調整可能なターゲットを有する物理気相堆積チャンバ
本発明は、回転可能な基板ペデスタル及び少なくとも１つの移動可能な傾斜ターゲットを有する物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバに関する。本発明の実施形態によれば、均一性の高い薄膜を堆積させることができる。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、一般に、半導体基板処理システムに係る。より詳細には、本発明は、半導体基板処理システムの物理気相堆積チャンバに係る。
【０００２】
関連技術の説明
[0002]物理気相堆積（ＰＶＤ）又はスパッタリングは、集積回路及びデバイスの製造において最も普通に使用される処理の１つである。ＰＶＤは、負にバイアスされたターゲット（典型的に、マグネトロンターゲット）が比較的に重い原子を有する不活性ガス（例えば、アルゴン（Ａｒ）又はこのような不活性ガスを含むガス混合物）のプラズマに対して曝されるような真空チャンバにて行われるプラズマ処理である。ターゲットを不活性ガスのイオンで衝撃すると、そのターゲットの材料の原子が放出させられる。これらの放出させられた原子は、ターゲットより下方に配設された基板ペデスタルに置かれた基板上に堆積膜として蓄積されていく。
【０００３】
[0003]ＰＶＤ処理の１つの重要なパラメータは、堆積膜の厚さ不均一性である。この膜不均一性を減少させるために多くの改良がなされてきている。このような改良は、従来においては、ターゲットの設計（例えば、ターゲット材料組成、マグネトロン構成等）真空チャンバの設計に関していた。しかしながら、このような手段だけでは、厳しさを増してきている膜均一性の要件に応えることができない。
【０００４】
[0004]従って、当業分野では、改良されたＰＶＤチャンバが必要とされてきている。
【発明の概要】
【０００５】
[0005]本発明は、一般に、均一性の高い薄膜を堆積するためのＰＶＤチャンバである。このチャンバは、回転可能な基板ペデスタルを含む。１つの実施形態では、ペデスタルは、膜堆積中に、毎分約１０回転から１００回転の角速度（ＲＰＭ）で回転する。更に別の実施形態では、１つ又はそれ以上のスパッタリングターゲットが、そのペデスタルの上方に移動可能に配設される。ペデスタルに対するターゲットの配向は、横方向、又は垂直方向、又は角度的に調整できるようにしてもよい。１つの実施形態では、ターゲットは、ペデスタル回転の軸に関して約０度から約４５度の角度の間で調整できるようにする。
【０００６】
[0006]本発明の前述した特徴を詳細に理解できるように、簡単に概略的に前述した本発明について、添付図面に幾つかを例示した実施形態に関して、以下により特定して説明する。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例示するものであり、従って、本発明の範囲をそれに限定しようとしているものでなく、本発明は、その他の同様に効果的な実施形態を含みうるものであることに注意されたい。
【詳細な説明】
【０００７】
[0013]理解を容易とするため、可能な限り、各図に共通な同一の要素を示すのに、同一の参照符号を使用している。
【０００８】
[0014]本発明は、一般に、均一性の高い薄膜を堆積するためのＰＶＤチャンバである。膜堆積の均一性の改善は、少なくとも部分的に、回転可能な基板支持ペデスタルによって可能である。
【０００９】
[0015]図１は、回転可能な基板ペデスタル１２６を有するＰＶＤチャンバ１００の１つの実施形態を示している。図３Ａは、基板ペデスタル１２６の部分横断面図である。図３Ａの横断面図は、基板ペデスタル１２６の半径に沿って取られたものである。図１及び図３Ａの図は、分かり易くするため簡単化されており、一定の尺度で描かれていない。本発明の実施形態を最も理解するには、図１及び図３Ａを同時に参照されたい。
【００１０】
[0016]このＰＶＤチャンバ１００は、一般的には、蓋アセンブリ１０２、主アセンブリ１０４、運動制御ユニット１７０、サポートシステム１６０及びコントローラ１８０を備えている。１つの実施形態では、蓋アセンブリ１０２は、ターゲットアセンブリ１１０及び上方包囲体１２２を含む。ターゲットアセンブリ１１０は、ターゲットベース１１２（例えば、水冷ベース）内に配設された回転可能なマグネトロンパック１１４、ターゲット１１８及びターゲットシールド１２０を含む。マグネトロンパック１１４は、駆動装置１１６に機械的に結合されており、この駆動装置１１６は、動作時に、そのマグネトロンパックを所定の角速度にて回転させる。本発明に対して効果的に適応することのできる１つのマグネトロンパックは、A. Tepman氏に対して２００３年１１月４日に発行された米国特許第６，６４１，７０１号に開示されているものである。ターゲットアセンブリ１１０は、ＲＦ、ＤＣ、パルス化ＤＣ等の電力源の如きプラズマ電力供給源（図示していない）に電気的に結合される。
