特表 2025-524625 スパッタリングターゲットとシールドとの間の位置合わせずれを低減するためのデバイス

(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】2025-07-30

(54)【発明の名称】スパッタリングターゲットとシールドとの間の位置合わせずれを低減するためのデバイス

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/34 20060101AFI20250723BHJP

   C23C 14/35 20060101ALI20250723BHJP

【ＦＩ】

C23C14/34 Z

C23C14/35 Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2025501338

(86)(22)【出願日】2023-07-13

(85)【翻訳文提出日】2025-01-17

(86)【国際出願番号】 US2023027618

(87)【国際公開番号】W WO2024019920

(87)【国際公開日】2024-01-25

(31)【優先権主張番号】63/390,052

(32)【優先日】2022-07-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】18/195,985

(32)【優先日】2023-05-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．テフロン

(71)【出願人】

【識別番号】500575824

【氏名又は名称】ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100117640

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 達己

(72)【発明者】

【氏名】リュー、ボー

【テーマコード（参考）】

4K029

【Ｆターム（参考）】

4K029CA05

4K029DA10

4K029DC20

4K029DC39

(57)【要約】

スパッタリングチャンバーの暗部シールド上で使用するためのスペーシングガイドは、第１の端部、第１の端部の反対側の第２の端部、及び厚さを有し、暗部シールドの端部上に載置されるように構成されている、水平な本体と、水平な本体の第１の端部から横方向に延在し、暗部シールドの外面に当接するように構成されている第１の脚部と、水平な本体の第２の端部から横方向に延在し、シールドの内面に当接するように構成されている第２の脚部と、を含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

スパッタリングチャンバーの暗部シールド上で使用するためのスペーシングガイドであって、前記スペーシングガイドが、
第１の端部、前記第１の端部の反対側の第２の端部、及び厚さを有する水平な本体であって、前記水平な本体が、前記暗部シールドの端部上に載置されるように構成されている、水平な本体と、
前記水平な本体の前記第１の端部から横方向に延在し、前記暗部シールドの外面に当接するように構成されている、第１の脚部と、
前記水平な本体の前記第２の端部から横方向に延在し、前記シールドの内面に当接するように構成されている、第２の脚部と、を備え、前記水平な本体、前記第１の脚部、及び前記第２の脚部が、絶縁材料から形成されている、スパッタリングチャンバーの暗部シールド上で使用するためのスペーシングガイド。

【請求項2】

前記水平な本体が、約１ミリメートル～約３０ミリメートルの厚さである、請求項１に記載のスペーシングガイド。

【請求項3】

前記第２の脚部が、約３０ミリメートル以下の厚さを有する、請求項１に記載のスペーシングガイド。

【請求項4】

前記第１の脚部及び前記第２の脚部が、異なる幅、長さ、及び厚さを有する、請求項１に記載のスペーシングガイド。

【請求項5】

前記水平な本体、前記第１の脚部、及び前記第２の脚部が、一体的に形成されている、請求項１に記載のスペーシングガイド。

【請求項6】

スパッタリングチャンバー内で使用するための暗部シールドアセンブリであって、前記暗部シールドアセンブリが、
基板支持台に近接するように構成されている第１の端部、及びスパッタリングターゲットに近接するように構成されている第２の端部、を有する環状の暗部シールドと、
前記環状の暗部シールドの前記第２の端部上に配置された複数のスペーシングガイドであって、各スペーシングガイドが、
第１の端部、前記第１の端部の反対側の第２の端部、及び厚さを有する水平な本体であって、前記水平な本体が、前記環状の暗部シールドの前記第２の端部上に載置されるように構成されている、水平な本体と、
前記水平な本体の前記第１の端部から横方向に延在し、前記環状の暗部シールドの外面に当接するように構成されている、第１の脚部と、
前記水平な本体の前記第２の端部から横方向に延在し、前記シールドの内面に当接するように構成されている、第２の脚部と、を備え、前記水平な本体、前記第１の脚部、及び前記第２の脚部が、絶縁材料から形成されている、暗部シールドアセンブリ。

【請求項7】

前記複数のスペーシングガイドが、摩擦力のみによって、前記環状の暗部シールドに取り付けられている、請求項６に記載の暗部シールドアセンブリ。

【請求項8】

前記複数のスペーシングガイドが、締結具によって、前記環状の暗部シールドに取り付けられている、請求項６に記載の暗部シールドアセンブリ。

【請求項9】

前記スペーシングガイドが、前記スパッタリングターゲットと前記環状の暗部シールドの位置合わせずれを、水平軸に沿って約５ミリメートル以内に維持する、請求項６に記載の暗部シールドアセンブリ。

【請求項10】

前記スペーシングガイドが、前記スパッタリングターゲットと前記環状の暗部シールドの前記位置合わせずれを、水平軸に沿って約１ミリメートル以内に維持する、請求項９に記載の暗部シールドアセンブリ。

