知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドの特許一覧
特表2024-533168物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバ用のシャッタディスク
(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】2024-09-12
(54)【発明の名称】物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバ用のシャッタディスク
(51)【国際特許分類】
C23C 14/00 20060101AFI20240905BHJP
【ＦＩ】
C23C14/00 B
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024513951
(86)(22)【出願日】2022-09-01
(85)【翻訳文提出日】2024-03-01
(86)【国際出願番号】 US2022042309
(87)【国際公開番号】W WO2023034480
(87)【国際公開日】2023-03-09
(31)【優先権主張番号】63/240,674
(32)【優先日】2021-09-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/900,318
(32)【優先日】2022-08-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【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】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(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】100067013
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 文昭
(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】100141553
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 信彦
(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】ワン ジヨン
(72)【発明者】
【氏名】チョン ハルバート
(72)【発明者】
【氏名】ワイソク イレーナ エイチ
(72)【発明者】
【氏名】レイ ジャンシン
(72)【発明者】
【氏名】ワン ロンジュン
(72)【発明者】
【氏名】ジョウ レイ
(72)【発明者】
【氏名】サヴァンダイア キランクマール ニーラサンドラ
(72)【発明者】
【氏名】レディー スンダラパンディアン ラマリンガ ヴィジャヤラクシュミ
【テーマコード（参考）】
4K029
【Ｆターム（参考）】
4K029AA06
4K029AA24
4K029BA34
4K029BD01
4K029CA05
4K029CA13
4K029DA04
4K029DA08
4K029DA09
4K029DA10
4K029DA12
4K029DC02
4K029DC20
4K029DC24
4K029DC25
4K029DC34
4K029DC35
4K029DC45
4K029FA05
4K029FA09
4K029JA06
(57)【要約】
方法および装置は、物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバ内で処理される基板の欠陥を低減する。いくつかの実施形態では、プロセスチャンバの内部容積部に配設されたプロセスキットを洗浄するための方法は、ＰＶＤチャンバの基板支持体上に非スパッタリングシャッタディスクを位置づけることと、ＰＶＤチャンバの内部容積部に配された酸素含有洗浄ガスにエネルギーを与えて、炭素系材料と反応するプラズマを作り出すことと、炭素系材料が付着したプロセスキットをプラズマに曝露させながら加熱して、プロセスキットに付着した炭素系材料の少なくとも一部を除去することとを含む。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバの内部容積部に配設されたプロセスキットを洗浄するための方法であって、前記ＰＶＤチャンバの基板支持体上に非スパッタリングシャッタディスクを位置づけることと、
前記ＰＶＤチャンバの前記内部容積部に配された酸素含有洗浄ガスにエネルギーを与えて、炭素系材料と反応するプラズマを作り出すことと、
炭素系材料が付着した前記プロセスキットを、前記プラズマに曝露させながら加熱して、前記プロセスキットに付着した前記炭素系材料の少なくとも一部を除去することと
を含む、方法。
【請求項2】
前記プラズマが酸素（Ｏ）ラジカルを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記シャッタディスクが、少なくとも９９．９９％のケイ素である、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記シャッタディスクが、約１：１のケイ素とアルミニウムの比をもつケイ素とアルミニウムの合金である、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記シャッタディスクが、マイクロインチ単位で約４００Ｒａより大きい粗さをもつ少なくとも１つの表面を有する、請求項１～４のいずれかに記載の方法。
【請求項6】
ガス供給部を介して、前記洗浄ガスを前記内部容積部に供給し、前記ＰＶＤに結合された高周波（ＲＦ）電源を使用して前記洗浄ガスにエネルギーを与えて、前記プラズマを作り出すこと、前記ガス供給部を介して、前記洗浄ガスを前記内部容積部に供給し、前記ＰＶＤチャンバに結合されたＤＣ電源を使用して前記洗浄ガスにエネルギーを与えて、前記プラズマを作り出すこと、
前記ガス供給部を介して、前記洗浄ガスを前記内部容積部に供給し、前記ＰＶＤチャンバに結合されたマイクロ波電源を使用して前記洗浄ガスにエネルギーを与えて、前記プラズマを作り出すこと、または
前記ＰＶＤチャンバに結合された遠隔プラズマ源を介して、前記プラズマを前記内部容積部に供給すること
のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項１～４のいずれかに記載の方法。
【請求項7】
前記ＰＶＤチャンバに結合された直流（ＤＣ）電源を使用して、パルスＤＣを、前記ＰＶＤチャンバの洗浄の前または後に、物理的気相堆積のために前記ＰＶＤチャンバ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に供給することをさらに含む、請求項１～４のいずれかに記載の方法。
【請求項8】
前記プロセスキットが、上部部分および下部部分を有する円筒状本体を有するシールドと、
前記ＰＶＤチャンバの壁で支持されるように構成され、前記シールドを支持するための載置面を有するアダプタセクションと、
前記アダプタセクションに結合され、前記シールドを加熱するために前記ＰＶＤチャンバの少なくとも１つの電源に電気的に結合されるように構成されたヒータと
を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記スパッタリングターゲットを第１の温度に維持することと、前記プロセスキットの前記シールドを前記第１の温度よりも高い第２の温度に加熱することと
をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
プロセッサによって実行されたときに物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバの内部容積部に配設されたプロセスキットを洗浄するための方法を実行する命令を格納した非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体であって、前記方法が、前記ＰＶＤチャンバの基板支持体上に非スパッタリングシャッタディスクを位置づけることと、
前記ＰＶＤチャンバの前記内部容積部に配された酸素含有洗浄ガスにエネルギーを与えて、炭素系材料と反応するプラズマを作り出すことと、