【００１１】
[0017]１つの実施形態では、主アセンブリ１０４は、チャンバ本体１２８、回転可能な基板ペデスタル１２６、チャンバ本体１２８の周辺に取り付けられた反転シールド１３６及び複数の輻射加熱器１３４を含む。シールド１３６は、一般的には、チャンバ本体１２８の上方部分からペデスタル１２６の方に向かって下方且つ内方へと延びている。基板ペデスタル１２６は、互いに結合される基板プラテン１５４及びカラムモジュール１５０を含む。蓋アセンブリ１０２と主アセンブリ１０４との間の真空密結合（Vacuum tight coupling）は、Ｏリング１３２として示された少なくとも１つのシールによって与えられるように例示されている。
【００１２】
[0018]基板１３０（例えば、シリコン（Ｓｉ）ウエハ等）は、チャンバ本体１２８のスリット弁１２４を通してＰＶＤチャンバ１００内へ出し入れされる。輻射加熱器１３４（例えば、赤外線（ＩＲ）ランプ等）は、一般的に、基板１３０及び／又はチャンバ１００の内側部分を特定のプロセスレシピによって決定される温度まで予熱するのに使用される。輻射加熱器１３４はシールド１３６の下方に配置されているので、これら加熱器１３４は、スパッタされるターゲット物質がそこに堆積しないようにされ、もし、そのようになると、加熱器の性能に悪影響が及ぶことがある。
【００１３】
[0019]動作において、プラテン１５４は、上方処理位置（図示されたような）又は下方移送位置（点線で示されたような）に選択的に配設することができる。ウエハ処理（即ち、スパッタ堆積）中に、プラテン１５４は、ターゲット１１８から所定の距離のところに位置する上方位置へと上昇させられる。基板１３０を受け取ったり解放したりするために、プラテン１５４は、基板のロボット移送を容易とするスリット弁１２４と実質的に整列した下方位置へと移動させられる。
【００１４】
[0020]図３Ａ及び図３Ｂに示された実施形態を参照するに、プラテン１５４は、このプラテン１５４の上方基板支持面３０６に配設された少なくとも１つのポリマー部材を含む。このポリマー部材は、適当なプラスチック又はエラストマーであってよい。１つの実施形態では、このポリマー部材は、溝３０４に配設されるＯリング３０２である。動作において、基板１３０とＯリング３０２との間の摩擦により、ウエハは、回転するプラテン１５４の基板支持面３０６に沿って滑らないようにされる。図３Ｂのペデスタル１２６の上面図には、リフトピンホール３１６の間に離間させて３つのＯリング３０２が示されている。他に、図３Ａに示されるような単一のＯリング３０２を支持面３０６の周囲に沿って配設して、基板が処理中の基板の回転につれて滑らないようにすることもできる。
【００１５】
[0021]プラテン１５４は、付加的に、支持面３０６から上方に延びる環状周辺リム３０８及び環状周辺上向きトレンチ３１０を含む。リム３０８は、プラテン１５４のより高い角速度での基板の滑りを阻止する付加的手段としての基板受けポケット３１２を支持面３０６に画成する。更に別の実施形態（図示していない）では、リム３０８は、面取りされ、角度付けされ、丸み付けされ、又はその他の仕方で、基板１３０がプラテン１５４の中心から最小のずれでもって位置決めされるように基板１３０を案内するように適応させておくこともできる。
【００１６】
[0022]１つの実施形態では、基板ペデスタル１２６の上方部分において、周辺トレンチ３１０は、反転シールド１３６の下方延長内側リップ３１４と入り組み合い、スパッタされたターゲット物質の周辺フラックスのためのトラップを形成する。このようなトラップは、スパッタ堆積から輻射加熱器を保護し、加熱器（例えば、ＩＲランプ）の動作寿命を延ばす。トレンチ３１０は、底面部材３６０及び上方延長フィンガー３６２を含む。底面部材３６０及びフィンガー３６２は、オプションとして、交換可能な部材３６４（点線で示されるように）プラテン１５４に結合できるようなものとすることもできる。
【００１７】
[0023]別の実施形態（図示していない）として、プラテン１５４は、クランプリング、静電チャック、埋込基板加熱器、バックサイド（即ち、熱交換）ガス及び／又は冷却流体のための通路、無線周波数電極及びＰＶＤ処理を高めるために知られたその他の手段を備える。バックサイドガス、冷却流体、電気及び無線周波数電力の各源（図示していない）への結合は、当業者に知られた従来の手段を使用して行うことができる。
