域２３２は大きくなる。例えば、特徴物２１０の内部表面２１４に配設された遮蔽区域２３２（軌跡線２３０の左側に示される）は、スパッタリングターゲット１３２、したがって、粒子２１１には見えない、すなわち、直線露出してない。特徴物２１０の角度２９３は、粒子２１１の軌跡２３０に対して９０°にまたは９０°の近くに維持することができる。粒子２１１は、内部表面２１４の一部分に膜を形成することがある。しかしながら、粒子２１１は、ターゲット１３２に対して直線露出を有する内部表面２１４の部分とは対照的に、遮蔽区域２３２に認めうるほどには蓄積しない。大きい角度２９３により、特徴物２１０の大部分が、遮蔽区域２３２によって画定され、それにより、以下で説明するように、多くの堆積サイクルの後アノードとして機能するように利用可能であることが保証される。

【0030】

特徴物２１０の遮蔽区域２３２は小さいアノード表面区域２１２を有し、それは、特徴物２１０の下向きに面する向きのために実質的に膜２５０がないままである。各特徴物２１０は、膜２５０がないそれぞれの小さいアノード表面区域２１２を有する。第１の実施形態では、各特徴物２１０の小さいアノード表面区域２１２は、約０．０００５ｃｍ²である。この面積計算は、図３の実施形態における代表である。図２に示した第２の実施形態では、各特徴物２１０の小さいアノード表面区域２１２は、約１０ｃｍ²である。上部シールド１６０の約１０ｃｍ²の垂直面積と、１ｍｍのリングを影にする約３ｍｍの特徴物サイズとを仮定すると、表面区域２１２の第２の実施形態は、約３００ｃｍ²の影になった表面区域をもたらす。表面テクスチャ２６０の特徴物２１０の数およびパターンは、ＲＦリターン経路のための好適な電気経路を維持するために、十分な量の小さいアノード表面区域２１２を設けるように決定することができる。例えば、２００ｍｍ基板のために構成された処理チャンバ１００のプラズマ処理性能は、少なくとも約１５ｃｍ²、例えば約１５ｃｍ²と約７０ｃｍ²との間などのアノードのための膜なし表面区域（区域２１２）を維持することによって強化される。（図３の実施形態に示されている。）別の例では、３００ｍｍ基板のために構成された処理チャンバ１００のプラズマ処理性能は、少なくとも約３００ｃｍ²、例えば約３００ｃｍ²と約６００ｃｍ²との間などのアノードのための膜なし表面区域（区域２１２）を維持することによって強化される。一実施形態では、処理チャンバ１００のすべての特徴物２１０の小さいアノード表面区域２１２の合計は、約３２ｃｍ²である。したがって、小さいアノード表面区域２１２は、膜２５０がアノード１１２の外側部分に蓄積し絶縁した後長い間プラズマ１１１のための強化された接地経路を提供し、それは、良質基板処理のための処理安定性を維持するのに役立つ。小さいアノード表面区域２１２によって与えられる強化された接地は、アーク放電を防止し、それにより、装置損傷の防止とともに基板１０５の汚染を防止する。このようにして、特徴物２１０の下向きに面する向きにより、遮蔽区域２３２のかなりの部分が堆積なしのままであり、アノードとして機能し、その結果、膜被覆されたチャンバ装置の耐用寿命を延ばすことが保証される。

【0031】

代替として、特徴物２１０は、円周方向溝とすることができる。円周方向溝の遮蔽区域２３２は、図２に示したものなどの断面で採られたとき約１ｍｍ幅とすることができる。１２個以上の特徴物２１０（円周方向溝）を上部シールド１６０に形成することができる。このようにして、上部シールド１６０の小さいアノード表面区域２１２は、誘電体膜２５０のない約１２５ｃｍ²以上の区域をもたらすように増加させることができる。

【0032】

図３は、表面テクスチャ２６０の別の実施形態を有する上部シールド１６０の部分断面図である。表面テクスチャ２６０は、内部表面１６２中に延びる窪み３２０を形成する特徴物２１０を有する。表面テクスチャ２６０は、追加として、内部表面１６２から離れるように延びる突起３４０を形成する特徴物２１０を有する。窪み３２０および突起３４０は、繰り返しパターンまたはアレイで形成することができる。窪み３２０および突起３４０は、円形、矩形を有することができ、または他の好適な形状を有することができる。窪み３２０は開口３９５を有する。開口３９５は、窪み３２０を処理チャンバ１００の内部容積部１１０に露出する。窪み３２０および突起３４０は、追加として、遮蔽区域２３２を最大にするように配置された形状の混合とすることができる。例えば、各窪み３２０は、それに隣接する１つの突起３４０を有することができる。一実施形態では、突起３４０のそれぞれのものは、各窪み３２０の上に位置づけられる。別の実施形態では、各窪み３２０は、窪み３２０が別の窪み３２０と隣接しないように突起３４０によって境界をつけられる。これらおよび他の同様の構成において、突起３４０は、ライン３３０で示したスパッタリングターゲット１３２への見通し線を、窪み３２０の開口３９５からさらに離れるように限定し、それにより、各窪み３２０の遮蔽区域２３２のサイズを増加させることができる。