炭素系材料が付着した前記プロセスキットを、前記プラズマに曝露させながら加熱して、前記プロセスキットに付着した前記炭素系材料の少なくとも一部を除去することと
を含む、非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体。
【請求項11】
前記プラズマが酸素（Ｏ）ラジカルを含む、請求項１０に記載の非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体。
【請求項12】
前記シャッタディスクが、少なくとも９９．９９％のケイ素である、請求項１０に記載の非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体。
【請求項13】
前記シャッタディスクが、約１：１のケイ素とアルミニウムの比をもつケイ素とアルミニウムの合金である、請求項１０に記載の非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体。
【請求項14】
前記シャッタディスクが、マイクロインチ単位で約４００Ｒａより大きい粗さをもつ少なくとも１つの表面を有する、請求項１０～１３のいずれかに記載の非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体。
【請求項15】
前記プロセスキットが、上部部分および下部部分を有する円筒状本体を有するシールドと、
前記ＰＶＤチャンバの壁で支持されるように構成され、前記シールドを支持するための載置面を有するアダプタセクションと、
前記アダプタセクションに結合され、前記シールドを加熱するために前記ＰＶＤチャンバの少なくとも１つの電源に電気的に結合されるように構成されたヒータと
を含む、請求項１０～１３のいずれかに記載の非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体。
【請求項16】
基板を処理するための物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバであって、前記ＰＶＤチャンバ内の内部容積部を少なくとも部分的に画定するチャンバ壁と、
前記内部容積部の上部セクションに配設された炭素系スパッタリングターゲットと、
前記スパッタリングターゲットの下方で基板を支持するための支持面を有する基板支持体を含むペデスタルと、
前記内部容積部内にプラズマを形成するためにスパッタガスにエネルギーを与えるように構成された電源と、
前記スパッタリングターゲットおよび前記基板支持体を囲むプロセスキットと、
前記ＰＶＤチャンバの前記基板支持体に位置づけることができるシャッタディスクであり、前記シャッタディスクが、酸素系プラズマと反応しないかまたは実質的に反応しないシャッタディスク材料で形成される、シャッタディスクと
を含む、ＰＶＤチャンバ。
【請求項17】
前記シャッタディスク材料が、少なくとも９９．９９％のケイ素である、請求項１６に記載のＰＶＤチャンバ。
【請求項18】
前記シャッタディスク材料が、約１：１のケイ素とアルミニウムの比をもつケイ素とアルミニウムの合金である、請求項１６に記載のＰＶＤチャンバ。
【請求項19】
前記シャッタディスクが、マイクロインチ単位で約４００Ｒａより大きい粗さをもつ少なくとも１つの表面を有する、請求項１６～１８のいずれかに記載のＰＶＤチャンバ。
【請求項20】
前記プロセスキットが、上部部分および下部部分を有する円筒状本体を有するシールドと、
前記ＰＶＤチャンバの壁で支持されるように構成され、前記シールドを支持するための載置面を有するアダプタセクションと、
前記アダプタセクションに結合され、前記シールドを加熱するために前記ＰＶＤチャンバの少なくとも１つの電源に電気的に結合されるように構成されたヒータと
を含む、請求項１６～１８のいずれかに記載のＰＶＤチャンバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本原理の実施形態は、一般に、半導体基板の半導体処理に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体プロセスチャンバは、ペデスタルを損傷する可能性があるプロセスの間ペデスタルを保護するために、シャッタディスクを組み込むことができる。シャッタディスクは、一般に、シャッタディスクの耐用寿命を延ばすために、金属材料で形成される。しかしながら、発明者らは、物理的気相堆積（ＰＶＤ）プロセスなどのいくつかのプロセス中に、シャッタディスクが、実際には、材料をチャンバの処理容積部にスパッタリングし、それが、チャンバの付加的な汚染と、処理されたウエハにおける後続の欠陥とを引き起こすことがあることを観察した。
【0003】
したがって、発明者らは、シャッタディスクのスパッタリングおよびＰＶＤチャンバの汚染を低減または排除する改善されたプロセスおよび装置を提供した。
【発明の概要】
【0004】
スパッタディスクからのＰＶＤチャンバの汚染を低減し、ウエハ欠陥を低減するための方法および装置が、本明細書で提供される。
【0005】
いくつかの実施形態では、プロセスチャンバの内部容積部に配設されたプロセスキットを洗浄するための方法は、ＰＶＤチャンバの基板支持体上に非スパッタリングシャッタディスク、またはいくつかの実施形態ではケイ素シャッタディスクを位置づけることと、ＰＶＤチャンバの内部容積部に配された酸素含有洗浄ガスにエネルギーを与えて、炭素系材料と反応するプラズマを作り出すことと、炭素系材料が付着したプロセスキットをプラズマに曝露させながら加熱して、プロセスキットに付着した炭素系材料の少なくとも一部を除去することとを含む。
【0006】
いくつかの実施形態では、プロセスチャンバの内部容積部に配設されたプロセスキットを洗浄するための方法は、プラズマ気相堆積（ＰＶＤ）チャンバの基板支持体上に非スパッタリングシャッタディスク、またはいくつかの実施形態ではケイ素シャッタディスクを位置づけることと、ＰＶＤチャンバの内部容積部に配された酸素含有洗浄ガスにエネルギーを与えて、約７．５×１０-10Ｔｏｒｒ未満の超高真空（ＵＨＶ）においてプラズマを作り出すことであり、洗浄ガスが炭素系材料と反応する、プラズマを作り出すことと、ＰＶＤチャンバのプロセスキットをプラズマに曝露させながら加熱することと、ＰＶＤチャンバのプロセスキットに付着した炭素系堆積材料の少なくとも一部を除去することとを含む。
【0007】
いくつかの実施形態では、この方法は、プラズマが酸素（Ｏ）ラジカルを含むこと、シャッタディスク材料が、少なくとも９９．９９％のケイ素であること、シャッタディスク材料が、約１：１のケイ素とアルミニウムの比をもつケイ素とアルミニウムの合金であること、シャッタディスクが、マイクロインチ単位で約４００Ｒａより大きい粗さをもつ少なくとも１つの表面を有すること、ガス供給部を介して、洗浄ガスを内部容積部に供給し、ＰＶＤに結合された高周波（ＲＦ）電源を使用して洗浄ガスにエネルギーを与えて、プラズマを作り出すこと、ガス供給部を介して、洗浄ガスを内部容積部に供給し、ＰＶＤチャンバに結合されたＤＣ電源を使用して洗浄ガスにエネルギーを与えて、プラズマを作り出すこと、ガス供給部を介して、洗浄ガスを内部容積部に供給し、ＰＶＤチャンバに結合されたマイクロ波電源を使用して洗浄ガスにエネルギーを与えて、プラズマを作り出すこと、またはＰＶＤチャンバに結合された遠隔プラズマ源を介して、プラズマを内部容積部に供給すること、ＰＶＤチャンバに結合された直流（ＤＣ）電源を使用して、パルスＤＣを、ＰＶＤチャンバの洗浄の前または後に、物理的気相堆積のためにＰＶＤチャンバの内部容積部に配設されたスパッタリングターゲットに供給すること、プロセスキットが、上部部分および下部部分を有する円筒状本体を有するシールドと、ＰＶＤチャンバの壁で支持されるように構成され、シールドを支持するための載置面を有するアダプタセクションと、アダプタセクションに結合され、シールドを加熱するためにＰＶＤチャンバの少なくとも１つの電源に電気的に結合されるように構成されたヒータとを含むことができること、および／またはスパッタリングターゲットを第１の温度に維持することおよびプロセスキットのシールドを第１の温度よりも高い第２の温度に加熱することのうちの少なくとも１つをさらに含むことができる。
【0008】