【請求項11】

前記水平な本体が、約３０ミリメートル以下の厚さである、請求項９に記載の暗部シールドアセンブリ。

【請求項12】

前記第２の脚部が、約３０ミリメートル以下の厚さを有する、請求項９に記載の暗部シールドアセンブリ。

【請求項13】

スパッタリングチャンバーアセンブリであって、前記スパッタリングチャンバーアセンブリが、
スパッタリングターゲットと、
基板支持台に近接するように構成されている第１の端部、及び前記スパッタリングターゲットに近接するように構成されている第２の端部、を有する環状の暗部シールドと、
前記環状の暗部シールドの前記第２の端部上に配置された複数のスペーシングガイドと、を備え、各スペーシングガイドが、
第１の端部、前記第１の端部の反対側の第２の端部、及び厚さを有する水平な本体であって、前記水平な本体が、前記環状の暗部シールドの前記第２の端部上に載置されるように構成されている、水平な本体と、
前記水平な本体の前記第１の端部から横方向に延在し、前記環状の暗部シールドの外面に当接するように構成されている、第１の脚部と、
前記水平な本体の前記第２の端部から横方向に延在し、前記シールドの内面に当接するように構成されている、第２の脚部と、を備え、前記水平な本体、前記第１の脚部、及び前記第２の脚部が、絶縁材料から形成されている、スパッタリングチャンバーアセンブリ。

【請求項14】

前記スペーシングガイドが、前記スパッタリングターゲットと前記環状の暗部シールドの位置合わせずれを、水平軸に沿って約１ミリメートル以内に維持する、請求項１３に記載のスパッタリングチャンバーアセンブリ。

【請求項15】

前記スペーシングガイドが、前記スパッタリングターゲットと前記環状の暗部シールドの前記位置合わせずれを、垂直軸に沿って１ミリメートル以内に維持する、請求項１４に記載のスパッタリングチャンバーアセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２３年５月１１日に出願された米国特許出願第１８／１９５，９８５号、及び２０２２年７月１８日に出願された米国特許仮出願第６３／３９０，０５２号の優先権を主張するものであり、これらの両方は、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。

【0002】

（発明の分野）
本開示は、スパッタリングターゲットとシールドとの間の位置合わせずれを低減するためのデバイス及び使用方法に関する。

【背景技術】

【0003】

物理蒸着（physical vapor deposition、「ＰＶＤ」）法は、様々な基板上に材料の薄い膜又は層を形成するために使用されている。ＰＶＤ方法は、例えば、集積回路構造及びデバイスの製造において金属化層を形成するための半導体製造プロセスにおいて使用され得る。スパッタリングとして知られているＰＶＤプロセスの一種では、アルゴンなどのガスイオンの照射によって、スパッタリングターゲットの表面から原子が放出される。そのため、スパッタリングターゲットは、基板上に堆積される材料の供給源である。

【0004】

現在のＰＶＤチャンバーの一部では、プロセスキット又は暗部シールドがＰＶＤチャンバーの本体に装着されている。スパッタリングターゲットは、シールドから分離して、ＰＶＤチャンバーの取り外し可能な蓋に装着される。使用時、蓋が閉じられるときに、スパッタリングターゲットはチャンバー本体内に降ろされる。

【0005】

暗部シールドとスパッタリングターゲットとの間の位置合わせずれは、アーク放電、粒子形成、及び膜不均一性などの様々な性能問題を引き起こす可能性があることが分かっている。暗部シールドとスパッタリングターゲットの改善された位置合わせのためのデバイス及び方法が必要とされている。

【発明の概要】

【0006】

これら及び他の必要性は、本開示の様々な態様及び構成によって対処される。

【0007】

実施例１では、スパッタリングチャンバーの暗部シールド上で使用するためのスペーシングガイドであって、スペーシングガイドは、第１の端部、第１の端部の反対側の第２の端部、及び厚さを有する水平な本体であって、暗部シールドの端部上に載置されるように構成されている、水平な本体と、水平な本体の第１の端部から横方向に延在し、暗部シールドの外面に当接するように構成されている第１の脚部と、水平な本体の第２の端部から横方向に延在し、シールドの内面に当接するように構成されている第２の脚部と、を含む、スペーシングガイド。水平な本体、第１の脚部、及び第２の脚部は、絶縁材料から形成されている。

【0008】

実施例２では、水平な本体は約１ミリメートル～約３０ミリメートルの厚さである、実施例１のスペーシングガイド。

【0009】

実施例３では、第２の脚部は、約３０ミリメートル以下の厚さを有する、実施例１のスペーシングガイド。

【0010】

実施例４では、第１の脚部及び第２の脚部は、異なる幅、長さ、及び厚さを有する、実施例１のスペーシングガイド。

【0011】

実施例５では、水平な本体、第１の脚部、及び第２の脚部は、一体的に形成されている、実施例１のスペーシングガイド。

【0012】

実施例６では、スパッタリングチャンバー内で使用するための暗部シールドアセンブリであって、暗部シールドアセンブリは、基板支持台に近接するように構成されている第１の端部、及びスパッタリングターゲットに近接するように構成されている第２の端部、を有する環状の暗部シールドと、環状の暗部シールドの第２の端部上に配置された複数のスペーシングガイドと、を含む、暗部シールドアセンブリ。各スペーシングガイドは、第１の端部、第１の端部の反対側の第２の端部、及び厚さを有する水平な本体であって、環状の暗部シールドの第２の端部上に載置されるように構成されている、水平な本体と、水平な本体の第１の端部から横方向に延在し、環状の暗部シールドの外面に当接するように構成されている第１の脚部と、水平な本体の第２の端部から横方向に延在し、シールドの内面に当接するように構成されている第２の脚部と、を含み、水平な本体、第１の脚部、及び第２の脚部は、絶縁材料から形成されている。

