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(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】2024-10-04
(54)【発明の名称】基板処理チャンバにおける温度制御のための装置
(51)【国際特許分類】
C23C 14/34 20060101AFI20240927BHJP
【ＦＩ】
C23C14/34 L
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024522611
(86)(22)【出願日】2022-09-27
(85)【翻訳文提出日】2024-06-13
(86)【国際出願番号】 US2022044869
(87)【国際公開番号】W WO2023069230
(87)【国際公開日】2023-04-27
(31)【優先権主張番号】17/508,493
(32)【優先日】2021-10-22
(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】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】パーンデー， ビスワス クマール
(72)【発明者】
【氏名】ディキンソン， コリン ジョン
(72)【発明者】
【氏名】フーデリ ソマンナ， ディンケシュ
(72)【発明者】
【氏名】モラディアン， アラ
(72)【発明者】
【氏名】シャー， カルティク ブペンドラ
【テーマコード（参考）】
4K029
【Ｆターム（参考）】
4K029AA06
4K029AA24
4K029CA05
4K029DA01
4K029DA08
4K029DC20
4K029DC34
4K029DC35
4K029JA01
(57)【要約】
堆積チャンバ用のアダプタが、上側と上側の反対の下側との間で中心軸を中心として長手方向に延在するアダプタ本体を含む。アダプタ本体は、中心軸を中心とする中央開口部を有する。アダプタ本体は、下側に接続面を有する径方向外側部分と、冷却剤チャネル及び下側に段差面を有する径方向内側部分とを有する。冷却剤チャネルの少なくとも一部分は、接続面の径方向内側端部から径方向内向きに離隔している。冷却剤チャネルの少なくとも一部分は、長手方向において接続面の下方かつ接続面と段差面との間に配置されている。
【選択図】図２Ａ
【選択図】図２Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
堆積チャンバ用のアダプタであって、上側と前記上側の反対の下側との間で中心軸を中心として長手方向に延在するアダプタ本体であって、前記中心軸を中心とする中央開口部を有し、前記下側に接続面を有する径方向外側部分、及び冷却剤チャネルと前記下側に段差面とを有する径方向内側部分を有する、アダプタ本体を備え、
前記冷却剤チャネルの少なくとも一部分が、前記接続面の径方向内側端部から径方向内向きに離隔し、
前記冷却剤チャネルの前記少なくとも一部分は、長手方向において前記接続面の下方かつ前記接続面と前記段差面との間に配置され、
前記段差面は、前記アダプタ本体に外側シールドを取り付け、前記外側シールドを前記段差面の下方に配置するように構成された取り付け面を含む、アダプタ。
【請求項2】
前記冷却剤チャネルは、前記段差面の少なくとも一部分に適合する少なくとも１つの表面を有するプロファイルを有する、請求項１に記載のアダプタ。
【請求項3】
前記接続面は、前記堆積チャンバを密閉するように構成されたシール面である、請求項１に記載のアダプタ。
【請求項4】
前記冷却剤チャネルは、正方形状又は矩形状のプロファイルを有する、請求項１から３のいずれか一項に記載のアダプタ。
【請求項5】
前記冷却剤チャネルは、Ｌ字形状、マッシュルーム形状、又はＴ字形状のプロファイルを有する、請求項１から３のいずれか一項に記載のアダプタ。
【請求項6】
前記アダプタ本体の前記径方向内側部分は、Ｌ字形状又はＴ字形状のプロファイルを有する少なくとも１つのセクションを有する、請求項１から３のいずれか一項に記載のアダプタ。
【請求項7】
前記冷却剤チャネルは、Ｌ字形状のプロファイルを有する前記少なくとも１つのセクション内に配置されている、請求項６に記載のアダプタ。
【請求項8】
前記冷却剤チャネルは、Ｌ字形状、マッシュルーム形状、又はＴ字形状のプロファイルを有する、請求項７に記載のアダプタ。
【請求項9】