いくつかの実施形態では、プロセッサによって実行されたときに物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバの内部容積部に配設されたプロセスキットを洗浄するための方法を実行する命令を格納した非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体。この方法は、本明細書に開示される実施形態のいずれかに記載されている通りであり得る。いくつかの実施形態では、この方法は、ＰＶＤチャンバの基板支持体上に非スパッタリングシャッタディスク、またはいくつかの実施形態ではケイ素シャッタディスクを位置づけることと、ＰＶＤチャンバの内部容積部に配された酸素含有洗浄ガスにエネルギーを与えて、炭素系材料と反応するプラズマを作り出すことと、炭素系材料が付着したプロセスキットをプラズマに曝露させながら加熱して、プロセスキットに付着した炭素系材料の少なくとも一部を除去することとを含む。いくつかの実施形態では、この方法は、プラズマ気相堆積（ＰＶＤ）チャンバの基板支持体上に非スパッタリングシャッタディスク、またはいくつかの実施形態ではケイ素シャッタディスクを位置づけることと、ＰＶＤチャンバの内部容積部に配された酸素含有洗浄ガスにエネルギーを与えて、約７．５×１０-10Ｔｏｒｒ未満の超高真空（ＵＨＶ）においてプラズマを作り出すことであり、洗浄ガスが炭素系材料と反応する、プラズマを作り出すことと、ＰＶＤチャンバのプロセスキットをプラズマに曝露させながら加熱することと、ＰＶＤチャンバのプロセスキットに付着した炭素系堆積材料の少なくとも一部を除去することとを含む。
【0009】
いくつかの実施形態では、この方法は、プラズマが酸素（Ｏ）ラジカルを含むこと、シャッタディスク材料が、少なくとも９９．９９％のケイ素であること、シャッタディスク材料が、約１：１のケイ素とアルミニウムの比をもつケイ素とアルミニウムの合金であること、シャッタディスクが、マイクロインチ単位で約４００Ｒａより大きい粗さをもつ少なくとも１つの表面を有すること、および／またはプロセスキットが、上部部分および下部部分を有する円筒状本体を有するシールドと、ＰＶＤチャンバの壁で支持されるように構成され、シールドを支持するための載置面を有するアダプタセクションと、アダプタセクションに結合され、シールドを加熱するためにＰＶＤチャンバの少なくとも１つの電源に電気的に結合されるように構成されたヒータとを含むことのうちの１つまたは複数をさらに含むことができる。
【0010】
いくつかの実施形態では、基板を処理するための物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバは、プロセスチャンバ内の内部容積部を少なくとも部分的に画定するチャンバ壁と、内部容積部の上部セクションに配設された炭素系スパッタリングターゲットと、スパッタリングターゲットの下方で基板を支持するための支持面を有する基板支持体を含むペデスタルと、内部容積部にプラズマを形成するためにスパッタガスにエネルギーを与えるように構成された電源と、スパッタリングターゲットおよび基板支持体を囲むプロセスキットと、ＰＶＤチャンバの基板支持体上に位置づけることができるシャッタディスクであり、シャッタディスクが、酸素系プラズマ、例えば、約７．５×１０-10Ｔｏｒｒ未満の超高真空（ＵＨＶ）における酸素系プラズマと反応しないかまたは実質的反応しないシャッタディスク材料で形成される、シャッタディスクとを含むことができる。
【0011】
いくつかの実施形態では、ＰＶＤチャンバは、シャッタディスク材料が、少なくとも９９．９９％のケイ素であること、シャッタディスク材料が、約１：１のケイ素とアルミニウムの比をもつケイ素とアルミニウムの合金であること、シャッタディスクが、マイクロインチ単位で約４００Ｒａより大きい粗さをもつ少なくとも１つの表面を有すること、および／またはプロセスキットが、上部部分および下部部分を有する円筒状本体を有するシールドと、ＰＶＤチャンバの壁で支持されるように構成され、シールドを支持するための載置面を有するアダプタセクションと、アダプタセクションに結合され、シールドを加熱するためにＰＶＤチャンバの少なくとも１つの電源に電気的に結合されるように構成されたヒータとを含むことのうちの１つまたは複数をさらに含むことができる。
【0012】
他のおよびさらなる実施形態を以下に開示する。
【0013】
上述で簡潔に要約し、以下でより詳細に論じる本原理の実施形態は、添付の図面に示す本原理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。しかしながら、添付の図面は、原理の典型的な実施形態のみを示しており、したがって、この原理が他の等しく効果的な実施形態を受け入れることができるため、範囲の限定と考えられるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本開示のいくつかの実施形態によるプロセスチャンバの概略側面図である。
【図2】本開示のいくつかの実施形態によるプロセスキットの概略断面図である。
【図3】本開示のいくつかの実施形態による、基板を処理するように構成されたプロセスキットを洗浄するための方法の図である。
【図4】本開示のいくつかの実施形態による部分的なプロセスチャンバの概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
理解を容易にするために、同一の参照番号が、可能であれば、図に共通する同一の要素を指定するために使用されている。図は、縮尺通りに描かれておらず、明確にするために簡単化されている場合がある。ある実施形態の要素および特徴は、さらなる詳述なしに、他の実施形態に有益に組み込むことができる。
【0016】
本方法および装置は、プラズマ気相堆積（ＰＶＤ）プロセスチャンバで使用するための非スパッタリング材料から形成されたシャッタディスクを提供する。非スパッタリングシャッタディスクは、限定はしないが、インパルスＰＶＤ炭素エッチングチャンバなどのＰＶＤチャンバの欠陥状態性能（ｄｅｆｅｃｔｉｖｉｔｙ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）を改善する。非スパッタリングシャッタディスクは、エッチングプロセスと、さらに堆積プロセスとの両方によって引き起こされる汚染および欠陥を大幅に抑制する。本原理の方法および装置は、シャッタディスクが炭素系材料堆積プロセスなどにおいて酸素含有ガスに基づくプラズマに曝露されることがあるインシトゥエッチングプロセスの環境で利用することができる。
【0017】
基板のＰＶＤ処理中に、ＰＶＤチャンバは、スパッタされた材料を堆積させ、スパッタされた材料は、プラズマを囲むすべての構成要素に膜を形成する可能性がある。経時的に、ＰＶＤチャンバに一般に設けられているプロセスキットシールドに、望ましくない堆積材料が形成する可能性がある。スパッタされた材料がプロセスキットシールドに堆積されることは常識であるが、そのようなスパッタされた材料は、粒子を落とすことがあり、それは、ＰＶＤ中に使用されるスパッタリングターゲットを損傷する可能性があり、および／または処理されている基板を汚染する可能性がある。プロセスキットシールドの保守は、一般に、多数の構成要素を含むことがあるプロセスキットシールドをＰＶＤチャンバから取り外すことと、プロセスキットシールドを当初の状態に化学的にエッチングすることと、プロセスキットシールドを再使用できるようにプロセスキットシールドを再設置することとを含む。そのようなプロセスが、多くの時間を要し、労力を要し、コストがかかり、チャンバ休止時間を望ましくなく増加させることがある。
【0018】
プロセスキットシールドの時間と費用がかかる除去を楽にするために、インシトゥ洗浄プロセスを使用し、それによって、プラズマエッチング洗浄プロセスを使用してプロセスキットシールドを洗浄することができる。エッチングプロセスは、プロセスキットシールド上のスパッタリング蓄積物を取り除くのに役立つ。エッチングプロセスは、表面から材料を取り除くので、基板支持体の表面は、洗浄プロセスの間保護されなければならず、さもなければ、基板支持体の上面は、エッチングによって損傷を受けることになる。エッチング中の基板支持体の上面への損傷を防止するために、シャッタディスクが、基板支持体の上面の上方に位置づけられる。しかしながら、発明者らは、エッチングプロセスが、シャッタディスクからの材料をＰＶＤチャンバ内に放出させ、汚染が、その後に処理される基板の欠陥を増加させ、それが、歩留りを低下させることを観察した。
【0019】