【0013】

実施例７では、複数のスペーシングガイドは、摩擦力のみによって、環状の暗部シールドに取り付けられている、実施例６の暗部シールドアセンブリ。

【0014】

実施例８では、複数のスペーシングガイドは、締結具によって、環状の暗部シールドに取り付けられている、実施例６の暗部シールドアセンブリ。

【0015】

実施例９では、スペーシングガイドは、スパッタリングターゲットと環状の暗部シールドの位置合わせずれを、水平軸に沿って約５ミリメートル以内に維持する、実施例６の暗部シールドアセンブリ。

【0016】

実施例１０では、スペーシングガイドは、スパッタリングターゲットと環状の暗部シールドの位置合わせずれを、水平軸に沿って約１ミリメートル以内に維持する、実施例９の暗部シールドアセンブリ。

【0017】

実施例１１では、水平な本体は、約３０ミリメートル以下の厚さである、実施例９の暗部シールドアセンブリ。

【0018】

実施例１２では、第２の脚部は、約３０ミリメートル以下の厚さを有する、実施例９の暗部シールドアセンブリ。

【0019】

実施例１３において、スパッタリングチャンバーアセンブリは、スパッタリングターゲットと、基板支持台に近接するように構成されている第１の端部、及びスパッタリングターゲットに近接するように構成されている第２の端部、を有する環状の暗部シールドと、環状の暗部シールドの第２の端部上に配置された複数のスペーシングガイドと、を含む。各スペーシングガイドは、第１の端部、第１の端部の反対側の第２の端部、及び厚さを有する水平な本体であって、環状の暗部シールドの第２の端部上に載置されるように構成されている、水平な本体と、水平な本体の第１の端部から横方向に延在し、環状の暗部シールドの外面に当接するように構成されている第１の脚部と、水平な本体の第２の端部から横方向に延在し、シールドの内面に当接するように構成されている第２の脚部と、を含み、水平な本体、第１の脚部、及び第２の脚部は、絶縁材料から形成されている。

【0020】

実施例１４では、複数のスペーシングガイドは、摩擦力のみによって、環状の暗部シールドに取り付けられている、実施例１３のスパッタリングチャンバーアセンブリ。

【0021】

実施例１５では、複数のスペーシングガイドは、締結具によって、環状の暗部シールドに取り付けられている、実施例１３のスパッタリングチャンバーアセンブリ。

【0022】

実施例１６では、スペーシングガイドは、スパッタリングターゲットと環状の暗部シールドの位置合わせずれを、水平軸に沿って約１ミリメートル以内に維持する、実施例１３のスパッタリングチャンバーアセンブリ。

【0023】

実施例１７では、スペーシングガイドは、スパッタリングターゲットと環状の暗部シールドの位置合わせずれを、垂直軸に沿って１ミリメートル以内に維持する、実施例１６のスパッタリングチャンバーアセンブリ。

【0024】

実施例１８では、水平な本体は、約１ミリメートル～約３０ミリメートルの厚さである、実施例１３のスパッタリングチャンバーアセンブリ。

【0025】

実施例１９では、第２の脚部は、約３０ミリメートル以下の厚さを有する、実施例１３のスパッタリングチャンバーアセンブリ。

【0026】

複数の実施形態が開示されるが、当業者には、本発明の例示的実施形態を図示及び説明する以下の発明を実施するための形態から、本発明の更に他の実施形態が明らかになるであろう。したがって、図面及び発明を実施するための形態は、制限的なものではなく、本質的に例示とみなされるべきである。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】物理蒸着チャンバー１００の簡略化された断面図である。

【図2】スパッタリングチャンバーの一部の概略断面図である。

【図3】一実施形態の斜視図である。

【図4A】代替の実施形態の斜視図である。

【図4B】代替の実施形態の斜視図である。

【図5】スペーシングガイドの斜視図である。

【0028】

本発明の範囲から逸脱することなく、考察された例示的な実施形態に対して様々な変更及び追加を行うことができる。例えば、上記の実施形態は、特定の特徴に言及するものであるが、これらの発明の範囲はまた、特徴の様々な組み合わせを有する実施形態、及び上記の特徴の全てを含むわけではない実施形態も含む。

【発明を実施するための形態】

【0029】

本明細書では、スパッタリングターゲットと暗部シールドの位置合わせを改善するためにスパッタリングチャンバー内で使用するためのスパッタリングチャンバーの構成要素、及びその使用方法が開示される。本発明の実施形態は、スパッタリングターゲットとシールドとの間の位置合わせを改善することによって、スパッタリングターゲットとシールドとの間のアーク放電を低減又は防止することができる。本明細書で使用されるように、整列又は位置合わせは、スパッタリングターゲットの外縁と暗部シールドの内面との間の第１の距離の隙間がスパッタリングターゲットの周囲に沿って一定又は実質的に一定になるような、スパッタリングターゲットと暗部シールドの同心配置を指す。スパッタリングプロセスの間、スパッタリングターゲットのフランジ上に膜が堆積される。スパッタリングターゲットと暗部シールドとの間の位置合わせは、スパッタリングターゲットをスパッタリングチャンバーから取り除いて、堆積された膜の半径方向の外縁からターゲットの側壁までの距離を、スパッタリングターゲットのパラメータの周りのいくつかの位置で、測ることによって測定される。一実施形態では、この距離は、フランジ内のＯリング溝からスパッタリングターゲット側壁までの距離をノギスで測定し、フランジ内のＯリング溝から堆積された膜の半径方向の外縁までの距離をノギスで測定し、それら２つの値の差を計算することによって決定される。決定された最大距離が、位置合わせずれである。

