特表 2022-506293 ライナアッセンブリ、反応チャンバおよび半導体処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-17

(54)【発明の名称】ライナアッセンブリ、反応チャンバおよび半導体処理装置

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/00 20060101AFI20220107BHJP

   H01L 21/203 20060101ALI20220107BHJP

【ＦＩ】

C23C14/00 B

H01L21/203 S

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021523590

(86)(22)【出願日】2019-10-28

(85)【翻訳文提出日】2021-06-15

(86)【国際出願番号】 CN2019113723

(87)【国際公開番号】W WO2020088413

(87)【国際公開日】2020-05-07

(31)【優先権主張番号】201811305127.9

(32)【優先日】2018-11-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(31)【優先権主張番号】201821806205.9

(32)【優先日】2018-11-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】510182294

【氏名又は名称】北京北方華創微電子装備有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＢＥＩＪＩＮＧ ＮＡＵＲＡ ＭＩＣＲＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ ＣＯ．， ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】ＮＯ．８ Ｗｅｎｃｈａｎｇ Ａｖｅｎｕｅ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｅｃｏｎｏｍｉｃ－Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ａｒｅａ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１７６， Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】侯 ▲ジュエ▼

(72)【発明者】

【氏名】蘭 ▲ユエ▼

(72)【発明者】

【氏名】▲ショー▼ 清

(72)【発明者】

【氏名】張 ▲ルー▼

(72)【発明者】

【氏名】劉 建 生

【テーマコード（参考）】

4K029

5F103

【Ｆターム（参考）】

4K029BD01

4K029CA05

4K029CA13

4K029DA10

4K029DC45

5F103AA08

5F103DD28

5F103HH03

(57)【要約】

ライナアッセンブリ、反応チャンバおよび半導体処理装置を提供する。ライナアッセンブリは、接地されたライナリング（３）を含み、該ライナリング内には、ライナリング（３）の周方向に沿って所々に複数の遮蔽ユニットが配置され、各遮蔽ユニットは、ライナリング（３）の内周面とライナリング（３）の外周面との間に形成されかつこれを貫通する間隙（３０）であり、かつ間隙（３０）は、内周面から外周面へ向かう方向の所々に配置される複数の第１の通路と、各々が隣接する２つの第１の通路に連通する複数の第２の通路とを含み、かつライナリング（３）の内周面上の、互いに隣接する２つの個々の第１の通路の直交射影は、互いから分離される。ライナアッセンブリは、反応チャンバの側壁を保護し、かつ側壁の汚染を防止することができる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ライナアッセンブリであって、
接地されたライナリングであって、前記ライナリングの周方向に沿って所々に複数の遮蔽ユニットが配置され、前記複数の遮蔽ユニットは、前記ライナリングの内周面と前記ライナリングの外周面との間に形成されかつこれを貫通する間隙であり、かつ前記間隙は、前記内周面から前記外周面へ向かう方向の所々に配置される複数の第１の通路と、各々が隣接する２つの第１の通路に連通する複数の第２の通路とを備える、接地されたライナリングを備え、かつ前記ライナリングの内周面上の、互いに隣接する２つの第１の通路の各々の直交射影は、互いから分離される、ライナアッセンブリ。

【請求項2】

前記ライナリングは、異なる内径を有する少なくとも２つの入れ子式サブリングを備え、各サブリングは、接地され、間隙に関して言えば、第１の通路は各々、個々のサブリング内に対応して配置される半径方向の貫通孔であり、かつ第２の通路は各々、互いに隣接する２つの個々のサブリング間に対応して配置される環状の間隙である、請求項１に記載のライナアッセンブリ。

【請求項3】

各間隙の深さ対幅比は、
Ｂ／Ａ＋Ｃ／Ｄ＞５
を満たし、ここで、Ａは、前記サブリングの周方向における前記半径方向貫通孔の幅であり、Ｂは、前記サブリングの半径方向厚さであり、Ｃは、同一のサブリングにおける互いに隣接する２つの個々の半径方向貫通孔間の中心間距離であり、Ｄは、前記環状間隙の半径方向厚さである、請求項２に記載のライナアッセンブリ。