堆積チャンバであって、上側と前記上側の反対の下側との間で中心軸を中心として長手方向に延在するアダプタ本体であって、前記中心軸を中心とする中央開口部を有し、前記下側に接続面を有する径方向外側部分、及び冷却剤チャネルと前記下側に段差面とを有する径方向内側部分を有する、アダプタ本体を備える、アダプタを備え、
前記冷却剤チャネルの少なくとも一部分が、前記接続面の径方向内側端部から径方向内向きに離隔し、
前記冷却剤チャネルの前記少なくとも一部分は、長手方向において前記接続面の下方かつ前記接続面と前記段差面との間に配置され、
前記堆積チャンバは、更に、
内部キャビティの内部空間を加熱するためのヒータを取り囲む前記内部キャビティを画定するチャンバ本体であって、前記チャンバ本体は、前記アダプタ本体の前記中央開口部と同軸な前記チャンバ本体の開口部を画定する接続面を有し、前記アダプタ本体の前記接続面は、前記チャンバ本体の前記接続面に接続されている、チャンバ本体、
前記段差面から長手方向及び径方向に延在する外側シールド、並びに
前記アダプタ本体の前記上側から前記段差面に向けて長手方向及び径方向に延在し、前記外側シールドの上に部分的に延在する内側シールドを備える、堆積チャンバ。
【請求項10】
前記冷却剤チャネルは、前記段差面の少なくとも一部分に適合する少なくとも１つの表面を有するプロファイルを有する、請求項９に記載の堆積チャンバ。
【請求項11】
前記アダプタ本体の前記接続面は、前記堆積チャンバの前記接続面で密封される、請求項９に記載の堆積チャンバ。
【請求項12】
前記ヒータは、基板を支持し、加熱するように構成されている、請求項９に記載の堆積チャンバ。
【請求項13】
前記冷却剤チャネルは、正方形状又は矩形状のプロファイルを有する、請求項９から１２のいずれか一項に記載の堆積チャンバ。
【請求項14】
前記冷却剤チャネルは、Ｌ字形状、マッシュルーム形状、又はＴ字形状のプロファイルを有する、請求項９から１２のいずれか一項に記載の堆積チャンバ。
【請求項15】
前記冷却剤チャネルは、前記内部キャビティ内に配置されている、請求項９から１２のいずれか一項に記載の堆積チャンバ。
【請求項16】
前記アダプタ本体の前記径方向内側部分は、Ｌ字形状又はＴ字形状のプロファイルを有する少なくとも１つのセクションを有する、請求項９から１２のいずれか一項に記載の堆積チャンバ。
【請求項17】
前記冷却剤チャネルは、Ｌ字形状又はＴ字形状のプロファイルを有する前記少なくとも１つのセクション内に配置されている、請求項１６に記載の堆積チャンバ。
【請求項18】
前記冷却剤チャネルは、Ｌ字形状、マッシュルーム形状、又はＴ字形状のプロファイルを有する、請求項１７に記載の堆積チャンバ。
【請求項19】
堆積チャンバ用のプロセスキットであって、上側と前記上側の反対の下側との間で中心軸を中心として長手方向に延在するアダプタ本体であって、前記中心軸を中心とする中央開口部を有し、前記下側に接続面を有する径方向外側部分、及び冷却剤チャネルと前記下側に段差面とを有する径方向内側部分を有する、アダプタ本体を備える、アダプタを備え、
前記冷却剤チャネルの少なくとも一部分が、前記接続面の径方向内側端部から径方向内向きに離隔し、
前記冷却剤チャネルの前記少なくとも一部分は、長手方向において前記接続面の下方かつ前記接続面と前記段差面との間に配置され、
前記プロセスキットは、更に、
前記アダプタ本体の前記段差面から長手方向及び径方向に延在する外側シールド、並びに
前記アダプタ本体の上面から前記段差面に向けて長手方向及び径方向に延在し、前記外側シールドの上に部分的に延在する内側シールドを備える、プロセスキット。
【請求項20】
前記外側シールドは、長手方向に延在する側面であって、径方向に離隔した対向する側面を有するＵ字形状又はＪ字形状のプロファイルを有し、前記内側シールドは、径方向において、対向する前記長手方向に延在する側面の間に配置された自由端を有する、請求項１９に記載のプロセスキット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
[0001] 本開示の実施形態は、広くは、マイクロ電子デバイス製造で使用されるようなプロセスチャンバの外部温度及び内部温度を制御するためのデバイス及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
[0002] SEMI S2は、半導体製造機器に関する環境、健全性、及び安全性のガイドラインである。SEMI S2のガイドラインによれば、基板用のプロセスチャンバなどのチャンバの外面（人間と接触し得る）の温度は、６５℃以下であるべきである。本発明者らは、物理的堆積（PVD）チャンバなどの一部のプロセスチャンバの外部温度が、現在の制限値である６５℃を超え得ることを確認した。