【0030】

本発明の実施形態は、加えて又は代わりに、アーク放電現象を低減することによって粒子形成を低減することができる。アーク放電現象は粒子を発生する。基板上への粒子の堆積によって基板上に作製される小さな機能サイズのデバイスを損傷する可能性があるので、粒子の堆積は望ましくない。したがって、チャンバー内での粒子の形成を回避することが望ましい。本発明の実施形態は、更に又は加えて、堆積される膜の均一性を改善することができる。スパッタリングターゲットと暗部シールドとの間の位置合わせずれが大きいと、暗部シールドとスパッタターゲットとの間に不均一な電界を生成する不均一な隙間をもたらす可能性がある。不均一な電界は、不均一なプラズマ分布をもたらし、したがって基板上への不均一な膜の堆積をもたらす可能性がある。

【0031】

図１は、チャンバー蓋１３４及びチャンバー本体１３６を含む物理蒸着チャンバー１００の断面図である。チャンバー蓋１３４は、チャンバー本体１３６から取り外し可能であり、図１には閉位置で示されている。

【0032】

バッキングプレート１４６及びスパッタリングターゲット１０６を含むスパッタリングターゲットのアセンブリ１３８は、例えば、ピン又はねじ（図示せず）によって、チャンバー蓋１３４に装着又は取り外し可能に取り付けることができる。チャンバー蓋１３４が閉じられると、スパッタリングターゲット１０６のスパッタリング表面が基板支持台１０２に面する。スパッタリングターゲットのアセンブリ１３８は、１つの部品のみで構成されていてもよい。

【0033】

給電構造１１０及びソース分配プレート１２２を使用して、スパッタリングターゲット１０６に電力を分配することができる。給電構造１１０は、ＲＦエネルギーと、任意選択的にＤＣエネルギーとをスパッタリングターゲット１０６に加える。供給構造１１０は、第１の端部１１４と、第２の端部１１６と、中央開口部１１５と、を有する本体１１２を含む。第１の端部１１４は、ＲＦ電源１１８に結合され、任意選択でＤＣ電源１２０に結合され、これらは、スパッタリングターゲット１０６にＲＦ電力及びＤＣ電力を供給するために使用することができる。第２の端部１１６は、チャンバー蓋１３４に結合される。中央開口部１１５は、本体１１２を通って第１の端部１１４から第２の端部１１６まで延在する。給電構造１１０は、ＲＦ電源１１８及びＤＣ電源１２０からのＲＦ及びＤＣエネルギーを伝導するのに好適な導電性材料で製造され得る。当業者は、他の構成を有する給電構造が使用されてもよいことを認識するであろう。

【0034】

ソース分配プレート１２２は、本体１１２の第２の端部１１６に結合することができ、導電性部材１２５によって、給電構造１１０を介してスパッタリングターゲット１０６の周縁部に印加されるエネルギーを分配するために使用することができる。ソース分配プレート１２２は、本体１１２の中央開口部１１５と整列する孔１２４を含むことができる。ソース分配プレート１２２は、給電構造１１０からＲＦ及びＤＣエネルギーを伝導するのに好適な導電性材料で製造され得る。

【0035】

導電性部材１２５は、ソース分配プレート１２２に結合された第１の端部１２６と、スパッタリングターゲットのアセンブリのバッキングプレート１４６に結合された第２の端部１３０と、を有する管状の部材であってもよい。接地シールド１４０は、チャンバー蓋１３４の外面を覆うことができる。接地シールド１４０は、好適な導電性材料で製造され得る。絶縁ギャップ１３９は、接地シールド１４０と、ソース分配プレート１２２、導電性部材１２５、及びスパッタリングターゲット１０６（及び／又はバッキングプレート１４６）の外面との間に設けられる。絶縁ギャップは、ＲＦ及びＤＣ電流が直接、接地に送られてしまうことを防ぐ。絶縁ギャップ１３９は、空気又はセラミックなどの好適な誘電材料で充填されていてもよい。

【0036】

チャンバー蓋１３４は、チャンバー本体１３６の上から回転して開くことができる。場合によっては、スパッタリングターゲットを設置若しくは交換するため、又は物理蒸着チャンバー１００のメンテナンスを行うために、チャンバー蓋１３４を開くことがある。いくつかの実施形態では、チャンバー蓋１３４は、水平回転軸を中心に閉位置から開位置に移動可能であってもよい。例えば、チャンバー蓋１３４は、閉位置と開位置との間で回転軸を中心に円弧状に移動してもよい。