【００１８】
[0024]図１に戻って、運動制御ユニット１７０は、一般に、ベローズ１４８、磁気駆動装置１４４及び変位駆動装置１４０を含み、これらは、チャンバ本体１２８に取り付けられたブラケット１５２に取り付けられるように例示されている。ベローズ１４８は、このベローズの底面プレート１９２に回転可能に（矢印１５６で例示されるように）結合されたカラムモジュール１５０に対して拡張可能な真空密シールを与える。ブラケット１５２とチャンバ本体１２８との間の真空密界面は、例えば、１つ又はそれ以上のＯリング又はクラッシャブル銅シール（図示していない）を使用して形成することができる。基板ペデスタル１２６を通して延長するリフトピンを制御するため、リフトピン機構１３８を、運動制御ユニット１７０又はその他の場所に結合させることができる。
【００１９】
[0025]カラムモジュール１５０は、シャフト１９８及び磁気駆動装置１４４に近接配設される複数の磁気素子１４２を含む。動作において、磁気駆動装置１４４は、磁気素子１４２を磁気的に回転させて、カラムモジュール１５０及びプラテン１５４を回転させるように、選択的に付勢される複数のステーターを含む。１つの典型的な実施形態では、基板ペデスタル１２６の角速度は、毎分約１０回転から１００回転の範囲において選択的に制御される。磁気駆動装置は、ペデスタルを回転させるのに適したその他のモータ又は駆動装置に置き換えることも考えられる。
【００２０】
[0026]動作において、ターゲット１１８からスパッタされる物質のフラックスは、ターゲットの材料組成の変動、ターゲット上への異物（例えば、酸化物、窒化物等）の蓄積、蓋アセンブリ１０２の機械的不整列及びその他の要因により空間的に不均一である。ＰＶＤチャンバ１００における膜堆積中に、基板ペデスタル１２８の回転運動により、スパッタ物質のフラックスのこのような空間的不均一が補償され、回転基板１３０上に均一性の高い膜が堆積される。例えば、ターゲット１１８の異なる領域からのスパッタ物質の変動は、基板１３０の回転に従って基板１３０に亘って平均化され、堆積される膜の厚さの均一性が高められる。
【００２１】
[0027]変位駆動装置１４０は、ベローズ１４８の底面プレート１９２に硬く結合され、動作において、基板ペデスタル１２６を下方位置（即ち、ウエハ受取/解放位置）と上方位置（即ち、スパッタリング位置）との間で移動（矢印１８４で例示される）させるようにする。変位駆動装置１４０は、エアシリンダー、油圧シリンダー、モータ、直線作動装置又はペデスタル１２６の昇降を制御するに適当なその他の装置であってよい。
【００２２】
[0028]サポートシステム１６０は、ＰＶＤチャンバ１００の機能を集約的に行わせる種々な装置を備える。例示すると、このサポートシステム１６０は、当業者に知られているような１つ又はそれ以上のスパッタリング電力供給源、１つ又はそれ以上の真空ポンプ、スパッタリングガス及び／又はガス混合物の源、制御機器及びセンサ等を含む。
【００２３】
[0029]コントローラ１８０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリ及びサポート回路（いずれも図示していない）を備える。インターフェイス１８２を介して、コントローラ１８０は、ＰＶＤチャンバ１００の各構成部分に結合され、それら構成部分を制御し、且つそのチャンバにて行われる堆積処理を制御する。
【００２４】
[0030]図２は、回転可能な基板ペデスタル及びこのペデスタルの回転軸に対してある角度をなして配設されたスパッタリングターゲットを有するＰＶＤチャンバ２００の別の実施形態を概略的に示している。図２は、例示の目的のため簡単化されており、一定の尺度では描かれていない。
【００２５】
[0031]このＰＶＤチャンバ２００は、一般的に、蓋アセンブリ２０２、主アセンブリ１０４、運動制御ユニット１７０、サポートシステム１６０及びコントローラ１８０を含む。ＰＶＤチャンバ１００及び２００に実質的に共通の構成部分については、図１及び図３Ａに関して前述した。
【００２６】
[0032]蓋アセンブリ２０２は、一般に、ターゲットアセンブリ１１０、傾斜上方包囲体２０４、及び任意的なものとして、その包囲体２０４とチャンバ本体１２８との間に取り付けられる少なくとも１つのスペーサー２０６（１つのスペーサーが図示されている）を備える。例示として、蓋アセンブリ２０２、スペーサー２０６及び主アセンブリ１０４の間の真空密結合は、１つ又はそれ以上のシール２０８を用いて与えられている。
【００２７】