【0003】
[0003] したがって、本発明者らは、内部の熱環境に影響を与えることなしに、プロセスチャンバの外面の温度を制御するための改良されたデバイス及び方法の実施形態を提供した。
【発明の概要】
【0004】
[0004] プロセスチャンバの外面の温度を制御するための装置及び方法が、本明細書で提供される。幾つかの実施形態では、堆積チャンバ用のアダプタが、上側と上側の反対の下側との間で中心軸を中心として長手方向に延在するアダプタ本体を含む。アダプタ本体は、中心軸を中心とする中央開口部を有する。アダプタ本体は、下側に接続面を有する径方向外側部分と、冷却剤チャネル及び下側に段差面を有する径方向内側部分とを有する。冷却剤チャネルの少なくとも一部分は、接続面の径方向内側端部から径方向内向きに離隔している。冷却剤チャネルの少なくとも一部分はまた、長手方向において接続面の下方かつ接続面と段差面との間に配置されている。
【0005】
[0005] 幾つかの実施形態では、堆積チャンバが、アダプタ本体、チャンバ本体、内側シールド、及び外側シールドを含む。アダプタは、上側と上側の反対の下側との間で中心軸を中心として長手方向に延在するアダプタ本体を含む。アダプタ本体は、中心軸を中心とする中央開口部を有する。アダプタ本体は、下側に接続面を有する径方向外側部分と、冷却剤チャネル及び下側に段差面を有する径方向内側部分とを有する。冷却剤チャネルの少なくとも一部分は、接続面の径方向内側端部から径方向内向きに離隔し、冷却剤チャネルの少なくとも一部分は、長手方向において接続面の下方かつ接続面と段差面との間に配置されている。
【0006】
[0006] チャンバ本体は、内部キャビティの内部空間を加熱するためのヒータを取り囲む内部キャビティを画定する。チャンバ本体は、アダプタ本体の中央開口部と同軸なチャンバ本体の開口部を画定する接続面を有する。アダプタ本体の接続面は、チャンバ本体の接続面に接続されている。
【0007】
[0007] 外側シールドが、段差面から長手方向及び径方向に延在し、内側シールドが、アダプタ本体の上側から段差面に向けて延在し、外側シールドの上に部分的に延在する。
【0008】
[0008] 幾つかの実施形態では、堆積チャンバ用のプロセスキットが、アダプタ、内側シールド、及び外側シールドを含む。アダプタは、上側と上側の反対の下側との間で中心軸を中心として長手方向に延在するアダプタ本体を含む。アダプタ本体は、中心軸を中心とする中央開口部を有する。アダプタ本体は、下側に接続面を有する径方向外側部分と、冷却剤チャネル及び下側に段差面を有する径方向内側部分とを有する。冷却剤チャネルの少なくとも一部分は、接続面の径方向内側端部から径方向内向きに離隔し、冷却剤チャネルの少なくとも一部分は、長手方向において接続面の下方かつ接続面と段差面との間に配置されている。
【0009】
[0009] 外側シールドが、段差面から長手方向及び径方向に延在し、内側シールドが、アダプタ本体の上側から段差面に向けて延在し、外側シールドの上に部分的に延在する。
【0010】
[0010] 本開示の他の及び更なる実施形態が、以下で説明される。
【0011】
[0011] 上記で簡潔に要約され、以下でより詳細に説明される本開示の実施形態は、添付の図面に示す本開示の例示的な実施形態を参照することにより、理解することができる。しかし、本開示は他の等しく有効な実施形態を許容し得ることから、付随する図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示しており、したがって、範囲を限定するものと見なすべきではない。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1A】[0012] 本開示の少なくとも幾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。
【発明を実施するための形態】
【0013】
[0021] 理解し易くするために、可能な場合には、図に共通する同一の要素を指し示すのに同一の参照番号を使用した。図は縮尺通りではなく、分かり易くするために簡略化されていることがある。一実施形態の要素及び特徴は、更なる記述がなくとも、その他の実施形態に有益に組み込まれてよい。
【0014】
[0022] アダプタ、そのようなアダプタを組み込んだプロセスキット、そのようなプロセスキットを組み込んだプロセスチャンバ、及びプロセスチャンバの外部温度を制御するために使用される方法の複数の実施形態が、本明細書で提供される。
【0015】