【0037】

チャンバー本体１３６は、接地された容器壁１０８及び上部チャンバー壁１４２から形成されてもよく、基板支持台１０２、内部容積１４４、及び暗部シールド又はプロセスシールド１５０を含み得る。基板支持台１０２は、基板１０４を受容する。

【0038】

暗部シールド１５０は、中央開口部１５８を画定する内面１５２及び外面１５４を有する環状本体を備える。暗部シールド１５０は、上部チャンバー壁１４２及び接地された容器壁１０８の壁に沿って、基板支持台１０２の上面の下まで下方に延び、基板支持台１０２の上面に達するまで上方に戻る。暗部シールド１５０の反対側の端部は、スパッタリングターゲット１０６に近接している。暗部シールド１５０は、半径方向の隙間１７０によってスパッタリングターゲット１０６から離間されている。

【0039】

使用時には、負に帯電したスパッタリングターゲット１０６から電子が放出される。これらの電子は、アルゴン原子と衝突してイオン化した原子又はプラズマを形成し、次いで、負に帯電したスパッタリングターゲット１０６に向かって加速する。アルゴン原子がスパッタリングターゲット１０６に衝突し、多くの衝突の連鎖反応を生じ、スパッタリングターゲット１０６から原子が飛び出し、それによって基板１０４上に薄膜が形成される。いくつかの実施形態では、好適な基板１０４には、半導体製造で使用されるウエハが含まれる。例えば、スパッタリングターゲット１０６は、表面からの原子が周辺大気中に放出され、続いて基板１０４上に堆積するまで、エネルギーの照射を受ける。いくつかの実施形態では、プラズマスパッタリングを使用して、電子機器で使用するウエハ上に金属薄膜を堆積させる。

【0040】

図２は、スパッタリングチャンバー２００の一部の概略断面図である。スパッタリングチャンバー２００において、暗部シールド２５０は、スパッタリングターゲットのアセンブリ２３８のスパッタリングターゲット２０６を半径方向に取り囲む。半径方向に（又は図２の水平軸に沿って）、暗部シールド２５０の内面２５２は、スパッタリングターゲット２０６の外側又は半径方向の表面２８８から距離２７７ａ及び２７７ｂ（一般に距離２７７と呼ばれる）だけ離間される。いくつかの実施形態では、距離２７７は、約３ミリメートル（ｍｍ）～約６ｍｍ、又は約２ｍｍ～約４ｍｍであってもよい。スパッタリングターゲット１０６と暗部シールド２５０の間の位置合わせずれは、スパッタリングターゲット２０６のパラメータの周りで不均一な距離２７７をもたらす。例えば、２７７ａと２７７ｂが等しくないという結果になり得る。例えば、図２に示すように、暗部シールド２５０は、左側でスパッタリングターゲット２０６により近く、その結果、距離２７７ｂが距離２７７ａよりも大きくなる。いくつかの実施形態では、半径方向の隙間２７７は、スパッタリングターゲット２０６の周囲で約５ｍｍ又は約２ｍｍ又は約１ｍｍを超えて変化しない。すなわち、例えば、距離２７７ａ及び２７７ｂは、互いから約１ｍｍを超えて変化しない。本明細書で説明するように、スパッタリングターゲット２０６と暗部シールド２５０との位置合わせずれは、性能問題を引き起こす可能性がある。距離２７７がスパッタリングターゲット２０６の周囲で約１ｍｍ以下で変化するとき、又はスパッタリングターゲット２０６と暗部シールド２５０との間の半径方向の位置合わせずれが約１ｍｍ以下であるときに、スパッタリングターゲットの性能が、典型的には、より許容可能であるか又は改善することが分かっている。

【0041】

垂直方向には、暗部シールド２５０の端部はまた、スパッタリングターゲットのアセンブリ２３８から離間され、図２に示されるように、バッキングプレート１４６から距離２７９及び２７９ｂ（概して、距離２７９と称される）だけ離間される。暗部シールド２５０とスパッタリングターゲット２０６の位置合わせずれは、２７９ａと２７９ｂとが等しくないことをもたらし得る。いくつかの実施形態では、距離２７９は、スパッタリングターゲット２０６の周囲で約１ｍｍを超えて変化しない。すなわち、例えば、距離２７９ａ及び２７９ｂは、互いから約１ｍｍを超えて変化しない。本明細書で説明するように、スパッタリングターゲット２０６と暗部シールド２５０との位置合わせずれは、性能問題を引き起こす可能性がある。スパッタリングターゲット２０６の周囲で距離２７９が約１ｍｍ以下で変化するとき、又は換言すれば、スパッタリングターゲット２０６と暗部シールド２５０の垂直方向の位置合わせずれが約１ｍｍ以下であるときに、スパッタリングターゲットの性能が、許容可能であるか又は改善することが分かっている。