ＰＶＤ炭素堆積チャンバ用の従来のシャッタディスクは、チタンなどの金属材料で製作されている。エッチングプロセス中に、チタンは、物理的にスパッタリングオフされ、プロセスキャビティの内側に沈降する。次いで、後続の堆積プロセス中に、チタンは、基板表面で凝集する傾向があり、欠陥問題を引き起こす。本原理の非スパッタリングシャッタディスクにより、チタン汚染は低減または排除され、汚染によって引き起こされる欠陥は実質的に低減される。いくつかの実施形態では、非スパッタリングシャッタディスクは、ケイ素シャッタディスクである。本明細書で使用するケイ素シャッタディスクは、少なくとも約５０％がケイ素であるシャッタディスクを指す。いくつかの実施形態では、非スパッタリングシャッタディスクは、「純粋な」ケイ素材料から形成される。本明細書で使用する「純粋な」は、シャッタディスクが少なくとも９９．９９％の指示材料を含むことを示す。いくつかの実施形態では、非スパッタリングシャッタディスク１２２は、ケイ素とアルミニウムをベースにした合金材料などで形成される。いくつかの実施形態では、合金は、約５０％のケイ素と約５０％のアルミニウムとから形成することができる。本明細書で使用する「非スパッタリングシャッタディスク」は、酸素系プラズマなどの洗浄プラズマ（例えば、洗浄プロセス中に使用されるプラズマ）と反応しないかまたは実質的に反応せず、シャッタディスクの近くに形成されたそのようなプラズマに応じてシャッタディスク材料をＰＶＤチャンバに放出することがない材料で形成されたシャッタディスクを指す。したがって、非スパッタリングシャッタディスクは、本明細書で説明するように、炭素洗浄プロセス、例えば、酸素プラズマベース洗浄プロセスなどの洗浄プロセス中に形成されるプラズマと反応しないかまたは実質的に反応しない材料で製作される。
【0020】
ケイ素シャッタディスクは、金属シャッタディスクと比較していくつかの利点がある。スパッタディスクに由来するＰＶＤチャンバの金属汚染レベルは、実質的に低減され、例えばチタン粒子などの金属欠陥の数および深刻さが実質的に低減され、欠陥性能（ｄｅｆｅｃｔ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）が劇的に改善され、シャッタディスクのコストが実質的に低減される。発明者らは、シャッタディスクに使用されたときのケイ素材料が石英などのような誘電体材料より性能が優れていることを見いだした。ケイ素シャッタディスクは、「キラー」欠陥に関して石英シャッタディスクよりもはるかに良好な性能を有する。本明細書で使用する「キラー」欠陥は、基板の使用を妨げ、所与のプロセスに対する基板歩留りを低下させる欠陥である。いくつかの実施形態では、ケイ素シャッタディスクは、金属シャッタディスクと同様の寸法をもつ高純度ケイ素から製作される。エッチング洗浄プロセスおよび／またはペーストもしくはチャンバコンディションプロセスの間、ケイ素シャッタディスクは、保護として基板支持体の上に位置づけられる。炭素または窒化炭素などの堆積されたままの状態の材料が、エッチング洗浄プロセス中にエッチング除去される。エッチング洗浄プロセスは、ケイ素シャッタディスク上の炭素および／または窒化炭素の蓄積物がプロセスキットの寿命の全体にわたって残らないように十分に徹底されており、それにより、プロセスキットのメンテナンスコストおよびダウンタイムが実質的に減少する。
【0021】
図１は、本開示のいくつかの実施形態による非スパッタリングシャッタディスクを組み込むことができるプロセスチャンバ１００（例えば、ＰＶＤチャンバ）の概略側面図を示す。プロセスチャンバ１００は、内部容積部１０８（プロセス容積部／空洞）を密閉するチャンバ壁１０６を含む。チャンバ壁１０６は、側壁１１６、底壁１２０、およびリッド１２４を含む。プロセスチャンバ１００は、スタンドアロンチャンバ、または様々なチャンバ間で基板１０４を移送する基板移送機構によって接続された、相互接続されたチャンバのクラスタを有するマルチチャンバプラットホーム（図示せず）の一部とすることができる。プロセスチャンバ１００は、基板１０４上に材料をスパッタ堆積させることができるＰＶＤチャンバとすることができる。スパッタ堆積に適する材料の非限定的な例には、炭素および／または窒化炭素などのうちの１つまたは複数が含まれる。
【0022】
プロセスチャンバ１００は、基板１０４を支持するためのペデスタル１３４を含む基板支持体１３０を含む。ペデスタル１３４の基板支持面１３８は、処理中に基板１０４を受け取り支持する。ペデスタル１３４は、静電チャックまたはヒータ（電気抵抗加熱器、熱交換器、または他の適切な加熱デバイスなど）を含むことができる。基板１０４は、プロセスチャンバ１００の側壁１１６の基板ローディング入口１４３を通してプロセスチャンバ１００に導入され、基板支持体１３０上に配置され得る。支持リフト機構によって基板支持体１３０を上昇または下降させることができ、ロボットアームによって基板１０４を基板支持体１３０に配置する間に、リフトフィンガアセンブリを使用して、基板１０４を基板支持体１３０上に上昇または下降させることができる。ペデスタル１３４は、バイアスをかけることができ、プラズマ動作中、電気的に浮遊電位に維持するか、または接地することができる。例えば、いくつかの実施形態では、ペデスタル１３４は、以下でより詳細に説明するように、所与の電位にバイアスをかけることができ、その結果、プロセスキットの洗浄プロセス中に、ＲＦ電源１７０は、１つまたは複数のガス（例えば、洗浄ガス）に点火して、イオンおよびラジカルを含むプラズマを作り出すことができ、そのプラズマは、プロセスキット上に堆積された１つまたは複数の材料と反応するために使用することができる。
【0023】
ペデスタル１３４は、スパッタリングターゲット１４０のスパッタリング面１３９と実質的に平行な面を有する基板支持面１３８を有する。スパッタリングターゲット１４０は、熱伝導性とすることができるバッキング板１４２に、１つまたは複数の適切な取り付けデバイス、例えば、はんだ接合を使用して取り付けられたスパッタリングプレート１４１を含む。スパッタリングプレート１４１は、基板１０４上にスパッタされるべき材料を含む。バッキング板１４２は、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、銅－クロム、または銅－亜鉛などの金属から製作される。バッキング板１４２は、スパッタリングプレート１４１とバッキング板１４２の両方で形成されたスパッタリングターゲット１４０に発生した熱を放散するために十分に高い熱伝導率を有する材料から製作することができる。熱は、スパッタリングプレート１４１およびバッキング板１４２に生じる渦電流から、さらに、スパッタリングターゲット１４０のスパッタリング面１３９上へのプラズマからの高エネルギーイオンの衝撃から発生する。バッキング板１４２により、スパッタリングターゲット１４０で発生した熱を、周囲の構造に、あるいはバッキング板１４２の裏に取り付けるかまたはバッキング板１４２内に配設することができる熱交換器に放散することが可能である。例えば、バッキング板１４２は、チャネル（図示せず）を含み、その中で伝熱流体を循環させることができる。バッキング板１４２の適切に高い熱伝導率は、少なくとも約２００Ｗ／ｍＫ、例えば、約２２０～約４００Ｗ／ｍＫである。そのような熱伝導率レベルにより、スパッタリングターゲット１４０は、スパッタリングターゲット１４０で発生した熱をより効率的に放散することによってより長いプロセス時間の間動作することが可能になり、さらに、例えば、プロセスキット上およびそのまわりの区域を洗浄する必要があるとき、スパッタリングプレート１４１を比較的速く冷却することが可能になる。
【0024】
代替としてまたは追加として、高い熱伝導率および低い抵抗率を有する材料から製作されたバッキング板１４２と、それに設けられたチャネルとを組み合わせて、バッキング板１４２は、１つまたは複数の溝（図示せず）を有する裏面を含むことができる。例えば、バッキング板１４２は、スパッタリングターゲット１４０の裏側を冷却するために、環状溝などの溝、または隆起を有することができる。溝および隆起はまた、他のパターン、例えば、長方形格子パターン、螺旋パターン、鶏足パターン、または単に裏面を横切って延びる直線を有することができる。溝は、バッキング板から熱を放散しやすくするために使用することができる。いくつかの実施形態では、プロセスチャンバ１００は、スパッタリングターゲット１４０のスパッタリングを改善するためにスパッタリングターゲット１４０のまわりに磁界を形成するための磁界発生器１５０を含むことができる。容量的に発生されたプラズマは、磁界発生器１５０によって強化することができ、例えば、複数の磁石１５１（例えば、永久磁石または電磁石コイル）が、基板１０４の面に対して垂直な回転軸を有する回転磁界を有する磁界をプロセスチャンバ１００内に提供することができる。プロセスチャンバ１００は、加えてまたは代替として、スパッタリングターゲット１４０に隣接する高密度プラズマ領域のイオン密度を増加させてターゲット材料のスパッタリングを改善するために、プロセスチャンバ１００のスパッタリングターゲット１４０の近くに磁界を発生する磁界発生器１５０を含むことができる。