[0023] 図１Ａは、プロセスチャンバ１００（例えば、物理的気相堆積すなわちPVDチャンバ）の断面側面図を示す。プロセスチャンバ１００は、内部空間１０８を取り囲むチャンバ壁１０６を有するチャンバ本体１００ａを備える。複数の実施形態では、チャンバ壁１０６のうちの１以上が、内部空間１０８を見るための検査ポート（図示せず）又は窓を含み得る。チャンバ壁１０６は、側壁１１６、下壁１２０、及び天井１２４を含む。プロセスチャンバ１００は、独立型のチャンバであり得るか、又は、様々なチャンバの間で基板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チャンバのクラスタを有するマルチチャンバプラットフォーム（図示せず）の一部であり得る。チャンバ壁１０６は、熱環境に基づいて、ステンレス鋼などの適切な材料から作製され得る。プロセスチャンバ１００は、基板１０４の上に材料をスパッタ堆積させることができるPVDチャンバであり得る。他のプロセスチャンバも、本明細書で開示される本発明の装置及び方法から利益を受け得る。スパッタ堆積に適した材料の非限定的な複数の例には、アルミニウム、銅、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、タングステン、窒化タングステン、モリブデンなどのうちの１以上が含まれる。
【0016】
[0024] プロセスチャンバ１００は、概して、基板１０４（例えば、シリコンウエハ）を支持するためのペデスタル１３４を備える基板支持体１３０を含む。ペデスタル１３４は、プロセスチャンバ１００の上側セクション内に配置されたスパッタリングターゲット１４０のスパッタリング面１３９と実質的に平行な平面を有する基板支持面１３８を有する。ペデスタル１３４の基板支持面１３８は、処理中に基板１０４を支持するように設計されている。ペデスタル１３４は、昇降するように構成され得る。図１Ａでは、ペデスタル１３４が、プロセス位置の下方の中間位置で示されている。以下でより詳細に説明される図１Ｂは、プロセスキット１０２及びペデスタル１３４の代替的な一実施形態を示し、中間位置の上方の上昇したプロセス位置にあるペデスタル１３４を示している。基板支持面１３８は、酸化アルミニウムから形成され得る。基板１０４の幅は、基板１０４が円形であれば直径であってよく、又は基板が正方形／矩形であれば幅であってよい。基板支持面１３８は、基板１０４の所与の幅よりも小さいサイズを有し得る。それによって、基板は、図１Ａ及び図１Ｂで示されているように、張り出した縁部を含む。ペデスタル１３４は、静電チャック又はヒータ１３４ａ（電気抵抗ヒータ、熱交換器、又は他の適切な加熱デバイスなど）のうちの少なくとも一方を含み得る。複数の実施形態では、ヒータ１３４ａが、最大約７００℃の温度まで基板支持面１３８を加熱するように構成され得る。
【0017】
[0025] 動作中、基板１０４は、チャンバ本体１００ａの側壁１１６内の基板装填入口１４２を通してプロセスチャンバ１００の中に導入され又はプロセスチャンバ１００から取り出され、それぞれ、基板支持面１３８の上に載置され又は基板支持面１３８から取り外される。ペデスタル１３４は、基板１０４を処理するためにプロセス位置に移動される。ペデスタル１３４は、プラズマ動作中、浮遊電位に維持され得るか又は接地され得る。
【0018】
[0026] プロセスチャンバ１００は、本開示の幾つかの実施形態によるプロセスキット１０２を有し得る。プロセスキット１０２は、処理空間１０８ａを非処理空間１０８ｂから分離するためにプロセスチャンバ１００内で使用され得る。プロセスキット１０２は、様々な構成要素を含み得る。様々な構成要素は、例えば、構成要素面からスパッタリング堆積物を取り除くため、腐食した構成要素を交換若しくは修理するため、又はプロセスチャンバ１００を特定のプロセスに適応させるために、プロセスチャンバ１００から容易に取り外され得る。プロセスキット１０２は、アダプタ１３６、内側シールド１１０ａ、外側シールド１１０ｂ、カバーリング１２２、及び堆積リング１２５のうちの１以上を含み得る。
【0019】
[0027] アダプタ１３６は、脱イオン水などの冷却剤を流すための冷却剤チャネル１５２を有するアダプタ本体１３７を含む。アダプタ本体１３７は、上側１９０と上側１９０の反対の下側１９１との間で中心軸１０３を中心として長手方向に延在する。アダプタ本体１３７は、中心軸１０３を中心とする中央開口部１９２を有する。
【0020】