【0042】

スペーシングガイド２９０は、暗部シールド２５０の端部に嵌合又は配置される。スペーシングガイド２９０の一部は、暗部シールド２５０の端部とバッキングプレート２４６との間に配置される。スペーシングガイド２９０の別の部分は、スパッタリングターゲット２０６の半径方向の表面２８８と暗部シールド２５０との間に配置される。スペーシングガイド２９０は、スパッタリングターゲットのアセンブリ２３８と暗部シールド２５０との間の最小間隔を維持する。半径方向には（又は図２の水平軸に沿って）、暗部シールド２５０の内面は、スパッタリングターゲット２０６の外側又は半径方向の表面２８８から距離２７７だけ離間される。垂直方向には、シールド２５０の端部は、スパッタリングターゲットのアセンブリ２３８から離間され、図２に示されるように、バッキングプレート１４６から距離２７９だけ離間される。図２において、スペーシングガイド２９０は、水平軸及び垂直軸において、この最小間隔を維持する。しかしながら、スペーシングガイド２９０は、水平軸及び垂直軸の一方のみに沿って最小値を維持するように設計してもよい。いくつかの実施形態では、スペーシングガイド２９０は、スパッタリングターゲット２０６とシールド２５０の位置合わせずれが約１ｍｍより大きくならないように設計される。

【0043】

好適な個数のスペーシングガイド２９０を使用して、暗部シールド２５０とスパッタリングターゲット２０６の間隔を空ける、位置合わせをする、又は距離を置くことができる。いくつかの実施形態では、３つのスペーシングガイド２９０が、暗部シールド２５０の端部及びその周囲に、例えば等間隔に、配置される。いくつかの実施形態では、暗部シールド２５０上で、３つよりも多いスペーシングガイド２９０を使用してもよい。

【0044】

図３は、スペーシングガイド２９０（図３では３つ示されている）が暗部シールド２５０ａの端部２５１上に位置している又は載置されている一実施形態の斜視図である。図示されているように、スペーシングガイド２９０は、暗部シールド２５０ａの端部２５１から延びている。このようにして、スペーシングガイド２９０は、暗部シールド２５０ａとスパッタリングターゲット２０６との間に、垂直軸に沿った最小距離を作り出すことができる。いくつかの実施形態では、スペーシングガイド２９０は、暗部シールド２５０ａの周りに等間隔に配置される。他の実施形態では、スペーシングガイド２９０は、等間隔には離間していない。

【0045】

図４Ａ及び図４Ｂは、暗部シールド２５０ｂの端部２５１に沿った部分が、スペーシングガイド２９０を収容する（図４Ｂの拡大図に示される）ためにノッチ２５３で除去されている別の実施形態の斜視図である。図４Ｂは、スペーシングガイド２９０がノッチ２５３内に配置されている、暗部シールド２５０ｂの拡大図である。図４Ｂに示されているように、いくつかの実施形態では、スペーシングガイド２９０の上部は、暗部シールド２５０ｂの端部から突出又は延在している。他の実施形態では、スペーシングガイド２９０の上部は、暗部シールド２５０ｂの端部と位置合わせされるか、又は実質的に位置合わせされる。いくつかの実施形態では、スペーシングガイド２９０は、暗部シールド２５０Ｂの内面から半径方向に突出する。いくつかの実施形態では、スペーシングガイド２９０は、暗部シールド２５０ｂの周りに等間隔に配置される。他の実施形態では、スペーシングガイド２９０は、等間隔には離間していない。

【0046】

図５は、一実施形態による、スペーシングガイド２９０の斜視図である。スペーシングガイド２９０は、水平な本体２９１と、第１の脚部２９３と、第２の脚部２９５と、を含む。第１の脚部２９３は、水平な本体２９１の第１の端部２９７から垂直又は横方向に延在する。第２の脚部２９５は、水平な本体２９１の第２の端部２９９から垂直又は横方向に延在する。水平な本体２９１、第１の脚部２９３、及び第２の脚部２９５は、スペーシングガイド２９０を形成するように接続される別個の個々の部品であってもよい。代わりに、水平な本体２９１、第１の脚部２９３、及び第２の脚部２９５は、１つの一体型の部品として形成されてもよい。スペーシングガイド２９０は、テフロン又はセラミックなどの、任意の好適な絶縁材料から形成され得る。

【0047】

水平な本体２９１は、幅Ｗ１、長さＬ１、及び厚さＴ１を有する。長さＬ１は、スペーシングガイド２９０が暗部シールド２５０上に位置しているときに、第１の脚部２９３及び第２の脚部２９５がそれぞれ、暗部シールド２５０の内面２５２及び外面２５４に当接するように選択される。いくつかの実施形態では、長さＬ１は、スペーシングガイド２９０が暗部シールド２５０の上に、重力及び／又は摩擦力によって保持され、ねじ又はピンなどの他のコネクタ又は締結具が必要ないように選択される。いくつかの実施形態では、スペーシングガイド２９０は、締結具によって暗部シールド２５０に接続されてもよい。例えば、ねじ又はピンなどの締結具が、水平な本体２９１及び暗部シールド２５０の端部を貫通して配置されてもよい。長さＬ１は、スペーシングガイド２９０が暗部シールド２５０上に位置することができるように選択される。長さＬ１が短すぎると、スペーシングガイド２９０は暗部シールド２５０上に留まらない。加えて、長さＬ１は、暗部シールド２５０のシールド及びターゲット側壁によって画定される空間内に収容されるように選択される。長さＬ１が長すぎると、スペーシングガイド２９０は、暗部シールド２５０とスパッタリングターゲット２０６との間のスペースに嵌合しない。いくつかの実施形態では、長さＬ１は約１０ｍｍ～約１００ｍｍであり、例えば約１５ｍｍ～約３０ｍｍである。スペーシングガイド２９０を設置した後、暗部シールド２５０とスパッタリングターゲット２０６の側壁によって画定される空間は、スペーシングガイド２９０によって部分的に占められ、残りの空間は依然として空のままである。