【0025】
スパッタガスが、ガス供給システム１６０によってプロセスチャンバ１００に導入され、ガス供給システム１６０は、設定された流量のガスを通過させるためのマスフローコントローラなどのガス流量制御バルブ（図示せず）を有する導管１６３を介してガス供給部１６１からガスを供給する。プロセスガスは、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、非反応性ガスは、スパッタリングターゲット１４０に勢いよく衝突し、ターゲット１４０から材料をスパッタすることができる。プロセスガスは、スパッタされた材料と反応して基板１０４上に層を形成することができる酸素含有ガスおよび窒素含有ガスのうちの１つまたは複数などの反応性ガスをさらに含むことができる。次いで、ガスは、ＲＦ電源１７０によってエネルギーを与えられてプラズマを形成するかまたは作り出し、それにより、スパッタリングターゲット１４０をスパッタする。例えば、プロセスガスは、高エネルギー電子によってイオン化され、イオン化されたガスは、負電圧（例えば、－３００～－１５００ボルト）でバイアスされたスパッタリング材料に引き寄せられる。カソードの電位によって、イオン化されたガス（例えば、ここでは、正に帯電したガス原子）に付与されたエネルギーは、スパッタリングを引き起こす。いくつかの実施形態では、反応性ガスはスパッタリングターゲット１４０と直接反応して、化合物が作り出され、次いで、引き続き、スパッタリングターゲット１４０からスパッタされ得る。例えば、カソードは、ＤＣ電源１９０とＲＦ電源の両方でエネルギーを与えることができる。いくつかの実施形態では、ＤＣ電源１９０は、パルスＤＣを供給してカソードに電力を供給するように構成することができる。使用済みプロセスガスおよび副生成物は、排気部１６２によりプロセスチャンバ１００から排気される。排気部１６２は、排気口（図示せず）を含み、排気口は、使用済みプロセスガスを受け取り、使用済みガスを、プロセスチャンバ１００内のガスの圧力を制御するためのスロットルバルブを有する排気導管１６４に渡す。排気導管１６４は、１つまたは複数の排気ポンプ（図示せず）に接続される。
【0026】
加えて、ガス供給システム１６０は、プロセスキットのシールドの洗浄プロセスを実行するために、エネルギーを与えて活性洗浄ガス（例えば、イオン化プラズマまたはラジカル）を作り出すことができるガスのうちの１つまたは複数（例えば、スパッタリングターゲット１４０に使用されている材料に依存して）を、プロセスチャンバ１００の内部容積部１０８内に導入するように構成され、それは、以下でより詳細に説明される。代替としてまたは追加として、ガス供給システム１６０は、プロセスチャンバ１００の内部容積部１０８内にラジカル（または遠隔プラズマ源（ＲＰＳ）の構成に応じてプラズマ）を供給するように構成された遠隔プラズマ源（ＲＰＳ）１６５に結合することができる。スパッタリングターゲット１４０は、ＤＣ電源１９０および／またはＲＦ電源１７０の一方または両方に接続される。ＤＣ電源１９０は、プロセスキットのシールドを基準にしてスパッタリングターゲット１４０にバイアス電圧を印加することができ、プロセスキットのシールドは、スパッタリングプロセスおよび／または洗浄プロセスの間電気的に浮遊することができる。ＤＣ電源１９０または異なるＤＣ電源１９０ａは、さらに、例えば、シールドの洗浄プロセスを実行するとき、プロセスキットのカバーリングセクションまたはアダプタセクションのヒータにバイアス電圧を印加するために使用することができる。
【0027】
ＤＣ電源１９０が、ＤＣ電源１９０に接続されたスパッタリングターゲット１４０および他のチャンバ部品に電力を供給するとともに、ＲＦ電源１７０がスパッタガスにエネルギーを与えてスパッタガスのプラズマを形成する。形成されたプラズマは、スパッタリングターゲット１４０のスパッタリング面１３９に衝突し衝撃を与えて、材料をスパッタリング面１３９から基板１０４上にスパッタする。いくつかの実施形態では、ＲＦ電源１７０によって供給されるＲＦエネルギーは、約２ＭＨｚ～約６０ＭＨｚの周波数にわたることができ、または、例えば、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、もしくは６０ＭＨｚなどの非限定的な周波数が使用されてもよい。いくつかの実施形態では、複数の上述の周波数でＲＦエネルギーを供給するために、複数の（すなわち、２つ以上の）ＲＦ電源を備えることができる。例えば、プロセスキット上およびそのまわりの区域の洗浄プロセスを実行するときに、追加のＲＦ電源をさらに使用して、ペデスタル１３４および／またはカバーリングセクションにバイアス電圧を供給することができる。例えば、いくつかの実施形態では、追加のＲＦ電源１７０ａを使用して、ペデスタル１３４（または基板支持体１３０の基板支持面１３８）に埋め込むことができるバイアス可能な電極１３７にエネルギーを与えることができる。バイアス可能な電極を使用して、シールドおよび／または基板支持体１３０に電力を供給することができる。その上、いくつかの実施形態では、ＲＦ電源１７０は、バイアス電極１３７にエネルギーを与えるように構成することができる。例えば、１つまたは複数の追加の構成要素、例えば、スイッチング回路が、電気経路をカバーまたはリッド１２４からバイアス電極１３７に切り替えるために設けられてもよい。
【0028】
ＤＣ電源１９０（またはＤＣ電源１９０ａ）とＲＦ電源１７０（またはＲＦ電源１７０ａ）との間にＲＦフィルタ１９１を接続することができる。例えば、少なくともいくつかの実施形態では、ＲＦフィルタは、ＲＦ電源１７０が動作しているとき、例えば、洗浄プロセスを実行しているとき、ＲＦ信号がＤＣ電源１９０のＤＣ回路に入るのを阻止するためのＤＣ電源１９０の回路の構成要素とすることができる。プロセスチャンバ１００の様々な構成要素は、コントローラ１８０（プロセッサ）によって制御することができる。コントローラ１８０は、基板１０４を処理するために構成要素を操作するための命令を有するプログラムコード（例えば、非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体（メモリ）に格納された）を含む。例えば、コントローラ１８０は、基板支持体１３０および基板移送機構を操作するための基板位置づけ命令セット、ヒータの１つまたは複数の加熱構成要素（例えば、ランプ、放射加熱部、および／または埋込み抵抗加熱器）の温度制御、プロセスキット上およびそのまわりの区域に対する洗浄プロセス命令セット、マイクロ波電源１８１の電力制御、プロセスチャンバ１００へのスパッタガスの流量を設定するためにガス流量制御バルブを操作するためのガス流量制御命令セット、プロセスチャンバ１００内の圧力（例えば、約１２０ｓｃｃｍ）を維持するために排気スロットルバルブを操作するためのガス圧力制御命令セット、ガスにエネルギーを与える電力レベルを設定するためにＲＦ電源１７０を操作するためのガスエナジャイザ制御命令セット、環状伝熱チャネルへの伝熱媒体の流量を制御するために基板支持体１３０または伝熱媒体供給部の温度制御システムを制御するための温度制御命令セット、およびプロセスチャンバ１００内のプロセスをモニタする、例えば、アクティブキャパシタチューナ（ＡＣＴ）１９２をモニタする／調節するためのプロセスモニタリング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。例えば、少なくともいくつかの実施形態において、ＡＣＴ１９２は、以下でより詳細に説明するように、洗浄プロセスの間ペデスタル１３４を調整するために使用することができる。
【0029】