[0028] アダプタ本体１３７は、冷却剤チャネル１５２と連通する冷却剤入口１３７ａと冷却剤出口１３７ｂを含む。冷却剤入口１３７ａと冷却剤出口１３７ｂは、冷却剤供給部１８０に流体結合され得る。冷却剤供給部１８０は、６５℃以下などの所定の温度又はSEMI S2規格の制限値よりも下にアダプタ本体１３７の外面及びチャンバ本体１００ａのチャンバ壁１０６の温度を維持するのに十分な流量で、冷却剤チャネル１５２を通して冷却剤を流すように構成され得る。幾つかの実施形態では、例えば、脱イオン水が冷却剤として使用され、分当たり約０．５ガロンから分当たり約５ガロンで、冷却剤チャネル１５２内を循環し、プロセスチャンバ１００の処理空間１０８ａの温度が約７００℃であるときに、アダプタ１３６の外面及びチャンバ壁１０６の温度を６５℃以下に維持する。冷却剤入口１３７ａに入る冷却剤の温度は、約２０℃から約３５℃であってよく、冷却剤出口１３７ｂを出る冷却剤の温度は、約２１℃から約４０℃であってよい。
【0021】
[0029] 図２Ａ～図２Ｇでより詳細に示されているように、アダプタ本体１３７は、下側１９１に接続面１９４を有する径方向外側部分１９３と、冷却剤チャネル１５２及び下側１９１に段差面１９６を有する径方向内側部分１９５とを有し得る。上側１９０は、図２Ａ～図２Ｇで示されているように、段差面を有し得る。段差面１９６は、全体的又は部分的に接続面１９４の下方に配置され得る。複数の実施形態では、径方向外側部分１９３が、接続面１９４の径方向内側端部１９９から径方向外向きに延在し、径方向内側部分１９５は、接続面１９４の径方向内側端部１９９から径方向内向きに延在する。冷却チャネル１５２の少なくとも一部分は、接続面１９４の径方向内側端部１９９から径方向内向きに離隔している。図２Ａ～図２Ｄで示されている複数の実施形態では、冷却剤チャネル１５２全体が、接続面１９４の径方向内側端部１９９から径方向内向きに離隔している。また、冷却剤チャネル１５２の少なくとも一部分は、長手方向において接続面１９４の下方かつ接続面１９４と段差面１９６との間に配置されている。図２Ａ～図２Ｄで示されている複数の実施形態では、冷却剤チャネル１５２全体が、長手方向において接続面１９４の下方かつ接続面１９４と段差面１９６との間に配置されている。
【0022】
[0030] 冷却剤チャネル１５２は、段差面１９６の少なくとも一部分に適合する少なくとも１つの表面を有するプロファイルを有し得る。例えば、図２Ａで示されているように、冷却剤チャネル１５２は、正方形プロファイル及び少なくとも１つの側面１５２ａを有し得る。少なくとも１つの側面１５２ａは、段差面１９６の隣接する部分１９６ａと平行に延在する。冷却剤チャネル１５２は、様々な多角形状を有し得る。様々な多角形状は、図２Ｂ、図２Ｃ、及び図２Ｅで示されているＬ字形状のプロファイル、図２Ｄで示されている矩形状のプロファイル、図２Ｆで示されているＴ字形状のプロファイル、及び図２Ｇで示されているマッシュルーム形状のプロファイルを含む。
【0023】
[0031] 冷却剤チャネル１５２は、アダプタ本体１３７に直接的に機械加工されてよく、又は、アダプタ１３６を形成するために溶接などによってアダプタ本体１３７に取り付けられ得るリングなどの形態を採る別個の（例えば、機械加工又はプレス加工された）部品として形成されてよい。例えば、冷却剤チャネル１５２は、アダプタ本体１３７の外周に沿ってアダプタ本体１３７の中に直接的に機械加工されてよく、冷却剤チャネル１５２を密閉するためにアダプタ本体に取り付けられたキャップでカバーされてよい。また、図２Ａ～図２Ｇで示されているように、アダプタ本体１３７がチャンバ本体１００ａに接続されたときに、段差面１９６の一部分とチャンバ本体１００ａの側壁１１６の１以上の対向面との間に間隙１９８が形成され得る。図２Ａ～図２Ｃ及び図２Ｅ～図２Ｇで示されている複数の実施形態では、段差面１９６の少なくともＬ字形状部分が、側壁１１６の対向面から離隔し、少なくともＬ字形状部分を有する間隙１９８を形成する。
【0024】
[0032] 図２Ａ～図２Ｇで示されているように、側壁１１６は、アダプタ本体１３７の接続面１９４に接続する接続面１１６ｂを有するフランジ１１６ａを有し得る。アダプタ本体１３７は、フランジ１１６ａを覆って及び／又はその周りに延在してよく、フランジ１１６ａを遮蔽し、冷却剤チャネル１５２を接続面１１６ｂ及び接続面１９４の径方向内向きかつ下方に配置する。
【0025】
[0033] 接続面１９４と接続面１１６ｂは、合わせシール面であってよい。例えば、図２Ａで示されているように、接続面１１６ｂは、Ｏリング１９７が着座する溝１１６ｃを含む。アダプタ本体１３７の接続面１９４は、Ｏリング１９７に対して密封される。
【0026】