【0048】

幅Ｗ１は、水平な本体２９１が好適に安定し、所望の取り扱い易さを有するように選択される。幅Ｗ１が小さすぎると、スペーシングガイド２９０は、不十分、不安定、又は脆弱であり得る。幅Ｗ１が大きすぎると、スペーシングガイド２９０は、暗部シールド２５０の曲率に適合しない可能性があり、設置が困難になる可能性がある。いくつかの実施形態では、幅Ｗ１は、約１ｍｍ～約１００ｍｍであってもよく、例えば約５ｍｍ～約５０ｍｍ又は約１０ｍｍ～約３０ｍｍである。

【0049】

厚さＴ１は、安定した水平な本体２９１を生成するように選択される。厚さＴ１が小さすぎると、水平な本体２９１は、簡単に裂けたり壊れたりする可能性がある。厚さＴ１が大きすぎると、水平な本体２９１は、硬すぎる可能性があり、暗部シールド２５０の形状に適合することが困難である可能性がある。加えて、厚さＴ１が大きすぎると、スペーシングガイド２９０を、暗部シールド２５０とスパッタリングターゲット２０６との間の狭い空間内に収容することが困難になり得る。いくつかの実施形態では、厚さＴ１は、暗部シールド２５０とスパッタリングターゲット２０６の半径方向の表面２８８との間の最小距離を提供するように選択することができる。いくつかの実施形態では、厚さＴ１は少なくとも約２ｍｍであり得る。これは、スペーシングガイドの厚さＴ１が暗部シールドとスパッタリングターゲットのアセンブリの表面２０６ｂとの間での直接接触を防ぐことができるので、暗部シールド２５０とスパッタリングターゲットのアセンブリ２３８の表面２０６ｂとの間の垂直方向の位置合わせずれによるアーク放電を低減又は排除するのに役立つことができる。いくつかの実施形態では、厚さＴ１は、約１ｍｍ～約３０ｍｍ、又は約２ｍｍ～約２０ｍｍ、又は約３ｍｍ～約１０ｍｍであってもよい。スペーシングガイド２９０が暗部シールド２５０のノッチ２５３内に嵌合する実施形態では、厚さＴ１は、約３０ｍｍより大きくてもよい。

【0050】

第１の脚部２９３及び第２の脚部２９５は、水平な本体２９１から横方向に延在し、水平な本体２９１に対して垂直である。第１の脚部２９３は、内面２９３ａ及び外面２９３ｂを有する。内面２９３ａは、暗部シールド２５０の外面２５４に隣接するように、又は外面２５４に当接するように構成される。第２の脚部２９５は、内面２９５ａ及び外面２９５ｂを有する。内面２９５ａは、暗部シールド２５０の内面２５２に隣接するように、又は内面２５２に当接するように構成される。

【0051】

第１の脚部２９３は、幅Ｗ２、長さＬ２、及び厚さＴ２を有する。厚さＴ２は、第１の脚部２９３が、強度を保つのに十分な厚さであり、暗部シールド１５０と上部チャンバー壁１４２との間の狭い空間内に設置するのに十分な薄さであるように選択される。

【0052】

第２の脚部２９５は厚さＴ３を有する。いくつかの実施形態では、厚さＴ３は、暗部シールド２５０の内面２５２とスパッタリングターゲットのアセンブリ２３８との間で最小の隙間を維持するように選択される。いくつかの実施形態では、厚さＴ３は少なくとも１ｍｍであってもよい。これによって、暗部シールド２５０とスパッタリングターゲット２０６の半径方向の表面２８８との間の、半径方向の位置合わせずれが制限される。いくつかの実施形態では、厚さＴ３は、約１ｍｍ～約２０ｍｍ、又は約２ｍｍ～約１５ｍｍ、又は約３ｍｍ～約１０ｍｍであってもよい。

【0053】

当業者であれば、第２の脚部２９５もまた、幅及び長さを有することを認識するであろう。いくつかの実施形態では、第１の脚部２９３と第２の脚部２９５は、同一の形状である。他の実施形態では、第１の脚部２９３と第２の脚部２９５は、異なる形状を有してもよい。例えば、第１の脚部２９３と第２の脚部２９５は、異なる厚さを有してもよい。

【0054】

暗部シールドとターゲットアセンブリとの間の位置合わせずれは、スパッタリングチャンバーにおける、スパッタリングターゲット関連の全ての性能問題のうちの５０％以上を占め得る。データは、約１ｍｍ未満のような小さな量の位置合わせずれが、スパッタリングターゲットの性能を、改善し得るか又は少なくとも悪影響を及ぼさないことを示唆している。しかしながら、約１ｍｍを超える位置合わせずれは、スパッタリングターゲットの性能に悪影響を与え得る。例えば、スパッタリングターゲットと暗部シールドとの間の位置合わせずれは、スパッタリングターゲットの外側の半径方向の周囲に沿った欠損につながる可能性がある。更に、位置合わせずれはまた、アーク放電、粒子問題、及び／又は膜均一性問題をもたらす可能性がある。