[0033]ターゲットアセンブリ１１０は、ターゲット１１８のスパッタリング面２２０と回転可能な基板ペデスタル１２６の支持面１８６（又は基板１３０）との間に角度２１４が形成されるように傾斜させて上方包囲体２０４に取り付けられている。スパッタリング面２２０の中心は、基板１３０から垂直に距離２９２だけ離間させられている。スパッタリング面の中心は、付加的に、基板１３０の中心から横方向に距離２１８だけ離間させることができる例えば、その距離２１８は、約０ｍｍから約４５０ｍｍまでの間で選択的に設定することができる。上方包囲体２０４のトップパネル２２２は、一般的に、角度２１４が約０度から約４５度までの範囲内に選択されるように、配向されている。このような傾斜ターゲットによれば、スパッタ物質が、基板に、ある傾斜した入射角（即ち、直角でない）で衝突させられ、それにより、堆積の均一性が改善される。ペデスタルが堆積中に回転するので、堆積物質は、基板面に３６０度に亘って堆積させられる。最適角度２１４は、各タイプのターゲット材料及び／又は基板面形態について、例えば、事前テストにより決定することができる。最適角度が決定されるとき、蓋アセンブリ２０２（及びターゲット１１８）は、各堆積処理動作毎に適当な角度に傾斜させることができる。
【００２８】
[0034]スペーサー２０６は、ターゲット１１８と基板１３０との間の最適垂直距離（矢印２１０で例示されている）を定めるのに利用できる。１つの実施形態では、任意のスペーサー２０６の組合せ高さ２１６は、約０ｍｍより大きい高さから５００ｍｍの高さまでの範囲内に選択することができる。こうすることにより、基板ペデスタル１５４が上昇処理位置にあるとき、ターゲット１１８の中心と基板１３０との離間距離２９２を約２００ｍｍと約４５０ｍｍとの間に選択することができる。ターゲットの傾斜角と同様に、スペーサー２０８は、異なるターゲット材料及び／又は基板形態に対して最良の処理結果が得られるように基板とターゲットとの間の最適間隔を決定するのに調整することができる。それらの最適距離が決定されるとき、各処理動作毎に最適な堆積結果を得るため、適当な数及びスラック高さのスペーサー２０６を利用することができる。
【００２９】
[0035]更に別の実施形態では、蓋アセンブリ２０２は、堆積性能を高めるようにターゲット１１８と基板１３０との間の横方向のオフセットを調整するため、主アセンブリ１０４のフランジ２２４に沿って（矢印２１２で例示される）移動させることができる。１つの実施形態では、ＰＶＤチャンバ２００内に大気圧が回復された後、蓋アセンブリ２０２は、低摩擦チップ又はボールを有する複数のプッシャー２２６を使用してフランジ２２４の上方へと上昇させることができる。別の仕方として、プッシャー２２６は、低摩擦材料（例えば、テフロン(商品名)、ポリアミド等）で形成することができ、又は、そのような低摩擦材料を含むことができる。
【００３０】
[0036]１つの実施形態では、アクチュエーター２９０が、プッシャー２２６を主アセンブリ１０４の上面より上方へと選択的に延長させるため、主アセンブリ１０４に結合される。このアクチュエーター２９０は、蓋アセンブリ２０２を主アセンブリ１０４から離すためプッシャー２２６を変移させる流体シリンダー、電気モータ、ソレノイド、カム又はその他の適当なデバイスであってよい。アクチュエーター２９０は、主アセンブリ１０４に結合されるように示されているが、このアクチュエーター２９０は、蓋アセンブリ２０２に結合されてもよく、又は、蓋アセンブリ２０２を主アセンブリ１０４から引き上げるようにプッシャー２２６を蓋アセンブリ２０２から下方へ延長させる構成としてもよい。
【００３１】
[0037]その上昇位置において、蓋アセンブリ２０２は、フランジ２２４に沿って所定位置まで移動させられ、そこで、プッシャー２２６が下降させられ、蓋と主アセンブリとの間の真空密結合が回復させられる。１つの実施形態では、蓋アセンブリ２０２のスライド移動の距離（又はオフセット）２１８は、約０ｍｍから５００ｍｍまでの範囲にて選択的に制御することができる。角度及び高さ（間隔）調整と同様に、ターゲット１１８と基板との間のオフセットは、異なる材料及び基板形態について堆積結果が最適化されるように、角度及び高さと共に、選択できる。
【００３２】