[0034] 図２Ａ～図２Ｇで示されているように、アダプタ本体１３７の径方向内側部分１９５は、Ｌ字形状のプロファイルを有する少なくとも１つのセクションを有し得る。更に、図２Ａ～図２Ｄで示されているように、冷却チャネル１５２は、Ｌ字形状のプロファイルを有するセクション内に配置され得る。また、図２Ｂ、図２Ｃ、及び図２Ｅでより具体的に示されているように、そのようなセクション内の冷却チャネル１５２は、Ｌ字形状のプロファイルを有し得る。
【0027】
[0035] 図１Ａを参照すると、アダプタ本体１３７が、内側シールド１１０ａ及び外側シールド１１０ｂを、内部空間１０８、より具体的には、処理空間１０８ａ内で支持し、処理空間１０８ａ内に配置する。内側シールド１１０ａ及び外側シールド１１０ｂは、熱伝導性のステンレス鋼などの金属から作製され得る。内側シールド１１０ａ及び／又は外側シールド１１０ｂは、例えば、排気１６８などへのガスの流れを可能にするための流路として複数の孔又はスロットを有し得る。内側シールド１１０ａ及び外側シールド１１０ｂは、アダプタ本体１３７に接続されているので、内部空間１０８内で生成される熱（例えば、ヒータ１３４ａを動作させることから）は、内側シールド１１０ａ及び外側シールド１１０ｂによって、アダプタ本体の径方向内側部分１９５に伝導され得る。また、内側シールド１１０ａと外側シールド１１０ｂの離隔した配置は、アダプタ本体１３７の径方向内側部分１９５へ熱を対流させるように作用する。冷却剤チャネル１５２は、径方向内側部分１９５内に配置され、接続面１９４の下方にあるので、内側シールド１１０ａ及び外側シールド１１０ｂによってアダプタ本体１３７に対流及び伝導される熱は、その熱が径方向外側部分１９３及び接続面１９４に到達する前に、冷却チャネル１５２内の冷却剤に少なくとも部分的に伝達され得る。接続面１９４に到達する熱の量を低減させることによって、冷却剤チャネル１５２内の冷却剤は、アダプタ本体１３７からチャンバ本体１００ａのチャンバ壁１０６に送達される熱を制限し得る。チャンバ壁１０６は、アダプタ本体１３７に熱接触している。結果として、チャンバ本体１００ａの外面の温度は、維持され得る。
【0028】
[0036] 幾つかの実施形態では、内側シールド１１０ａが、スパッタリングターゲット１４０のスパッタリング面１３９及び基板支持体１３０を包囲するようにサイズ決定された直径（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）を有する円筒壁１２６を含む。円筒壁１２６は、上側部分１２８と自由端１３２ａを有する下側部分１３２とを有する。上側部分１２８は、アダプタ本体１３７の上側１９０に接続されている。また、上側部分１２８は、スパッタリングターゲット１４０のスパッタリング面１３９の外縁１３９ａを取り囲む。下側部分１３２は、基板支持体１３０を少なくとも部分的に取り囲む。
【0029】
[0037] 外側シールド１１０ｂは、概して、内側壁１４１、外側壁１４３、及び内側壁１４１と外側壁１４３とを接続する下壁１４５を有する、Ｕ字形状又はＪ字形状のプロファイルを有する。外側壁１４３の上側端部１４３ａは、アダプタ本体１３７の下側１９１に接続されている。外側シールド１１０ｂの内側壁１４１の上側端部１４１ａは、カバーリング１２２と相互作用する。例えば、図１Ａで示されている一実施形態では、内側壁１４１の上側端部１４１ａが、基板支持体１３０の周壁１１２に配置するためのカバーリング１２２の下面内に形成された溝によってカバーされている。アダプタ１３６は、内側シールド１１０ａ及び外側シールド１１０ｂを支持する。それによって、内側シールド１１０ａは、外側シールド１１０ｂの上に少なくとも部分的に垂れ下がり、径方向において外側シールド１１０ｂの内側壁１４１と外側壁１４３との間に配置される。
【0030】
[0038] プロセスキット１０２はまた、カバーリング１２２の下方に配置された堆積リング１２５も含む。カバーリング１２２は、堆積リング１２５と外側シールド１１０ｂの内側壁１４１とを少なくとも部分的にカバーする。図１Ａで示されている一実施形態では、堆積リング１２５が、外側シールド１１０ｂの内側壁１４１によって取り囲まれている。図１Ａで示されているように、堆積リング１２５は、基板支持体１３０の周壁１１２を取り囲むように延在する環状帯を有し得る。堆積リング１２５は、基板支持体１３０の下側レッジ１３５に載置することができる。幾つかの実施形態では、基板支持面１３８と下側レッジ１３５の上面との間の距離が、約８mmから約１１mmである。幾つかの実施形態では、下側レッジ１３５が、約１０mmから約１５mmの厚さを有する。
【0031】