【0055】

スペーシングガイド２９０は、スパッタリングターゲット２０６と暗部シールド２５０を、物理的かつ電気的に分離する。スペーシングガイド２９０は、スパッタリングターゲット２０６を暗部シールド２５０から、半径方向又は水平方向に測定してスパッタリングターゲット２０６の周囲又は円周の周りに、約３ｍｍ超で約１０ｍｍ以下の距離だけ離間させることができる。同様に、スペーシングガイド２９０は、スパッタリングターゲットを暗部シールド２５０から、垂直方向に、スパッタリングターゲット２０６の周囲又は円周の周りに、約３ｍｍ超で約１０ｍｍ以下の距離だけ離間させることができる。間隔が小さすぎると、不規則なターゲット表面又は蓄積した薄片が電気的短絡及びアーク放電を引き起こす可能性があり、間隔が大きすぎると、暗部シールドとスパッタリングターゲットのアセンブリ表面２０６ｂ又は２８８との間でプラズマ漏出が起こり、これもまた電気的短絡を引き起こす可能性があるため、間隔をこの範囲内に保つことが重要である。半径方向及び／又は垂直方向の間隔を維持することにより、スパッタリングターゲット２０６と暗部シールド２５０の位置合わせが改善される。いくつかの実施形態では、スペーシングガイド２９０は、スパッタリングプロセスの間のアーク放電現象を低減する。

【0056】

スペーシングガイド２９０の使用方法も提供される。いくつかの実施形態では、スペーシングガイド２９０は、スペーシングガイド２９０の一方の脚部２９５が暗部シールド２５０の内面２５２に沿って載置され、スペーシングガイド２９０の他方の脚部２９３が暗部シールドの外面２５４に沿って載置されるように、市販の暗部シールド２５０上に配置される。スペーシングガイド２９０の水平な本体の内面は、暗部シールド２５０の端部上に載置されるか、又はその端部に直接隣接する。いくつかの実施形態では、３つのスペーシングガイド２９０が、暗部シールド２５０の周囲に等間隔に配置される。他の実施形態では、３つのスペーシングガイド２９０は、暗部シールド２５０の周囲に等間隔には配置されていない。例えばスパッタリングチャンバーが使用中の時のように、スパッタリングチャンバーが閉じているとき、スペーシングガイド２９０は、暗部シールド２５０とスパッタリングターゲット２０６との間で水平及び／又は垂直方向に最小距離を維持する。

【0057】

いくつかの実施形態では、暗部シールド２５０は、スペーシングガイド２９０を受け入れるように変更される。例えば、図４に示すように、暗部シールド２５０ｂの一部を除去して、スペーシングガイド２９０が配置される溝又はノッチを形成することができる。いくつかの実施形態では、３つのスペーシングガイド２９０が、暗部シールド２５０ｂの周囲に等間隔に配置される。他の実施形態では、３つより多いスペーシングガイドが使用される。例えばスパッタリングチャンバーが使用中の時のように、スパッタリングチャンバーが閉じているとき、スペーシングガイド２９０は、暗部シールド２５０がスパッタリングターゲット２０６に近づきすぎることを防ぎ、したがって暗部シールド２５０とスパッタリングターゲット２０６との間の水平方向の最小距離を維持することができる。

【0058】

本発明の範囲から逸脱することなく、考察された例示的な実施形態に対して様々な修正及び付加を行うことができる。例えば、上に記載される実施形態は、特徴に言及しているが、本発明の範囲はまた、特徴の異なる組み合わせを有する実施形態及び上に記載される特徴の全てが含まれるものではない実施形態を含む。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【手続補正書】

【提出日】2025-03-14

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

スパッタリングチャンバーアセンブリであって、前記スパッタリングチャンバーアセンブリが、
スパッタリングターゲットと、
基板支持台に近接するように構成されている第１の端部、及び前記スパッタリングターゲットに近接するように構成されている第２の端部、を有する環状の暗部シールドと、
前記環状の暗部シールドの前記第２の端部上に配置された複数のスペーシングガイドと、を備え、各スペーシングガイドが、
第１の端部、前記第１の端部の反対側の第２の端部、及び厚さを有する水平な本体であって、前記水平な本体が、前記環状の暗部シールドの前記第２の端部上に載置されるように構成されている、水平な本体と、
前記水平な本体の前記第１の端部から横方向に延在し、前記環状の暗部シールドの外面に当接するように構成されている、第１の脚部と、
前記水平な本体の前記第２の端部から横方向に延在し、前記シールドの内面に当接するように構成されている、第２の脚部と、を備え、前記水平な本体、前記第１の脚部、及び前記第２の脚部が、絶縁材料から形成されている、スパッタリングチャンバーアセンブリ。

【請求項2】

前記スペーシングガイドが、前記スパッタリングターゲットと前記環状の暗部シールドの位置合わせずれを、水平軸に沿って約１ミリメートル以内に維持する、請求項１に記載のスパッタリングチャンバーアセンブリ。

【請求項3】

前記スペーシングガイドが、前記スパッタリングターゲットと前記環状の暗部シールドの前記位置合わせずれを、垂直軸に沿って１ミリメートル以内に維持する、請求項２に記載のスパッタリングチャンバーアセンブリ。

【国際調査報告】