図２は、本開示のいくつかの実施形態によるプロセスキット２００の概略断面図を示す。プロセスキット２００は、アダプタセクション２２６およびシールド２０１を含む様々な構成要素を含み、それらは、例えば、腐食した構成要素を取り替えるかもしくは修理するために、または他のプロセスのためにプロセスチャンバ１００を適応させるために、プロセスチャンバ１００から容易に取り外すことができる。追加として、構成要素表面（例えば、シールド２０１）からスパッタリング堆積物を洗浄するために取り外す必要がある従来のプロセスキットと異なり、以下でより詳細に説明するように、プロセスキット２００は、シールド２０１上のスパッタされた材料の堆積物を取り除くためにインシトゥで洗浄するように設計される。
【0030】
シールド２０１は、スパッタリングターゲット１４０のスパッタリング面１３９と基板支持体１３０とを取り囲むように大きさを合わされた直径（例えば、スパッタリング面１３９よりも大きく、基板支持体１３０の支持面よりも大きい直径）を有する円筒状本体２１４を含む。円筒状本体２１４は、チャンバに設置されたときにスパッタリングターゲット１４０のスパッタリング面１３９の外側エッジを囲むように構成された上部部分２１６を有する。シールド２０１は、チャンバに設置されたときに基板支持体１３０の基板支持面１３８を囲むように構成された下部部分２１７をさらに含む。下部部分２１７は、基板支持体１３０の周壁１３１のまわりに配置するためのカバーリングセクション２１２を含む。カバーリングセクション２１２は、基板支持体１３０のまわりに配設された堆積リング２０８を取り囲み、少なくとも部分的に覆って、堆積リング２０８を受け取り、それにより、堆積リング２０８をスパッタリング堆積物の大部分から遮蔽する。上記のように、いくつかの実施形態では、カバーリングセクション２１２は、例えば、プロセスキット２００上およびそのまわりの区域を洗浄する必要があるとき、ＤＣ電源１９０ａおよび／またはＲＦ電源１７０ａを使用してバイアスをかけることができる。いくつかの実施形態では、ＲＦ電源１７０またはＤＣ電源１９０は、カバーリングセクション２１２にバイアスをかけるように構成することもできる。例えば、上述したように、スイッチング回路を使用することができる。
【0031】
堆積リング２０８は、カバーリングセクション２１２の下に配設される。図２に示されるように、カバーリングセクション２１２の底面は、堆積リング２０８と連係して蛇行経路２０２を形成し、カバーリングセクション２１２は、円筒状本体２１４の下部部分２１７から半径方向内向きに延びる。いくつかの実施形態では、カバーリングセクション２１２は、蛇行経路２０２がカバーリングセクション２１２と堆積リング２０８との間に配設された間隙であるように、堆積リング２０８と連係するが、堆積リング２０８と接触しない。例えば、カバーリングセクション２１２の底面は、堆積リング２０８に形成された環状トレンチ２４１内に延びる環状脚部２４０を含むことができる。蛇行経路２０２は、有利には、プロセスキット２００の外の区域へのプラズマ漏洩を制限または防止する。その上、蛇行経路２０２の狭窄した流路により、堆積リング２０８とカバーリングセクション２１２の対になった表面への低エネルギースパッタ堆積物の蓄積が制限され、そうでなければ、低エネルギースパッタ堆積物は、互いに、または基板１０４のオーバハングエッジ２０６に固着することになる。追加として、いくつかの実施形態では、ガス供給システム１６０は、プロセスキット２００上およびそのまわりの区域を洗浄する必要があるとき、プロセスチャンバ１００の内部容積部１０８内に１つまたは複数の適切なガス（例えば、プロセスガスおよび／または洗浄ガス）を供給するために、蛇行経路２０２と流体連結する。
【0032】
堆積リング２０８は、カバーリングセクション２１２の半径方向内向きに延びるリップ２３０によって少なくとも部分的に覆われる。リップ２３０は、下面２３１および上面２３２を含む。堆積リング２０８およびカバーリングセクション２１２は、基板支持体１３０の周壁１３１および基板１０４のオーバハングエッジでのスパッタ堆積物の形成を低減するために互いに協同する。カバーリングセクション２１２のリップ２３０は、基板１０４の近くの破壊的な電界を低減させるために、約０．５インチと約１インチとの間とすることができる水平距離だけオーバハングエッジ２０６から離間される（すなわち、リップ２３０の内径は、処理されるべき基板の所与の直径よりも約１インチ～約２インチだけ大きい）。堆積リング２０８は、図２に示されるように、基板支持体１３０の周壁１３１のまわりに延びて、それを囲む環状バンド２１５を含む。環状バンド２１５には、環状バンド２１５から横方向に延び、基板支持体１３０の周壁２０４と実質的に平行である内側リップ２５０が含まれる。内側リップ２５０は、基板１０４のオーバハングエッジ２０６の直下で終端する。内側リップ２５０は、処理の間基板１０４によって覆われない基板支持体１３０の領域を保護するために、基板１０４および基板支持体１３０の周囲を囲む堆積リング２０８の内周を画定する。例えば、内側リップ２５０は、周壁２０４へのスパッタリング堆積物の堆積を低減するかまたはさらに完全に排除するために、基板支持体１３０の周壁２０４を囲み、少なくとも部分的に覆うが、基板支持体１３０の周壁２０４は、そうしなければ、処理環境にさらされることになる。堆積リング２０８は、基板支持体１３０の露出した側面を保護して、エネルギーを与えられたプラズマ核種による側面の腐食を減少させるのに役立つことができる。
【0033】
シールド２０１は、基板支持体１３０と向き合うスパッタリングターゲット１４０のスパッタリング面１３９と、基板支持体１３０の外周とを取り囲む。シールド２０１は、プロセスチャンバ１００の側壁１１６を覆い遮蔽して、スパッタリングターゲット１４０のスパッタリング面１３９から生じるスパッタリング堆積物がシールド２０１の背後の構成要素および表面に堆積するのを低減する。例えば、シールド２０１は、基板支持体１３０と、基板１０４のオーバハングエッジ２０６と、プロセスチャンバ１００の側壁１１６および底壁１２０との表面を保護することができる。アダプタセクション２２６は、上部部分２１６から隣接して半径方向外向きに延びる。アダプタセクション２２６は、シール面２３３と、シール面２３３の反対側の載置面２３４とを含む。シール面２３３は、真空シールを形成するためにＯリング２２３を受け取るためのＯリング溝２２２を含み、載置面２３４は、プロセスチャンバ１００の側壁１１６に載り（またはそれによって支持され）、Ｏリング溝２２２およびＯリング２２３は、載置面２３４の向い側の側壁１１６に設けることもできる。
【0034】
アダプタセクション２２６は、プロセスチャンバ１００の壁で支持されるように構成される。より詳細には、アダプタセクション２２６は、内向きに延びるレッジ２２７を含み、レッジ２２７は、上部部分２１６に隣接する対応して外向きに延びるレッジ２２８に係合してシールド２０１を支持する。アダプタセクション２２６は、カバーリングセクション２１２の下でペデスタル１３４の方に内向きに延びる下部部分２３５を含む。下部部分２３５は、空洞２２９が下部部分２３５とカバーリングセクション２１２との間に形成されるように、カバーリングセクション２１２から離間される。空洞２２９は、下部部分２３５の上面２３７とカバーリングセクション２１２の底面２３８とによって画定される。下部部分２３５の上面２３７と、底面２３８との間の距離は、ヒータ２０３からシールド２０１への最大伝熱が、プロセスキット２００の洗浄中に所定の時間内に達成され得るような距離である。空洞２２９は、蛇行経路２０２と流体連結しており、それにより、例えば、ガス供給システム１６０を介して導入されるガスは、プロセスキット２００上およびそのまわりの区域を洗浄する必要があるとき、プロセスチャンバ１００の内部容積部１０８に流れ込むことができる。
【0035】
下部部分２３５は、ヒータ２０３を収容するように構成される。より詳細には、適切な構成の環状溝２３６が、下部部分２３５内に画定され、限定はしないが、ヒータ２０３のランプ、放射加熱部、または埋込み抵抗加熱器を含む１つまたは複数の適切な加熱構成要素を支持するように構成される。図示の実施形態では、ランプエンベロープ２０７、例えば、ガラス、石英、他の適切な材料によって囲まれた放射環状コイル２０５が環状溝２３６内に支持されることが示されている。放射環状コイル２０５は、プロセスキット２００上およびそのまわりの区域を洗浄する必要があるとき、約２５０℃～約３００℃の温度に達するように、例えば、コントローラ１８０で制御することができるＤＣ電源１９０またはＤＣ電源１９０ａを使用してエネルギーを与えられるかまたは電力を供給され得る。アダプタセクション２２６はまた、プロセスチャンバ１００の側壁１１６のまわりの熱交換器として機能することができる。代替としてまたは追加として、環状伝熱チャネル２２５が、水などのような伝熱媒体を流すためにアダプタセクション２２６またはシールド２０１（例えば、上部部分２１６）のいずれかまたは両方に配設されてもよい。伝熱媒体は、例えば、プロセスキット２００の洗浄が完了したとき、またはプロセスチャンバ１００内で実行されていた１つまたは複数の他のプロセスが完了したとき、アダプタセクション２２６および／またはシールド２０１を冷却するために使用することができる。