[0039] 図１Ａでは、ペデスタル１３４が、中間位置で示されている。中間位置では、カバーリング１２２が、堆積リング１２５に接触していない。図１Ａでは、カバーリング１２２が、外側シールド１１０ｂの内側壁１４１の上側端部１４１ａに載置されているように示されている。図１Ｂは、ペデスタル１３４がプロセス位置にある、ペデスタル１３４、カバーリング１２２、及び堆積リング１２５の代替的な一実施形態を示している。図１Ｂで示されているように、カバーリング１２２は、堆積リング１２５に載置されている。
【0032】
[0040] カバーリング１２２と外側シールド１１０ｂの内側壁１４１の上側端部１４１ａとは、互いに協働して、基板支持体１３０の周壁１１２及び基板１０４の張り出した縁部１１４上へのスパッタ堆積物の形成を低減させる。具体的には、図１Ｂの一実施形態で示されているように、カバーリング１２２が、外側シールド１１０ｂの内側壁１４１と協働し、これを補完するように、サイズ決定、成形、及び配置されて、カバーリング１２２と内側壁１４１との間の曲がりくねった流路１２３を形成し、したがって、周壁１１２へのプロセス堆積物の流れを抑制する。曲がりくねった流路１２３は、堆積リング１２５及びカバーリング１２２の合わせ面への低エネルギーのスパッタ堆積物の蓄積を抑制する。さもなければ、堆積リング１２５とカバーリング１２２とは、互いに又は基板１０４の張り出した縁部１１４に固着し得る。
【0033】
[0041] 図１Ａで示されているように、スパッタリングターゲット１４０は、バッキング板１５０に取り付けられたスパッタリングプレート１４４を含む。スパッタリングプレート１４４は、基板１０４の上にスパッタリングされる材料を含む。例えば、スパッタリングプレート１４４は、例えば、アルミニウム、銅、タングステン、チタン、モリブデン、コバルト、ニッケル、又はタンタルなどの金属であり得る。スパッタリングプレート１４４はまた、例えば、窒化タンタル、窒化タングステン、又は窒化チタンなどの金属化合物であり得る。スパッタリングプレート１４４は、基板１０４の平面に平行な平面を形成するスパッタリング面１３９を有し得る。外縁１３９ａが、スパッタリング面１３９を取り囲む。外縁１３９ａは、スパッタリング面１３９の平面に対して傾斜してもよい。
【0034】
[0042] 内側シールド１１０ａの上側部分１２８に隣接する外縁１３９ａは、暗黒空間領域を含む間隙２００を形成する。暗黒空間領域は、自由電子が非常に欠乏しているエリアであり、減圧としてモデル化され得る。暗黒空間領域の制御は、有利なことに、暗黒空間領域の中へのプラズマの侵入、アーク放電、及びプラズマの不安定化を防止する。間隙２００の形状は、間隙２００を通るスパッタプラズマ種の通過を妨げ、したがって、周辺ターゲット領域の表面上へのスパッタ堆積物の蓄積を低減させる。
【0035】
[0043] バッキング板１５０は、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、銅‐クロム、又は銅‐亜鉛などの金属から作製される。バッキング板１５０は、スパッタリングプレート１４４とバッキング板１５０との両方において形成されるスパッタリングターゲット１４０内で生成される熱を放散させるのに十分高い熱伝導率を有する材料から作製され得る。この熱は、スパッタリングプレート１４４及びバッキング板１５０で生じる渦電流から生成され、スパッタリングターゲット１４０のスパッタリング面１３９の上へのプラズマからの高エネルギーイオンの衝突からも生成される。バッキング板１５０の熱伝導率がより高くなると、スパッタリングターゲット１４０内で生成された熱が周囲構造へ又は更には熱交換器へ放散することが可能になる。熱交換器は、バッキング板１５０の後ろに又はバッキング板１５０自体の内部に取り付けられ得る。
【0036】
[0044] 幾つかの実施形態では、スパッタリングプレート１４４が、拡散接合によって、例えば、スパッタリングプレート１４４をバッキング板１５０上に配置し、スパッタリングプレート１４４及びバッキング板１５０を適切な温度に、典型的には、少なくとも約８０～２００℃まで加熱することによって、バッキング板１５０に取り付けられ得る。任意選択的に、スパッタリングターゲット１４０は、スパッタリングプレートとバッキング板との両方として働くのに十分な深さを有する材料の単一の断片を含むモノリシックな構造であり得る。また、スパッタリングターゲット１４０は、アセンブリを形成するために互いに接合された異なる材料で形成され得る。
【0037】