【請求項4】

同一のサブリングにおける互いに隣接する２つの個々の半径方向貫通孔間の中心間距離は、２ｍｍ以上である、請求項２に記載のライナアッセンブリ。

【請求項5】

前記サブリングの半径方向厚さは、５ｍｍ以下である、請求項２に記載のライナアッセンブリ。

【請求項6】

前記環状間隙の半径方向厚さは、１０ｍｍ未満である、請求項２に記載のライナアッセンブリ。

【請求項7】

前記サブリングの周方向における前記半径方向貫通孔の幅は、０．５ｍｍ～１０ｍｍの範囲内である、請求項２に記載のライナアッセンブリ。

【請求項8】

前記間隙の数は、数十である、請求項１～請求項７のいずれか１項に記載のライナアッセンブリ。

【請求項9】

前記間隙の数は、６０以上である、請求項８に記載のライナアッセンブリ。

【請求項10】

互いに隣接する２つの個々のサブリングの間で、一方のサブリングにおける各半径方向貫通孔は、他方のサブリングにおける２つの半径方向貫通孔間の中間位置に対応し、他方のサブリングにおける２つの半径方向貫通孔は、前記一方のサブリングにおける前記半径方向貫通孔に隣接する、請求項２に記載のライナアッセンブリ。

【請求項11】

各半径方向貫通孔は、前記サブリングの軸方向に延在する、請求項２に記載のライナアッセンブリ。

【請求項12】

各半径方向貫通孔は、前記サブリングを前記サブリングの軸方向に貫通する、請求項１１に記載のライナアッセンブリ。

【請求項13】

チャンバ本体を備える反応チャンバであって、さらに、
前記チャンバ本体内に配置される、処理されるべきワークピースを担持するためのベースと、
前記ベースより上、かつ前記チャンバ本体内に配置されるターゲットと、
前記チャンバ本体の側壁の内側に配置されかつ前記内側を囲む請求項１～請求項１２のいずれか１項に記載のライナアッセンブリと、を備える、反応チャンバ。

【請求項14】

前記チャンバ本体の側壁の外側に沿って巻回されるコイルと、
前記コイルへ電気的に接続される無線周波数電源と、をさらに備える請求項１３に記載の反応チャンバ。

【請求項15】

前記ライナリングの軸方向における各間隙の長さは、前記コイルの軸方向長さより長く、かつ前記ライナリングの外周面上のコイルの直交射影は、前記ライナリングの軸方向における間隙の２つの端の間に位置決めされる、請求項１４に記載の反応チャンバ。

【請求項16】

請求項１３～請求項１５のいずれか１項に記載の反応チャンバを備える、半導体処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、半導体処理の分野に属し、具体的には、ライナアッセンブリ、反応チャンバおよび半導体処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

マグネトロンスパッタリング物理蒸着（ＰＶＤ）装置は、処理されるべきワークピースを担持するように構成されるベースを内部に備えた反応チャンバを含む。さらに、ターゲットは、ベースより上かつ反応チャンバ内に配置され、プロセスガスを励起してプラズマを発生させるために高周波（ＲＦ）電源と電気的に接続される。さらに、ターゲットより上には支持アッセンブリが配置されて、ターゲットと共に、脱イオン水で満たされる密閉チャンバ本体を形成する。密閉チャンバ本体内には、マグネトロンがさらに配置され、駆動源の作用下でターゲットを走査するために、密閉チャンバ本体外部の駆動源と接続される。

【0003】

マグネトロンスパッタリングＰＶＤのプロセスでは、プロセスガスが反応チャンバに導入され、ＲＦ電源がオンにされ、プロセスガスが励起されてプラズマが発生され、プラズマがターゲットを衝撃し、かつターゲットから逃げる金属原子が処理されるべきワークピース上に堆積される。さらに、ターゲットから逃げる金属原子の一部は、反応チャンバの内壁に堆積され、その結果、反応チャンバが汚染され、これが反応チャンバの耐用寿命および使用コストに影響を与える。

【発明の概要】

【0004】

本開示の一態様によれば、ライナアッセンブリが提供され、かつこれは、接地されたライナリングであって、該ライナリングの周方向に沿って所々に複数の遮蔽ユニットが配置され、該複数の遮蔽ユニットは、ライナリングの内周面とライナリングの外周面との間に形成されかつこれを貫通する間隙であり、かつ該間隙は、内周面から外周面へ向かう方向の所々に配置される複数の第１の通路と、各々が隣接する２つの第１の通路に連通する複数の第２の通路とを含む、接地されたライナリングを含み、かつライナリングの内周面上の、互いに隣接する２つの第１の通路の各々の直交射影は、互いから分離される。

【0005】

本開示の一部の実施形態において、ライナリングは、異なる内径を有する少なくとも２つの入れ子式サブリングを含んでいて、各サブリングは、接地され、間隙に関して言えば、第１の通路は各々、個々のサブリング内に対応して配置される半径方向の貫通孔であり、かつ第２の通路は各々、互いに隣接する２つの個々のサブリング間に対応して配置される環状の間隙である。