【0036】
図３は、本開示のいくつかの実施形態による、基板を処理するように構成されたプロセスキットを洗浄するための方法３００である。スパッタリングプレート１４１は、基板に堆積されるべき１つまたは複数の適切な材料から製作することができる。例えば、スパッタリングプレート１４１は、例えば、炭素（Ｃ）または窒化炭素（ＣＮ）などで製作することができる。スパッタリングプレート１４１を製作することができる特定の材料は、プロセスチャンバ内の基板に堆積させたい材料に依存し得る。スパッタリングプレート１４１（またはターゲット材料）を製作する特定の材料は、チャンバ構成および洗浄プロセスに関連するもう１つの要因、例えば、プロセスキットを洗浄するために使用される活性化洗浄ガスのタイプなどに影響を及ぼし得る。ブロック３０２において、プロセスキット２００上およびそのまわりを洗浄する前に、非スパッタリングシャッタディスク１２２（例えば、ケイ素シャッタディスク）が、図４の図４００に示されるように、プロセスチャンバ１００の内部容積部１０８に装着され、基板支持体１３０、例えば、ペデスタル１３４、基板支持面１３８、などの構成要素を保護するために基板支持体１３０上に配設される。非スパッタリングシャッタディスク１２２は、例えば周囲保持区域１２３に格納することができ、プロセスキット２００上およびそのまわりを洗浄する前に処理チャンバ１００内に移動させることができる。いくつかの実施形態では、非スパッタリングシャッタディスク１２２は、純粋なケイ素材料（例えば、約９９．９９％超のケイ素）で形成される。いくつかの実施形態では、非スパッタリングシャッタディスク１２２は、ケイ素とアルミニウムをベースにした合金原料などで形成される。いくつかの実施形態では、合金は、約５０％のケイ素と約５０％のアルミニウムとから形成することができる。いくつかの実施形態では、このケイ素とアルミニウムの比は、炭素系材料のＣＴＥである約７．８の熱膨張率（ＣＴＥ）をもたらす。同様のＣＴＥは、温度サイクル中にシャッタディスクに堆積された炭素系堆積材料の剥離を最小にし、シャッタディスクからの微粒子によって引き起こされる基板欠陥を低減する。いくつかの実施形態では、非スパッタリングシャッタディスク１２２の少なくとも１つの表面は、シャッタディスクへの炭素系堆積物の接着を確実にして、炭素系堆積物がシャッタディスクから剥離するのを防止するために、マイクロインチ単位で約４００Ｒａより大きい粗さをもつ表面仕上げを有する。アルミニウムをケイ素に導入すると、炭素系堆積物の剥離を防止するための表面粗さの増大、処理中のシャッタディスクの変形に耐えるための剛性の向上、および脆性の低減が可能になる。表面粗さは、例えば、限定はしないが、約９９％のＡｌ2Ｏ3または均等物などのブラスト媒体を使用することによって達成することができる。合金の洗浄は、フッ化水素を含まない非酸性／非苛性プロセス溶液を使用して達成することができる。表面粗さは、材料がシャッタディスクから剥離して、ＰＶＤチャンバの汚染および／または基板の欠陥を引き起こすのを防止するために、スパッタリングされた炭素系堆積材料を保持することにさらに資する表面を提供する。
【0037】
例えば炭素系材料と反応する１つまたは複数の活性化洗浄ガスを使用して、約７．５×１０-10Ｔｏｒｒ未満の超高真空（ＵＨＶ）において、プロセスキット２００上およびそのまわりを、例えばシールド２０１上の蓄積物４０８などを洗浄することができる。活性化洗浄ガスは、例えば、プロセスチャンバ１００に導入され、続いて、エネルギーを与えられてプラズマ４０２を形成して、プロセスキット２００の方に導かれ得る４０４ラジカル（例えば、活性化洗浄ガス）を作り出す洗浄ガスとすることができる。ラジカルは、プロセスキット２００上の炭素系堆積材料などの蓄積物４０８をエッチング除去するが、非スパッタリングシャッタディスク１２２の材料に影響を及ぼさない４０６（それと反応しない）。代替としてまたは組み合わせて、ラジカル（例えば、活性化洗浄ガス）は、遠隔プラズマ源からプロセスチャンバ内に導入され、次いで、プロセスキット２００の方に導かれてもよい。洗浄ガスのラジカルを形成するためにプラズマを使用して活性化される洗浄ガスは、例えば、酸素（Ｏ2）、または他の酸素含有ガス、例えばオゾン（Ｏ3）、水酸化物（ＯＨ）、過酸化物（Ｈ2Ｏ2）などとすることができる。本開示によれば、プロセスキット２００上およびそのまわりの洗浄は、プロセスチャンバ１００の日常保守に従って実行することができる。例えば、方法３００は、プロセスキット２００上およびそのまわりの堆積物蓄積を低減するために定期的に実行することができる。例えば、炭素がスパッタリングプレート１４１として使用される場合、方法３００を使用して、炭素蓄積を取り除くことができる。十分な量の材料がプロセスキット２００に蓄積されたときはいつでも、洗浄プロセスを定期的に実行することができる。例えば、洗浄プロセスは、１０００Ａ膜が各基板に堆積される場合の約５０枚程度の基板（またはウエハ）の堆積物に匹敵し得る約５μｍの炭素が堆積された後に実行することができる。非スパッタリングシャッタディスク１２２が基板支持体上に位置づけられる場合、シャッタディスクが汚染物質をチャンバに追加することおよび／または欠陥を増加させることを懸念することなく、洗浄プロセスを頻繁に実行することができる。
【0038】
プロセスキット２００上の蓄積された堆積材料を取り除きやすくするために、プロセスキット２００上およびそのまわりの区域が、能動的に加熱することができる（例えば、基板を処理するために使用される温度を上回る温度に加熱することができる）ことを見いだした。例えば、スパッタリングターゲット１４０が炭素であるとき、炭素および酸素ラジカル反応を促進するために（例えば、二酸化炭素を形成するために）、プロセスキット２００上およびそのまわりを選択的に洗浄するために（例えば、プロセスチャンバ１００の内部容積部１０８内の特定の区域に洗浄を集中させるために）、およびプロセスキット２００上およびそのまわりの洗浄を最大にするために、スパッタリングプレート１４１と、プロセスキット２００上およびそのまわりの区域との間の温度差を維持する必要がある。したがって、そのような温度差を能動的に達成するために、スパッタリングプレート１４１は、比較的低い温度に、例えば、約２５℃～約１００℃の温度に維持することができる。例えば、上述した伝熱流体を使用したスパッタリングプレート１４１の裏側冷却を使用して、そのような温度を達成することができる。スパッタリングプレート１４１を能動的に冷却することは、ＰＶＤが実行された直後にプロセスキット２００上およびそのまわりの区域を洗浄する場合、例えば、スパッタリングプレート１４１の温度が比較的高い場合、有用であり得る。代替としてまたは追加として、スパッタリングプレート１４１は、冷却デバイスを使用せずに、時間をかけて受動的に冷却させることが可能である。その結果、いくつかの実施形態では、スパッタリングプレート１４１は、洗浄プロセスの間、約２５℃～約１００℃の温度に維持することができる。代替としてまたは追加として、洗浄プロセスの間、スパッタリングプレート１４１は、エッチング反応がスパッタリングターゲット１４０に発生しないように能動的に冷却され、それにより、スパッタリングターゲット１４０の完全性を保護する（例えば、ターゲット材料を持続させる）ことができる。
【0039】