[0045] バッキング板１５０は、プロセスチャンバ１００内でアイソレータ１５４に載置された外側フーチング２０４を含む。外側フーチング２０４は、Ｏリング溝２０６を含む。Ｏリング溝２０６の中には、Ｏリング２０８が配置されて、減圧シールを形成する。アイソレータ１５４は、バッキング板１５０をプロセスチャンバ１００から電気的に絶縁し、分離するもので、典型的には酸化アルミニウムなどの誘電性又は絶縁性の材料で形成されたリングである。外側フーチング２０４は、スパッタリングターゲット１４０とアイソレータ１５４との間の間隙を通るスパッタ材料とプラズマ種との流れ又は移動を抑制するように成形されて、間隙への低角度でのスパッタ堆積物の侵入を妨げる。
【0038】
[0046] スパッタリングターゲット１４０は、DC電源１４６とRF電源１４８のうちの一方又は両方に接続される。DC電源１４６は、内側シールド１１０ａ及び外側シールド１１０ｂに対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し得る。内側シールド１１０ａ及び外側シールド１１０ｂは、スパッタリングプロセス中に電気的にフローティング状態になり得る。DC電源１４６とRF電源１４８のうちの少なくとも一方は、スパッタリングガスに通電して、スパッタリングガスのプラズマを生成する。生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に当たり、衝突して、スパッタリング面１３９から基板１０４の上へ材料をスパッタリングする。
【0039】
[0047] スパッタリングガスは、ガス供給システム１５８を通してプロセスチャンバ１００の中に導入される。ガス供給システム１５８は、マスフローコントローラなどのガス流量制御弁（図示せず）を有する導管（図示せず）を介してガス供給部（図示せず）からガスを提供して、ガスの設定流量を通過させる。ガスは、混合マニホールド（図示せず）に供給される。混合マニホールドにおいて、ガスは混合されて、所望のプロセスガス組成を生成し、ガス分配器（図示せず）に供給する。ガス分配器は、プロセスチャンバ１００の中へガスを導入するためのガス出口を有する。プロセスガスは、アルゴン又はキセノンなどの非反応性ガスを含み得る。それらの非反応性ガスは、スパッタリングターゲット１４０に活性衝突し（energetically impinges）、スパッタリングターゲット１４０から材料をスパッタリングすることができる。プロセスガスは、スパッタリングされた材料と反応して基板１０４上に層を形成することが可能な反応性ガス（例えば、酸素含有ガスと窒素含有ガスのうちの１以上）も含み得る。次いで、ガスは、DC電源１４６とRF電源１４８のうちの少なくとも一方によって通電され、スパッタリングターゲット１４０をスパッタリングするためのプラズマを生成する。使用済みプロセスガスと副生成物は、排気１６８を通してプロセスチャンバ１００から排気される。排気１６８は、排気口１７０を含む。排気口１７０は、使用済みプロセスガスを受け取り、使用済みガスを排気導管１７２へ渡す。排気導管１７２は、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１７２は、１以上の排気ポンプ１７４に接続されている。
【0040】
[0048] プロセスチャンバ１００の様々な構成要素が、コントローラ１７６によって制御され得る。コントローラ１７６は、基板１０４を処理するために構成要素を動作させる指示命令セットを有するプログラムコードを含む。例えば、コントローラ１７６は、以下のようなプログラムコードを含み得る。すなわち、基板支持体１３０と基板移送機構とを動作させるための基板配置指示命令セット、プロセスチャンバ１００へのスパッタリングガスの流量を設定するようにガス流量制御バルブを動作させるためのガス流量制御指示命令セット、プロセスチャンバ１００内の圧力を維持するように排気スロットルバルブを動作させるためのガス圧力制御指示命令セット、ガス通電電力レベルを設定するようにDC電源１４６とRF電源１４８のうちの少なくとも一方を動作させるためのガス通電制御指示命令セット、冷却剤チャネル１５２への冷却剤の流量を制御するように基板支持体１３０又は冷却剤供給部１８０内の温度制御システムを制御するための温度制御指示命令セット、及びプロセスチャンバ１００内のプロセスをモニタするためのプロセスモニタ指示命令セットである。
【0041】
[0049] 上記は本開示の複数の実施形態を対象とするが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他の実施形態及び更なる実施形態を考案してもよい。
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図2F】
【図2G】
【国際調査報告】