[0038]一般的に、回転可能な基板ペデスタル１２６に関してターゲットアセンブリ１１０の空間的位置を集約的に定め、従って、スパッタされるターゲット物質の原子の入射角及び運動エネルギーを定める角度２１４、高さ２１６（間隔２９２）及びオフセット２１８の最適値は、処理固有のものである。動作において、ターゲットアセンブリ１１０が処理固有の最適空間位置に置かれるとき、最良の特性（例えば、最小の厚さ不均一性）を有する膜を基板１３０上に堆積させることができる。従って、所定の堆積物質及び／又は基板形態に対して最適な角度、間隔及びオフセットが知られるとき、蓋アセンブリ２０２及びターゲット１１８の配向は、所定の処理動作について所望の処理結果を得るための予め定められた向きに設定することができる。例えば、図２Ａ及び図２Ｂは、異なる角度２１４′、２１４″、垂直間隔２９２′、２９２″及び横方向オフセット２１８′、２１８″を有する蓋アセンブリ２０２を示している。
【００３３】
[0039]１つの典型的な実施形態として、本発明は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアル社によるEndura CL（商品名）集積半導体ウエハ処理システムのＰＶＤチャンバの構成要素を利用することによって実施された。この実施形態では、毎分約４８回転で回転する３００ｍｍシリコン（Ｓｉ）ウエハ上に、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、銅（Ｃｕ）及びニッケル-鉄（Ｎｉ-Ｆｅ）合金膜が、それぞれのマグネトロンターゲットを使用して、堆積された。角度２１４、高さ２１８（間隔２９２）及びオフセット２１８を、それぞれ、約３０度、３４０−３９５ｍｍ及び３００−４００ｍｍの処理固有の範囲内で最適化することにより、次の表に示されるように、堆積膜ついて約０．１７−０．３５％（１σ）の厚さ不均一性が達成された。
【００３４】
【表１】
【００３５】
[0040]図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の更に別の実施形態による複数の蓋アセンブリ（４つのアセンブリ４０２Ａ−４０２Ｄが例示的に示されている）を備える別のＰＶＤチャンバ４００の概略斜視図及び断面図を示している。図４Ａの図は、例示の目的で簡単化されており、一定の尺度では描かれていない。蓋アセンブリ４０２Ａ−Ｄは、前述した蓋アセンブリ２０２と同様である。従って、図２及び図４Ａ、図４Ｂを同時に参照されたい。
【００３６】
[0041]ＰＶＤチャンバ２００及び４００に実質的に共通の構成部分は、図１及び図２に関して前述した。ここでは、特定の装置の間の区別をするのに適当なときには英数字の添字を付している以外は、同様の構成部分については同じ参照数字を用いて示している。
【００３７】
[0042]ＰＶＤチャンバ４００において、蓋アセンブリ４０２Ａ−Ｄが、主アセンブリ１０４の回転可能な基板ペデスタル１２６（図４Ｂに示されている）の周りに、共通フランジ４０４上に配設されている。共通フランジ４０４は、蓋アセンブリ４０２Ａ−Ｄ及び主アセンブリ１０４と真空密接触している。１つの実施形態では、蓋アセンブリ４０２Ａ−Ｄは、基板ペデスタル１２６に関して、実質的に対称的にフランジ４０４上に配設されている。更に別の実施形態では、各ターゲットアセンブリ４１０Ａ−４１０Ｄの空間位置は、図２の蓋アセンブリ２０２及びターゲットアセンブリ１１０に関して説明したように、それぞれの蓋アセンブリ４０２Ａ−Ｄを調整することにより、選択的に最適化される。
【００３８】
[0043]ＰＶＤチャンバ４００によれば、堆積膜の特性を更に最適化することができ（例えば、厚さ不均一性を最小化することができ）、又、複合膜構造（例えば、磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）構造等）のその場で(in-situ)製造を行うことができる。例えば、ターゲットアセンブリ４１０Ａ−４１０Ｄが異なる材料で形成されたターゲット１１８を備えるようなＰＶＤチャンバ４００は、そのような物質又はそれらの混合物の均一性の高い膜からなる多層膜スタックをその場で(in-situ)堆積するのに使用することができる。更に又、この装置４００における各ターゲットアセンブリ４１０Ａ−Ｄの空間位置（即ち、角度４１４Ａ−Ｄ、高さ４１６Ａ−Ｄ及びオフセット４１８Ａ−Ｄ）は、回転基板ペデスタル１２６に対して個々に最適化できるので（即ち、角度４１４Ａ−Ｄは必ずしも等しくなくてもよく、高さ４１６Ａ−Ｄ及びオフセット４１８Ａ−Ｄについても同じである）、異なる物質及び膜スタックを、膜厚さの不均一性を最小としてその場で堆積させることができる。
【００３９】
[0044]本発明の実施形態について前述したのであるが、本発明の基本的範囲を逸脱せずに本発明のその他の別の実施形態を考えることができ、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって決定される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】回転可能な基板ペデスタルを有するＰＶＤチャンバの一実施形態の概略断面図である。