次に、ブロック３０６において、上述の温度差が達成／維持されることを保証するために、プロセスキット２００上およびそのまわりの区域は、例えばシールドを加熱して、約２５０℃～約３００℃の温度に能動的に加熱することができる。上記のように、ヒータ２０３の放射環状コイル２０５にＤＣ電源１９０（またはＤＣ電源１９０ａ）を使用してエネルギーを与えてそのような温度を達成することができ、ＤＣ電源１９０から放射環状コイル２０５に供給されるエネルギーの量は、コントローラ１８０で制御することができる。その後、１つまたは複数のプロセスを使用してプラズマを作り出し、それによって、対応するイオンおよびラジカルを形成することができ、それを使用して、プロセスキット２００上およびそのまわりの蓄積された堆積材料と反応させることができる。例えば、ブロック３０４において、プロセスチャンバの内部容積部に配された洗浄ガスは、エネルギーを与えられて、プラズマを作り出し、それによって、プロセスキット上および／またはチャンバ内部の炭素系堆積材料などの蓄積物と反応および除去することができる。例えば、いくつかの実施形態では、処理キット２００のまわりの蓄積された堆積材料が炭素である場合、例えばガス供給システム１６０を使用してプロセスチャンバ１００の内部容積部１０８内に酸素を導入することができる。導入された後、例えば、ＲＦ電源１７０と、各々が上記のようにＲＦ電源１７０ａまたはＤＣ電源１９０ａのいずれかまたは両方を使用してある電圧電位にバイアスをかけることができるペデスタル１３４（またはカバーリングセクション２１２）とを使用して酸素ガスにエネルギーを与えることによって、イオンおよびラジカルを含む酸素プラズマを作り出すことができる。非スパッタリングシャッタディスク１２２は、プラズマの存在下で非スパッタリング材料で形成されるので、非スパッタリングシャッタディスク１２２は、洗浄中にプロセスチャンバ１００にさらなる汚染を追加しない。同様に、シャッタディスクの材料がプラズマと反応しない限り、三フッ化窒素（ＮＦ3）ガスが洗浄ガスとして使用されてもよい。
【0040】
アクティブキャパシタチューナ（例えば、ＡＣＴ１９２）は、ペデスタル１３４に接続され得、内部容積部１０８内のプラズマと、プロセスキット２００との間の電位差が、プロセスキット２００上およびそのまわりに堆積された材料を除去しやすくするために、所定の値（例えば、事前決定された電位差）、例えば最大値などに維持されるように調整され得る。例えば、ペデスタル１３４に接続されたＡＣＴ１９２は、内部容積部１０８内のプラズマと、シールド２０１との間の電圧電位差を最大に維持するために使用される。より詳細には、ＲＦ電源１７０が酸素ガスに点火した後、ＲＦ電源１７０は、プロセスチャンバ１００内のプラズマを維持する（例えば、約１００Ｗ～約２５００Ｗ）ために使用され、コントローラ１８０は、プラズマの電圧電位が、洗浄プロセスの間一般にプロセスチャンバ１００を通して接地されるシールド２１０の電圧電位よりも大きいことを保証するようにＡＣＴ１９２を制御する。
【0041】
代替としてまたは追加として、例えば、ガス供給システム１６０を使用して、酸素などの洗浄ガスをプロセスチャンバ１００の内部容積部１０８に導入することができ、マイクロ波電源１８１を使用して、酸素プラズマを作り出し、それによって、酸素イオンおよびラジカルを形成することができる。代替としてまたは追加として、酸素プラズマなどのプラズマは、例えば、ＲＰＳ１６５を使用して遠隔で作り出すことができる。例えば、酸素プラズマをＲＰＳ１６５で作り出すことができ、酸素プラズマからの酸素イオンおよびラジカルをプロセスチャンバに導くことができる。酸素ガスがエネルギーを与えられて、酸素プラズマが形成された後、酸素ラジカルは、プロセスキット２００上およびそのまわりに堆積された炭素と反応し、堆積された炭素を二酸化炭素に変換し（例えば、炭素を選択的にエッチングするかまたは取り除くために）、その後、次いで、二酸化炭素は、例えば排気部１６２を介してプロセスチャンバ１００の内部容積部１０８からポンプで排出され得る。代替としてまたは追加として、酸素プラズマからの酸素イオンの一部を（例えば、酸素ラジカルに加えて）さらに使用して、プロセスキット２００上およびそのまわりに堆積された炭素と反応させて、堆積された炭素を二酸化炭素に変換させることができ、それは、酸素プラズマ中の酸素イオンに対する酸素ラジカルの比に依存することができる。例えば、酸素ラジカルに対する酸素イオンの比は、より多い（またはより少ない）イオン化酸素がプラズマ中に作り出され、より少ない（またはより多い）酸素ラジカルが作り出されるように制御することができる。
【0042】
コントローラ１８０は、例えば、二酸化炭素生成の終点で、二酸化炭素を排気し始めるように排気部１６２を制御することができ、終点は、プロセスチャンバ１００の内部容積部１０８に配設された１つまたは複数のセンサ１９３を使用して検出することができる。例えば、いくつかの実施形態では、コントローラ１８０は、１つまたは複数のセンサ１９３を使用して、排気ガスの組成に基づいて洗浄時間の終点を決定することができる。コントローラ１８０はまた、１つまたは複数のセンサ１９３を使用して、プロセスチャンバ１００の内部容積部１０８内のペデスタル１３４またはプラズマの電圧を決定して、例えば、内部容積部内のプラズマと、プロセスキット２００との間の最大電位差を維持することができる。代替としてまたは追加として、コントローラ１８０は、例えば、経験的なデータを介して計算することができる所定の時間に二酸化炭素を排気し始めるように排気部１６２を制御するように構成することができる。少なくともいくつかの実施形態では、洗浄プロセスが完了した後、コントローラ１８０は、１つまたは複数の追加のプロセスを実行することができ、例えば、洗浄プロセス中にスパッタリングターゲット１４０上に堆積されたデブリ（フレーク）の一部を除去するために、シーズニングが必要とされる。例えば、スパッタリングターゲット１４０の状態が十分に回復されるまで、非スパッタリングシャッタディスク１２２が基板支持体１３０に配設された状態で、パルスＤＣプラズマのシーズニング／適用を実行することができる（例えば、１０～２０回の実行）。
【0043】
ブロック３０８において、洗浄プロセスの完了後、ＰＶＤチャンバは、１つまたは複数の基板への材料の堆積を再開することができる。ＰＶＤチャンバ洗浄プロセスは、設定された数の基板が処理された後、および／または所与の量の堆積物がプロセスキット２００上に生じた後、繰り返すことができる。非スパッタリングシャッタディスク１２２は、エッチングプロセス中のＰＶＤチャンバへのスパッタリング材料を洗浄している間、ＰＶＤチャンバに汚染物質を追加しないので、ＰＶＤチャンバは、基板における追加の欠陥および／またはＰＶＤチャンバ内の追加の汚染物質などのペナルティなしに、チャンバの性能を維持するためにしばしば洗浄することができる。発明者らは、非スパッタリングシャッタディスクのための材料の試験中に、ケイ素材料がチタン材料よりも実質的に良好に機能することを見いだした。ケイ素シャッタディスクは、４５００枚のウエハの作業における５０ｎｍより大きいウエハ欠陥の数が、同数の作業におけるチタンシャッタディスクと比較して、非常に少なかった。発明者らは、さらに、アルミニウムおよびチタンの汚染レベルが、ケイ素材料ではチタン材料の場合の１／５に減少することを見いだした。ケイ素材料をシャッタディスクに使用した場合、チタン粒子は見いだされなかった。例えば石英材料などの誘電体材料と比較したとき、ケイ素材料は、キラー欠陥（例えば、５００ｎｍより大きい欠陥）に関してより良好な性能を示した。発明者らは、さらに、シャッタディスク用に酸化ケイ素材料をテストしたが、ケイ素は、はるかに高い粒子および欠陥性能を有していた。いくつかの実施形態では、ケイ素とアルミニウムの比が約１：１比の合金材料は、チタン材料よりも少ない欠陥を示し、誘電体材料よりも少ないキラー欠陥を示した。
【0044】
本原理による実施形態は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの任意の組合せで実施され得る。実施形態は、さらに、１つまたは複数のプロセッサによって読み取られ実行され得る、１つまたは複数のコンピュータ可読媒体を使用して格納された命令として実施され得る。コンピュータ可読媒体は、マシン（例えば、コンピューティングプラットフォーム、または１つまたは複数のコンピューティングプラットフォーム上で動作する「仮想マシン」）によって読み取り可能な形態で情報を格納または送信するための任意の機構を含むことができる。例えば、コンピュータ可読媒体は、任意の適切な形態の揮発性または不揮発性メモリを含むことができる。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読媒体は、非一時的コンピュータ可読媒体を含むことができる。
【0045】
前述は本原理の実施形態を対象としているが、本原理の他のおよびさらなる実施形態が、本原理の基本範囲から逸脱することなく考案され得る。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【国際調査報告】