【0006】

本開示の一部の実施形態において、各間隙の深さ対幅比は、
Ｂ／Ａ＋Ｃ／Ｄ＞５
を満たし、ここで、Ａは、サブリングの周方向における半径方向貫通孔の幅であり、Ｂは、サブリングの半径方向厚さであり、Ｃは、同一のサブリングにおける互いに隣接する２つの個々の半径方向貫通孔間の中心間距離であり、Ｄは、環状間隙の半径方向厚さである。

【0007】

本開示の一部の実施形態において、同一のサブリングにおける互いに隣接する２つの個々の半径方向貫通孔間の中心間距離は、２ｍｍ以上である。

【0008】

本開示の一部の実施形態において、サブリングの半径方向厚さは、５ｍｍ以下である。
本開示の一部の実施形態において、環状間隙の半径方向厚さは、１０ｍｍ未満である。

【0009】

本開示の一部の実施形態において、サブリングの周方向における半径方向貫通孔の幅は、０．５ｍｍ～１０ｍｍの範囲内である。

【0010】

本開示の一部の実施形態において、間隙の数は、数十である。
本開示の一部の実施形態において、間隙の数は、６０以上である。

【0011】

本開示の一部の実施形態において、互いに隣接する２つの個々のサブリングの間で、一方のサブリングにおける各半径方向貫通孔は、他方のサブリングにおける２つの半径方向貫通孔間の中間位置に対応し、かつ他方のサブリングにおける２つの半径方向貫通孔は、一方のサブリングにおける半径方向貫通孔に隣接する。

【0012】

本開示の一部の実施形態において、各半径方向貫通孔は、サブリングの軸方向に延在する。

【0013】

本開示の一部の実施形態において、各半径方向貫通孔は、サブリングを、サブリングの軸方向へ貫通する。

【0014】

本開示の別の態様によれば、チャンバ本体を含む反応チャンバが提供され、該反応チャンバは、さらに、
チャンバ本体内に配置される、処理されるべきワークピースを担持するためのベースと、
ベースより上、かつチャンバ本体内に配置されるターゲットと、
チャンバ本体の側壁の内側に配置されかつ該内側を囲む上述のライナアッセンブリと、を備える。

【0015】

本開示の一部の実施形態において、反応チャンバは、さらに、
チャンバ本体の側壁の外側に沿って巻回されるコイルと、
コイルへ電気的に接続されるＲＦ電源と、を含む。

【0016】

本開示の一部の実施形態において、ライナリングの軸方向における各間隙の長さは、コイルの軸方向長さより長く、かつライナリングの外周面上のコイルの直交射影は、ライナリングの軸方向における間隙の２つの端の間に位置決めされる。

【0017】

本開示の別の態様によれば、上述の反応チャンバを含む半導体処理装置が提供される。
本開示は、下記のような有益な効果を有する。

【0018】

本開示のライナアッセンブリにおいて、複数の遮蔽ユニット、すなわちライナリング内に形成される間隙、は、ライナリングの周方向に沿って所々に配置され、該間隙は、内周面から外周面へ向かう方向の所々に配置される複数の第１の通路を含み、かつライナリングの内周面上の、互いに隣接する２つの第１の通路の各々の直交射影は、互いから分離される。この方法においては、ライナアッセンブリが反応チャンバへ適用されると、プラズマが間隙を通過することが防止され得、よって、反応チャンバの側壁を保護しかつ該側壁の汚染を防止することができる。

【0019】

本開示の反応チャンバは、上述のライナアッセンブリを採用するものであり、よって、反応チャンバの側壁を保護しかつその汚染を防止することができる。

【0020】

本開示の半導体処理装置は、上述の反応チャンバを採用するものであり、よって、反応チャンバの側壁を保護しかつその汚染を防止することができる。

【0021】

本開示の上述の、および他の目的、特徴および利点は、添付の図面を参照する本開示の実施形態に関する以下の説明から、より明らかとなるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本開示の一実施形態によるライナアッセンブリの断面図である。

【図2】本開示の一実施形態によるライナアッセンブリの半径方向断面図である。

【図3】図２の部分Ｐの拡大図である。

【図4】本開示の一実施形態による、ライナアッセンブリのその軸方向に沿った断面構造図である。

【図5】本開示の一実施形態による、ライナリングの内周面上の、ライナアッセンブリの間隙の第１の通路の直交射影を示す展開平面図である。

【図6】本開示の一実施形態による反応チャンバの断面図である。

【図7】別のマグネトロンスパッタリングＰＶＤ装置の断面図である。

【図8】本開示の一実施形態による、ライナリングの外周面上の、反応チャンバのコイルおよび間隙の直交射影を示す展開平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本開示の目的、技術的ソリューションおよび利点をより明らかにするために、以下、特有の実施形態および図面を参照して、本開示をさらに詳細に説明する。