【図２】回転可能な基板ペデスタルを有するＰＶＤチャンバの別の実施形態の概略断面図である。
【図２Ａ】異なる処理位置にターゲットを有するＰＶＤチャンバの概略断面図である。
【図２Ｂ】異なる処理位置にターゲットを有するＰＶＤチャンバの概略断面図である。
【図３Ａ】図１の回転可能な基板ペデスタルの部分横断面図である。
【図３Ｂ】図１の基板支持ペデスタルの上面図である。
【図４Ａ】回転可能な基板ペデスタルの周りに配設された複数の斜めとされたスパッタリングターゲットを有する別のＰＶＤチャンバの概略斜視図である。
【図４Ｂ】図４ＡのＰＶＤチャンバの概略断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１００…ＰＶＤチャンバ、１０２…蓋アセンブリ、１１０…ターゲットアセンブリ、１１２…ターゲットベース、１１４…マグネトロンパック、１１６…駆動装置、１１８…ターゲット、１２０…ターゲットシールド、１２４…スリット弁、１２６…基板ペデスタル、１２８…チャンバ本体、１３０…基板、１３２…Ｏリング、１３４…輻射加熱器、１３６…反転シールド、１３８…リフトピン機構、１４０…変位駆動装置、１４２…磁気素子、１４４…磁気駆動装置、１４８…ベローズ、１５０…カラムモジュール、１５２…ブラケット、１５４…基板プラテン、１６０…サポートシステム、１７０…運動制御ユニット、１８０…コントローラ、１８２…インターフェイス、１８６…支持面、１９２…底面プレート、１９８…シャフト、２００…ＰＶＤチャンバ、２０２…蓋アセンブリ、２０４…包囲体、２０６…スペーサー、２０８…シール、２１４、２１４′、２１４″…角度、２１６…高さ、２１８、２１８′、２１８″…距離（オフセット）、２２０…スパッタリング面、２２２…トップパネル、２２４…フランジ、２２６…プッシャー、２９０…アクチュエーター、２９２、２９２′、２９２″…距離（間隔）、３０４…溝、３０６…上方基板支持面、３０８…環状周辺リム、３１０…環状周辺上向きトレンチ、３１２…基板受けポケット、３１４…下方延長内側リップ、３６０…底面部材、３６２…上方延長フィンガー、３６４…交換可能な部材、４００…ＰＶＤチャンバ、４０２Ａ、４０２Ｂ、４０２Ｃ、４０２Ｄ…蓋アセンブリ、４０４…共通フランジ、４１０Ａ、４１０Ｂ、４１０Ｃ、４１０Ｄ…ターゲットアセンブリ
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、一般に、半導体基板処理システムに係る。より詳細には、本発明は、半導体基板処理システムの物理気相堆積チャンバに係る。
【０００２】
関連技術の説明
[0002]物理気相堆積（ＰＶＤ）又はスパッタリングは、集積回路及びデバイスの製造において最も普通に使用される処理の１つである。ＰＶＤは、負にバイアスされたターゲット（典型的に、マグネトロンターゲット）が比較的に重い原子を有する不活性ガス（例えば、アルゴン（Ａｒ）又はこのような不活性ガスを含むガス混合物）のプラズマに対して曝されるような真空チャンバにて行われるプラズマ処理である。ターゲットを不活性ガスのイオンで衝撃すると、そのターゲットの材料の原子が放出させられる。これらの放出させられた原子は、ターゲットより下方に配設された基板ペデスタルに置かれた基板上に堆積膜として蓄積されていく。
【０００３】
[0003]ＰＶＤ処理の１つの重要なパラメータは、堆積膜の厚さ不均一性である。この膜不均一性を減少させるために多くの改良がなされてきている。このような改良は、従来においては、ターゲットの設計（例えば、ターゲット材料組成、マグネトロン構成等）真空チャンバの設計に関していた。しかしながら、このような手段だけでは、厳しさを増してきている膜均一性の要件に応えることができない。
【０００４】
[0004]従って、当業分野では、改良されたＰＶＤチャンバが必要とされてきている。
【発明の概要】
【０００５】
[0005]本発明は、一般に、均一性の高い薄膜を堆積するためのＰＶＤチャンバである。このチャンバは、回転可能な基板ペデスタルを含む。１つの実施形態では、ペデスタルは、膜堆積中に、毎分約１０回転から１００回転の角速度（ＲＰＭ）で回転する。更に別の実施形態では、１つ又はそれ以上のスパッタリングターゲットが、そのペデスタルの上方に移動可能に配設される。ペデスタルに対するターゲットの配向は、横方向、又は垂直方向、又は角度的に調整できるようにしてもよい。１つの実施形態では、ターゲットは、ペデスタル回転の軸に関して約０度から約４５度の角度の間で調整できるようにする。