【0033】

図３に示すような窪み３２０のプロファイルは、それを通って延びる中心線３９４を有することができる。中心線３９４は、上部シールド１６０の垂直中心線２９１から垂直に延びる想像線の３９２に対して角度３９３を形成することができる。特徴物２１０は、膜２５０が形成を実質的に防止される、窪み３２０に配設された遮蔽区域２３２を有する。開口３９５による特徴物２１０の露出を減少させることによって窪み３２０内の遮蔽区域２３２のサイズを増加させるように角度３９３を調節することができる。例えば、窪み３２０の中心線３９４の角度３９３は、粒子２１１の予想経路に対して実質的に垂直にすることができ、その結果、角度３９３は、約３０°と約６０°との間、例えば、４５°などとすることができる。一実施形態では、各特徴物２１０の角度３９３は実質的に同様である。別の実施形態では、特徴物２１０とスパッタリングターゲット１３２との間の距離が増加するにつれて、各特徴物２１０の角度３９３は増加する。窪み３２０の遮蔽区域２３２の直線露出は、突起３４０によってさらに限定することができる。膜２５０は、上部シールド１６０に付着する粒子２１１から生ずる。

【0034】

膜２５０は、スパッタリングターゲット１３２からの粒子２１１に直接曝される区域に、より厚い区域３５８を有することがある。膜２５０は、追加として、プラズマ１１１を接地するための導電性経路を依然として提供することができるより少ない厚さの区域３５２の複数の区域を有することができる。より少ない厚さの区域３５２とより厚い区域３５８との間のどこかに厚み区域３５６を有する膜２５０の他の区域があり、膜２５０の他の区域は接地リターン経路導電率を低下させることがある。膜なしアノード区域３１４が、遮蔽区域２３２に存在する。窪み３２０および突起３４０の構成およびサイズは、アノード区域３１４の表面積を最大にするように構成することができる。２００ｍｍ基板のために構成された処理チャンバ１００の表面テクスチャ２６０の各特徴物２１０のアノード区域３１４と最小厚み区域３５２の合計の面積は、少なくとも約１５ｃｍ²、例えば、約１５ｃｍ²と約７０ｃｍ²との間などとすることができる。代替として、３００ｍｍ基板のために構成された処理チャンバ１００では、表面テクスチャ２６０の各特徴物２１０のアノード区域３１４と最小厚み区域３５２の合計の面積は、少なくとも約３０ｃｍ²、例えば約３０ｃｍ²と約２１０ｃｍ²との間などである。したがって、角度３９３などの角度での窪み３２０と突起３４０の両方の構成は、プラズマ１１１を制御するためのより良好な接地を提供することができる。

【0035】

図４は、特徴物２１０を有する表面テクスチャ２６０の他の実施形態の部分断面図である。特徴物２１０は、遮蔽区域２３２を最大にするように構成することができる形状４２０を有する。形状４２０は、矩形であるように示しているが、任意の形状とすることができる。例えば、特徴物２１０の形状４２０は、円形、六角形、矩形、不規則なまたは任意の好適な形状とすることができる。特徴物２１０の形状４２０は、遮蔽区域２３２の小さいアノード表面区域２１２を増加または減少させるように選択することができる。中心線４９４は、上部シールド１６０の垂直中心線２９１から垂直に延びる想像線４９２に対して角度４９３を形成することができる。特徴物２１０の中心線４９４は、粒子２１１がその中に入るのを最小にするように粒子２１１に対して角度４９５で構成することができる。角度４９５は、０度よりも大きく、例えば１０度よりも大きいなど、例えば２０度と７０度との間などとすることができる。想像線４９２からの約２０度と約７０度との間の特徴物２１０（すなわち中心線４９４）の回転により、特徴物２１０の中心線４９４とスパッタリングターゲット１３２の見通し線（粒子２１１によって示される）との間の角度４９５は、３０°以上、例えば９０°などとなり得る。図３の突起３４０と同様の張出しが形状４２０の上部部分４２４から下方に延びて、スパッタリングターゲット１３２への直線露出がない区域を増加させることができる。張出しが大きいほど、遮蔽区域２３２が大きくなり、それにより、小さいアノード表面区域２１２が増加する。それゆえに、小さいアノード表面区域２１２の全体量は、電気回路の所定の接地経路に対して選択することができる。膜２５０のない区域は、プラズマ特性および全体的な基板品質を制御する接地を設けることの助けになることが理解されよう。

【0036】

テクスチャ２６０が上に形成された上述の処理キット１５０の部品は、粒子発生および漂遊プラズマを著しく低減するように単独でおよび組合せで動作する。処理キャビティの外に漂遊プラズマを引き起こすＲＦ高調波の一因となるＲＦリターン経路、すなわち、接地経路は、アノードの表面テクスチャによって改善される。したがって、誘電体膜がＰＶＤチャンバに堆積されたとき、処理キットへの誘電体層の蓄積はアノードに影響を与えない。表面テクスチャは、被覆されていないキットを基準としたプロセスドリフトを防止する。追加として、表面テクスチャは、処理キットまたはウエハのどこかに堆積物を通る孔を開け、それにより、粒子および／またはウエハ損傷を引き起こすことになるアーク放電による電圧放電を防止する。

【0037】

前述は本発明の実施形態に関するが、本発明の基本範囲から逸脱することなく本発明の他のおよびさらなる実施形態を考案することができ、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲によって決定される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】