【0024】

本開示の一実施形態は、図１に示すような、接地されたライナリング３を含むライナアッセンブリを提供する。この実施形態において、ライナリング３は、スプリット構造を有し、かつ具体的には、異なる内径を有する２つの入れ子式サブリング、すなわち第１のサブリング３１および第１のサブリング３１を包囲する第２のサブリング３２、を含み、第１のサブリング３１および第２のサブリング３２は、双方がコネクタ３４を介して接地されている。たとえば、第１のサブリング３１および第２のサブリング３２は、円形リングであって、間に環状の間隙が形成されている。

【0025】

図１におけるＺ方向が各サブリングの軸方向であり、かつＸ－Ｙ平面が各サブリングの半径方向断面に平行な平面であることは、留意されるべきである。

【0026】

図２および図３を参照すると、ライナリング３内に、その周方向に沿った所々に複数の遮蔽ユニットが配置され、各遮蔽ユニットは、内周面（すなわち、第１のサブリング３１の内周面）と外周面（すなわち、第２のサブリング３２の外周面）との間に形成されかつこれを貫通する間隙３０であり、かつ間隙３０は、内周面から外周面へ向かう方向の所々に配置される複数の第１の通路と、各々が隣接する２つの第１の通路に連通する複数の第２の通路とを含む。この実施形態において、間隙３０に関して言えば、第１の通路は、サブリング内に配置される半径方向貫通孔であって、具体的には、第１のサブリング３１内に配置される複数の第１の半径方向貫通孔３０１Ａおよび第２のサブリング３２内に配置される複数の第２の半径方向貫通孔３０２Ａである。第２の通路は、互いに隣接する２つの個々のサブリング間に配置される環状の間隙、すなわち、第１のサブリング３１の外周面と第２のサブリング３２の内周面との間の環状間隙である。第１の半径方向貫通孔３０１Ａは、環状間隙を介して第２の半径方向貫通孔３０２Ａと連通し、よって、第１の半径方向貫通孔３０１Ａ、環状間隙および第２の半径方向貫通孔３０２Ａは、ＲＦエネルギーの供給を可能にする間隙３０を形成する。

【0027】

図４は、この実施形態による第１の半径方向貫通孔３０１Ａのみを示している。図４に示すように、第１の半径方向貫通孔３０１Ａは各々、真っ直ぐな帯形の貫通孔であって、その長さ方向は、Ｚ方向に沿って設定され、すなわち、第１の半径方向貫通孔３０１Ａは、第１のサブリング３１の軸方向に沿って延在する。この方法では、単一の半径方向貫通孔がサブリングの周方向に占有する空間が縮小され、これにより、サブリング内により多くの半径方向貫通孔を追加することができるようになる。実際の用途では、長さ方向をＺ方向と角度を成すように設定する場合もある。さらに、真っ直ぐな貫通孔ではなく、テーパ孔などの他の形状の貫通孔を採用することもできる。第２の半径方向貫通孔３０２Ａの各々の形状および／またはサイズは、第１の半径方向貫通孔３０１Ａのそれと同じであっても、異なってもよい。

【0028】

場合により、第１の半径方向貫通孔３０１Ａは、第１のサブリング３１の一端をその軸方向に貫通する。

【0029】

図５に示すように、平面３３は、ライナリングの内周面（すなわち、第１のサブリング３１の内周面）の展開平面である。間隙３０に関して言えば、ライナリングの内周面（すなわち、第１のサブリング３１の内周面）上の、互いに隣接する２つの個々の第１の通路の直交射影は、互いから分離される。具体的には、第１の半径方向貫通孔３０１Ａの各々の直交射影（図５に点線で示す）と、第２の半径方向貫通孔３０２Ａのうちのいずれかの直交射影（図５に実線で示す）とは、平面３３上で互いから分離され、よって、間隙３０は、迷路構造を構成する。したがって、ライナアッセンブリが反応チャンバに適用されると、間隙３０は、ＲＦエネルギーの供給を確実にすることに加えて、プラズマが、迷路構造を有する間隙３０を通過することを防止し得、これにより、反応チャンバの側壁が汚染から保護される。

【0030】

この実施形態では、ライナリング３０の内周面（すなわち、第１のサブリング３１の内周面であって、その展開表面が平面３３）上の、互いに隣接する２つの個々の第１の通路の直交射影が互いから分離されることは、留意されるべきである。この実施形態において、互いに隣接する２つの個々の第１の通路間の位置関係は、ライナリングの内周面を基準面とした単なる例示である。しかしながら、こうした位置関係を示すために、ライナリング３０の外周面などの他の任意の基準面が使用されてもよい。