【０００６】
[0006]本発明の前述した特徴を詳細に理解できるように、簡単に概略的に前述した本発明について、添付図面に幾つかを例示した実施形態に関して、以下により特定して説明する。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例示するものであり、従って、本発明の範囲をそれに限定しようとしているものでなく、本発明は、その他の同様に効果的な実施形態を含みうるものであることに注意されたい。
【詳細な説明】
【０００７】
[0013]理解を容易とするため、可能な限り、各図に共通な同一の要素を示すのに、同一の参照符号を使用している。
【０００８】
[0014]本発明は、一般に、均一性の高い薄膜を堆積するためのＰＶＤチャンバである。膜堆積の均一性の改善は、少なくとも部分的に、回転可能な基板支持ペデスタルによって可能である。
【０００９】
[0015]図１は、回転可能な基板ペデスタル１２６を有するＰＶＤチャンバ１００の１つの実施形態を示している。図３Ａは、基板ペデスタル１２６の部分横断面図である。図３Ａの横断面図は、基板ペデスタル１２６の半径に沿って取られたものである。図１及び図３Ａの図は、分かり易くするため簡単化されており、一定の尺度で描かれていない。本発明の実施形態を最も理解するには、図１及び図３Ａを同時に参照されたい。
【００１０】
[0016]このＰＶＤチャンバ１００は、一般的には、蓋アセンブリ１０２、主アセンブリ１０４、運動制御ユニット１７０、サポートシステム１６０及びコントローラ１８０を備えている。１つの実施形態では、蓋アセンブリ１０２は、ターゲットアセンブリ１１０及び上方包囲体１２２を含む。ターゲットアセンブリ１１０は、ターゲットベース１１２（例えば、水冷ベース）内に配設された回転可能なマグネトロンパック１１４、ターゲット１１８及びターゲットシールド１２０を含む。マグネトロンパック１１４は、駆動装置１１６に機械的に結合されており、この駆動装置１１６は、動作時に、そのマグネトロンパックを所定の角速度にて回転させる。本発明に対して効果的に適応することのできる１つのマグネトロンパックは、A. Tepman氏に対して２００３年１１月４日に発行された米国特許第６，６４１，７０１号に開示されているものである。ターゲットアセンブリ１１０は、ＲＦ、ＤＣ、パルス化ＤＣ等の電力源の如きプラズマ電力供給源（図示していない）に電気的に結合される。
【００１１】
[0017]１つの実施形態では、主アセンブリ１０４は、チャンバ本体１２８、回転可能な基板ペデスタル１２６、チャンバ本体１２８の周辺に取り付けられた反転シールド１３６及び複数の輻射加熱器１３４を含む。シールド１３６は、一般的には、チャンバ本体１２８の上方部分からペデスタル１２６の方に向かって下方且つ内方へと延びている。基板ペデスタル１２６は、互いに結合される基板プラテン１５４及びカラムモジュール１５０を含む。蓋アセンブリ１０２と主アセンブリ１０４との間の真空密結合（Vacuum tight coupling）は、Ｏリング１３２として示された少なくとも１つのシールによって与えられるように例示されている。
【００１２】
[0018]基板１３０（例えば、シリコン（Ｓｉ）ウエハ等）は、チャンバ本体１２８のスリット弁１２４を通してＰＶＤチャンバ１００内へ出し入れされる。輻射加熱器１３４（例えば、赤外線（ＩＲ）ランプ等）は、一般的に、基板１３０及び／又はチャンバ１００の内側部分を特定のプロセスレシピによって決定される温度まで予熱するのに使用される。輻射加熱器１３４はシールド１３６の下方に配置されているので、これら加熱器１３４は、スパッタされるターゲット物質がそこに堆積しないようにされ、もし、そのようになると、加熱器の性能に悪影響が及ぶことがある。
【００１３】
[0019]動作において、プラテン１５４は、上方処理位置（図示されたような）又は下方移送位置（点線で示されたような）に選択的に配設することができる。ウエハ処理（即ち、スパッタ堆積）中に、プラテン１５４は、ターゲット１１８から所定の距離のところに位置する上方位置へと上昇させられる。基板１３０を受け取ったり解放したりするために、プラテン１５４は、基板のロボット移送を容易とするスリット弁１２４と実質的に整列した下方位置へと移動させられる。
【００１４】