【0031】

なお、この実施形態におけるライナリング３は、スプリット構造を有し、すなわち、複数のサブリングで構成される。しかしながら、本開示は、これに限定されない。実際の用途において、ライナリング３は、一体構造に形成される場合もあり、すなわち、単一のリング本体のみから成り、間隙３０に関して言えば、第１および第２の通路の全てが単一のリング体内に配置される。この場合、第２の通路は、もはや互いに隣接する２つの個々のサブリング間の環状間隙ではなく、各々が互いに隣接する２つの個々の第１の通路間に配置される非環状の通路であって、該非環状通路は、ライナリング３の一体構造を確保することの他に、隣接する２つの第１の通路を互いに連通させるだけでよい。

【0032】

上述の説明は、単に例示であって、本実施形態は、これに限定されない。サブリングの数は、２つを超えてもよい。サブリングは、互いに入れ子にされ、よって異なる内径を有する。

【0033】

図３を参照すると、各間隙３０の深さ対幅比は、
Ｂ／Ａ＋Ｃ／Ｄ＞５
を満たし、ここで、Ａは、サブリングの周方向における半径方向貫通孔の幅であり（第１の半径方向貫通孔３０１Ａを一例とする）、Ｂは、サブリングの半径方向厚さであり（第２のサブリング３２を一例とする）、Ｃは、同一のサブリングにおける互いに隣接する２つの個々の半径方向貫通孔間の中心間距離であり（第１の半径方向貫通孔３０１Ａを一例とする）、Ｄは、環状間隙の半径方向厚さ（第１のサブリング３１の外周面と第２のサブリング３２の内周面との間の半径方向距離）である。

【0034】

Ｂ／Ａ＋Ｃ／Ｄとして定義される間隙３０の深さ対幅比は、金属原子の貫入を防止する間隙３０の能力を決定する。深さ対幅比を５より大きく設定することにより、金属原子が間隙３０によって首尾良くブロックされることが保証され得る。

【0035】

サブリングの半径方向厚さＢに関して言えば、サブリングが厚いほど、ライナリング３が重く、反応チャンバの内径が小さくなり、よって、厚さＢは、ライナリング３が重すぎないように、かつ反応チャンバの内径が小さすぎないように、５ｍｍ以下に設定されてもよい。

【0036】

環状間隙の半径方向厚さＤに関して言えば、厚さＤが大きすぎると、プラズマが第１のサブリング３１と第２のサブリング３２との間隙に入りやすくなることを考慮して、厚さＤは、プラズマが第１のサブリング３１と第２のサブリング３２との間隙に入る確率を下げるために、１０ｍｍ未満に設定されてもよい。

【0037】

半径方向貫通孔のサブリング周方向の幅Ａに関して言えば、幅Ａが小さいほど、金属原子が半径方向貫通孔を通過することがより困難であり、よって、幅Ａは、１０ｍｍ未満に設定されてもよく、かつ０．５ｍｍという小値であってもよい。

【0038】

同一のサブリングにおける互いに隣接する２つの個々の半径方向貫通孔間の中心間距離Ｃは、こうしたサブリングにおける半径方向貫通孔の数に関連づけられる。距離Ｃが大きいほど、間隙３０の深さ対幅比が大きくなり、よって、金属原子が間隙３０を通過することは、より困難になる。しかしながら、距離Ｃが大きすぎる場合、同一のサブリングにおける半径方向貫通孔の数に影響が出る。したがって、金属原子をブロックするだけでなく、半径方向貫通孔の数の要件を満たすように、距離Ｃは、２ｍｍ以上となるように設定されてもよい。

【0039】

場合により、間隙３０の数、すなわち同一のサブリングにおける半径方向貫通孔の数、は、ＲＦエネルギーの十分な供給を保証するために、数十、好ましくは６０以上である。

【0040】

実際の用途では、異なるサブリングにおける半径方向貫通孔の数は、同じであっても、同じでなくてもよい。異なるサブリングにおける半径方向貫通孔の数が同じである場合、互いに隣接する２つの個々のサブリングの間で、一方のサブリングにおける各半径方向貫通孔は、他方のサブリングにおける２つの半径方向貫通孔間の中間位置に対応し、他方のサブリングにおける２つの半径方向貫通孔は、一方のサブリングにおける半径方向貫通孔に隣接する。具体的には、図３に示すように、第１のサブリング３１内の第１の半径方向貫通孔３０１Ａは各々、第２のサブリング３２内の２つの第２の半径方向貫通孔３０２Ａ間の中間位置に対応し、２つの第２の半径方向貫通孔３０２Ａは、第１の半径方向貫通孔３０１Ａに隣接する。この方法では、ＲＦエネルギーの均一な供給を保証するために、ＲＦエネルギーが間隙を通過する経路は、同じであってもよく、かつ複数の間隙３０は、ライナリング３の周方向に沿って均一に分布されてもよい。

【0041】

本開示の別の実施形態は、反応チャンバを提供する。図６に示すように、反応チャンバは、チャンバ本体１と、チャンバ本体１内に配置される、処理されるべきワークピース２０を担持するためのベース１０と、ベース１０より上でチャンバ本体１内に配置されるターゲット７と、上述の実施形態により提供されるライナアッセンブリとを含む。

【0042】

たとえば、この実施形態における反応チャンバは、マグネトロンスパッタリングＰＶＤ装置へ適用されることが可能である。

【0043】

ライナアッセンブリは、チャンバ本体１の側壁の内側に配置されて該内側を包囲し、かつターゲット７から逃げる金属原子が反応チャンバの側壁に堆積することを防止するように構成される。

【0044】

この実施形態において、チャンバ本体１の側壁は、上部側壁１１と、下部側壁１２と、底壁１３とを含み、上部側壁１１および下部側壁１２は、チャンバ本体１の軸方向に互いから離れて配置され、かつ絶縁筒１１２を間に配置している。

【0045】

反応チャンバは、さらに、上部電極アッセンブリを含み、これは、プラズマ励起源４と、マグネトロン８と、支持アッセンブリ５とを含む。プラズマ励起源４は、プロセスガスを励起してプラズマを発生させるように構成される。マグネトロン８は、駆動デバイス９へ連接される。ターゲット７は、支持アッセンブリ５の底端へ固定され、かつ支持アッセンブリ５およびターゲット７は、脱イオン水６を入れることに適する密閉チャンバを形成する。マグネトロン８は、密閉チャンバ内に位置決めされ、かつ密閉チャンバ外部の駆動デバイス９へ連接される。処理されるべきワークピース２０の周りには、さらに、処理されるべきワークピース２０をベース１０上のその位置に固定するためのプレスリング１７が配置される。ベース１０は、さらに、ＲＦ電源１６を用いてＲＦ電力を印加する。ベース１０の負バイアス下で、プラズマは、処理されるべきワークピース２０の深孔の底を加速された速度で衝撃することができ、よって、底部に堆積されている金属の一部が深孔の側壁に堆積され、これにより、深孔の側壁の被覆率が高まる。

【0046】

この実施形態で提供されるライナアッセンブリにおいて、第１のサブリング３１の上端は、アダプタ１５を介して上部側壁１１へ固定され、かつ上部側壁１１を介して接地され、かつ第２のサブリング３２の上端は、アダプタ１４を介して上部側壁１１へ固定され、かつ上部側壁１１を介して接地される。サブリングは、アダプタへねじで固定されてもよい。第２のサブリング３２の下端は、内側へ曲げられてベース１０の周縁まで延在し、よって、金属原子がチャンバ本体１の底壁１３上に堆積されることが防止される。

【0047】

図７は、内部に上部ライナ３５と、中間ライナ３６と、下部ライナ３７とを装備した別の反応チャンバを示し、上部ライナ３５および下部ライナ３７は各々、反応チャンバの側壁へ２つのアダプタ１８および１９を介して固定されている。中間ライナ３６内には、コイル２１からのエネルギーが反応チャンバ内へ効率的に結合されることを可能にするスロットが形成されている。スロットに起因して、金属原子は、中間ライナ３６を貫通して反応チャンバ内の絶縁筒１１２上に堆積され得、その結果、反応チャンバの側壁が汚染される。さらに、中間ライナ３６は、浮遊電位を有するように設定され、よって、絶縁体により上部ライナ３５および下部ライナ３７から絶縁される必要がある。金属原子は、絶縁体上にも堆積され得、これにより、絶縁体からその絶縁機能が奪われ、かつコイルのエネルギー結合効率が低減される。

【0048】

図７に示す反応チャンバに対して、この実施形態で提供される反応チャンバは、本開示のライナアッセンブリを採用し、よって、反応チャンバの側壁を保護することができる。反応チャンバ内で処理が実行されると、金属原子は、間隙３０を通過する際に、反応チャンバの側壁の絶縁筒上に堆積するのではなく、第１の通路上に堆積し、よって、反応チャンバの側壁の汚染が防止される。さらに、ライナアッセンブリは、接地され、よって、ライナアッセンブリが浮遊電位を有するように設定しかつライナアッセンブリを他の部品から絶縁する必要はない。従来技術におけるセグメント化された構造および浮遊電位を有するライナアッセンブリと比較して、本開示のライナアッセンブリは、反応チャンバの構造および製造プロセスを単純化して、設備コストを節約する。

【0049】

この実施形態では、反応チャンバのコイル２１とＲＦ電源２２とが補助プラズマ励起源を形成する。コイル２１は、チャンバ本体１の側壁の外側に沿って巻回される。具体的には、たとえば、コイル２１は、絶縁筒１１２の外側に沿って巻回され、かつＲＦ電源２２へ電気的に接続される。

【0050】

この実施形態において、コイル２１は、螺旋状に巻かれた１回巻き、または複数回巻きのコイルから形成されてもよく、かつＲＦ電源２２により供給されるＲＦ電力をチャンバ本体１へ絶縁筒１１２を介して結合するように構成される。絶縁筒１１２は、チャンバ本体１の一部として、チャンバ本体１の内部に高真空度を達成し、かつコイル２１からのエネルギーがチャンバ本体１へと結合されることを可能にするように構成される。

【0051】

あるプロセスでは、アルゴンなどのプロセスガスがチャンバ本体１内へ導入されると、プロセスガスを励起してプラズマを発生させることができる上部電極アッセンブリのプラズマ励起源４に加えて、コイル２１からのエネルギーも、絶縁筒１１２およびライナアッセンブリを介してチャンバ本体１内へ結合された後に、第２のプラズマを発生させるべくアルゴンを励起することができる。ベース１０の負バイアス下で、第２のプラズマは、処理されるべきワークピース２０の深孔の底における膜を加速された速度で衝撃し、よって、深孔の底部に堆積されている金属の一部が深孔の２つの側壁に堆積され、これにより、深孔の側壁の被覆率が高まる。

【0052】

この実施形態では、ライナアッセンブリ内の各間隙がプラズマを遮断する機能を有することから、間隙が反応チャンバの側壁の保護を達成できる限り、比較的多くの間隙を配置することが可能である。多数の間隙により、ライナアッセンブリにより引き起こされる渦電流損失を大幅に低減することができ、かつ、ライナアッセンブリが複数のサブリングを含みかつ接地されている場合でも、コイル２１からのエネルギーのより多くが反応チャンバのチャンバ本体１に入れることを確実にし得、これにより、エネルギー結合効率が高まる。さらに、エネルギー結合効率は、不変に保持されることが可能であって、プロセスの実行時に低下しない。

【0053】

反応チャンバ内のライナアッセンブリに関して、半径方向貫通孔のサブリング周方向における幅Ａ、および同一のサブリングにおける互いに隣接する２つの個々の半径方向貫通孔間の中心間距離Ｃは、ターゲットの異なる材料に従って異なる値に設定されることが可能である。異なる材料のターゲットは、異なる粘性係数を有し、よって、間隙３０を通過する能力が異なり、かつ粘性係数が低い金属原子ほど、間隙３０をより容易に通過して絶縁筒１１２に堆積されることが可能である。タンタル（Ｔａ）を例にとると、Ｔａは、極めて低い粘性係数を有することから、幅Ａは、２ｍｍ未満であるべきであり、かつ距離Ｃは、２０ｍｍより大きいものであるべきである。銅は、Ｔａより高い粘度係数を有し、よって、幅Ａは、５ｍｍ未満であるべきであり、かつ距離Ｃは、１０ｍｍより大きいものであるべきである。

【0054】

この実施形態において、ライナアッセンブリの材料は、Ａｌまたはステンレス鋼などの金属材料であってもよい。図８に示すように、平面３３は、ライナリングの内周面（すなわち、第１のサブリング３１の内周面）の展開平面である。平面３３上のコイル２１の直交射影は、エリア３３２内に位置決めされ、かつ平面３３上の第１のサブリング３１における第１の半径方向貫通孔３０１Ａの直交射影および第２のサブリング３２の第２の半径方向貫通孔３０２Ａの直交射影は、エリア３３１内に位置決めされる。各半径方向貫通孔の各サブリングの軸方向の長さは、コイル２１の軸方向長さより長く、かつ平面３３上のコイル２１の直交射影は、各半径方向貫通孔のサブリングの軸方向の両端間に位置決めされる。したがって、ライナアッセンブリに起因する渦電流損失を低減し、かつエネルギー結合効率を向上させることができる。

【0055】

上述の説明は、単に例示であって、本実施形態は、これに限定されない。反応チャンバのライナアッセンブリが３つ以上のライナを含む場合、ライナは全て、対応するアダプタを介して上部シリンダへ固定されることにより接地される。

【0056】

本開示のさらに別の実施形態は、半導体処理装置を提供し、これは、たとえば、マグネトロンスパッタリングＰＶＤ装置であってもよい。半導体処理装置は、上述の実施形態に設けられる反応チャンバを含み、かつＣｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌおよびこれらに類似するもの製の物質および膜の製造に使用される。

【0057】

「上部（ｕｐｐｅｒ）」、「下部（ｌｏｗｅｒ）」、「前（ｆｒｏｎｔ）」、「後（ｂａｃｋ）」、「左（ｌｅｆｔ）」および「右（ｒｉｇｈｔ）」などの、実施形態において方向を示すために使用される用語は、単に図面を参照した方向を示すものであって、本開示の保護範囲を限定する意図のないことは、留意されるべきである。諸図面を通じて、同一のエレメントは、同一の、または類似の参照数字によって表されている。本開示内容に誤解が生じ得る場合、従来の構造または設定の説明は省略している。

【0058】

図面におけるコンポーネントの形状およびサイズは、実際のサイズおよび比率を反映したものではなく、単に本開示の実施形態を例示するためのものである。さらに、特許請求の範囲における括弧内の参照数字はいずれも、特許請求の範囲を限定するものとみなされてはならない。

【0059】

別段の指摘のない限り、明細書本文および添付の特許請求の範囲において提供される数値パラメータは、本開示により達成される必要な特性に従って変わり得る近似値である。具体的には、明細書本文および特許請求の範囲における成分の含有量または反応条件を表す全ての数字は、全ての状況において、「約（ａｂｏｕｔ）」という語により修飾されていることは、理解されるべきである。概して、数字は、実施形態によっては、指定される数の±１０％、±５％、±１％または±０．５％の変動幅が含まれることを意味する。

【0060】

さらに、「を含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」という用語は、特許請求の範囲に列挙されていないエレメントまたはステップを排除しない。エレメントに先行する「１つの（ａまたはａｎ）」という用語は、そのようなエレメントが複数存在することを排除しない。

【0061】

明細書本文および特許請求の範囲における「第１の（ｆｉｒｓｔ）」、「第２の（ｓｅｃｏｎｄ）」および「第３の（ｔｈｉｒｄ）」などの序数詞は、対応するエレメントを修飾するように意図されるものであって、修飾されるエレメントが何らかの序数を有することを含意する、または示すものではない。さらに、序数詞は、エレメントの順序、またはエレメントの製造プロセスの順序を示すものではなく、単に、同じ名前を有する２つのエレメントを区別するためのものである。

【0062】

同様に、本開示を単純化しかつ本開示の１つまたは複数の態様の理解を助けるために、本開示の例示的実施形態に関する上述の説明において、本開示の技術的特徴が、時には単一の実施形態、図面またはその説明に纏められていることは、理解されるべきである。しかしながら、本開示の方法は、特許請求される開示内容が各請求項において明示的に記録されているものより多い特徴を必要とするという意図を反映するものとして解釈されるべきではない。より正確には、添付の特許請求の範囲に反映されているように、開示されている態様は、先に開示された単一の実施形態に記載の全ての技術的特徴より少ない。したがって、詳細な説明による特許請求の範囲は、これにより詳細な説明に明示的に組み込まれ、各請求項自体は、本開示の単一の実施形態と見なされる。

【0063】

さらに、本開示の目的、技術的ソリューションおよび有益な効果は、上述の特有の実施形態によって詳細に示されている。しかしながら、これまでに述べた内容が、単に本開示の特有の実施形態であって、本開示を限定する意図のないことは、理解されるべきである。本開示の精神および原理の範囲内で行われるあらゆる変更、等価および改良は、本開示の保護の範囲に含まれるべきものである。

【符号の説明】

【0064】

１ チャンバ本体
１１ 上部側壁
１２ 下部側壁
１３ 底壁
１１２ 絶縁筒
１４、１５、１８、１９ アダプタ
２ 補助プラズマ励起源
２１ コイル
２２ ＲＦ電源
３ ライナリング
３１ 第１のサブリング
３２ 第２のサブリング
３０１Ａ 第１の半径方向貫通孔
３０２Ａ 第２の半径方向貫通孔
３０ 間隙
３３ 平面
３３１、３３２ エリア
３４ コネクタ
３５ 上部ライナ
３６ 中間ライナ
３７ 下部ライナ
４ プラズマ励起源
５ 支持アッセンブリ
６ 脱イオン水
７ ターゲット
８ マグネトロン
９ 駆動デバイス
１０ ベース
２０ 処理されるべきワークスペース
１６ ＲＦ電源
１７ プレスリング
Ｐ 部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【国際調査報告】