[0020]図３Ａ及び図３Ｂに示された実施形態を参照するに、プラテン１５４は、このプラテン１５４の上方基板支持面３０６に配設された少なくとも１つのポリマー部材を含む。このポリマー部材は、適当なプラスチック又はエラストマーであってよい。１つの実施形態では、このポリマー部材は、溝３０４に配設されるＯリング３０２である。動作において、基板１３０とＯリング３０２との間の摩擦により、ウエハは、回転するプラテン１５４の基板支持面３０６に沿って滑らないようにされる。図３Ｂのペデスタル１２６の上面図には、リフトピンホール３１６の間に離間させて３つのＯリング３０２が示されている。他に、図３Ａに示されるような単一のＯリング３０２を支持面３０６の周囲に沿って配設して、基板が処理中の基板の回転につれて滑らないようにすることもできる。
【００１５】
[0021]プラテン１５４は、付加的に、支持面３０６から上方に延びる環状周辺リム３０８及び環状周辺上向きトレンチ３１０を含む。リム３０８は、プラテン１５４のより高い角速度での基板の滑りを阻止する付加的手段としての基板受けポケット３１２を支持面３０６に画成する。更に別の実施形態（図示していない）では、リム３０８は、面取りされ、角度付けされ、丸み付けされ、又はその他の仕方で、基板１３０がプラテン１５４の中心から最小のずれでもって位置決めされるように基板１３０を案内するように適応させておくこともできる。
【００１６】
[0022]１つの実施形態では、基板ペデスタル１２６の上方部分において、周辺トレンチ３１０は、反転シールド１３６の下方延長内側リップ３１４と入り組み合い、スパッタされたターゲット物質の周辺フラックスのためのトラップを形成する。このようなトラップは、スパッタ堆積から輻射加熱器を保護し、加熱器（例えば、ＩＲランプ）の動作寿命を延ばす。トレンチ３１０は、底面部材３６０及び上方延長フィンガー３６２を含む。底面部材３６０及びフィンガー３６２は、オプションとして、交換可能な部材３６４（点線で示されるように）プラテン１５４に結合できるようなものとすることもできる。
【００１７】
[0023]別の実施形態（図示していない）として、プラテン１５４は、クランプリング、静電チャック、埋込基板加熱器、バックサイド（即ち、熱交換）ガス及び／又は冷却流体のための通路、無線周波数電極及びＰＶＤ処理を高めるために知られたその他の手段を備える。バックサイドガス、冷却流体、電気及び無線周波数電力の各源（図示していない）への結合は、当業者に知られた従来の手段を使用して行うことができる。
【００１８】
[0024]図１に戻って、運動制御ユニット１７０は、一般に、ベローズ１４８、磁気駆動装置１４４及び変位駆動装置１４０を含み、これらは、チャンバ本体１２８に取り付けられたブラケット１５２に取り付けられるように例示されている。ベローズ１４８は、このベローズの底面プレート１９２に回転可能に（矢印１５６で例示されるように）結合されたカラムモジュール１５０に対して拡張可能な真空密シールを与える。ブラケット１５２とチャンバ本体１２８との間の真空密界面は、例えば、１つ又はそれ以上のＯリング又はクラッシャブル銅シール（図示していない）を使用して形成することができる。基板ペデスタル１２６を通して延長するリフトピンを制御するため、リフトピン機構１３８を、運動制御ユニット１７０又はその他の場所に結合させることができる。
【００１９】
[0025]カラムモジュール１５０は、シャフト１９８及び磁気駆動装置１４４に近接配設される複数の磁気素子１４２を含む。動作において、磁気駆動装置１４４は、磁気素子１４２を磁気的に回転させて、カラムモジュール１５０及びプラテン１５４を回転させるように、選択的に付勢される複数のステーターを含む。１つの典型的な実施形態では、基板ペデスタル１２６の角速度は、毎分約１０回転から１００回転の範囲において選択的に制御される。磁気駆動装置は、ペデスタルを回転させるのに適したその他のモータ又は駆動装置に置き換えることも考えられる。
【００２０】
[0026]動作において、ターゲット１１８からスパッタされる物質のフラックスは、ターゲットの材料組成の変動、ターゲット上への異物（例えば、酸化物、窒化物等）の蓄積、蓋アセンブリ１０２の機械的不整列及びその他の要因により空間的に不均一である。ＰＶＤチャンバ１００における膜堆積中に、基板ペデスタル１２８の回転運動により、スパッタ物質のフラックスのこのような空間的不均一が補償され、回転基板１３０上に均一性の高い膜が堆積される。例えば、ターゲット１１８の異なる領域からのスパッタ物質の変動は、基板１３０の回転に従って基板１３０に亘って平均化され、堆積される膜の厚さの均一性が高められる。
【００２１】
[0027]変位駆動装置１４０は、ベローズ１４８の底面プレート１９２に硬く結合され、動作において、基板ペデスタル１２６を下方位置（即ち、ウエハ受取/解放位置）と上方位置（即ち、スパッタリング位置）との間で移動（矢印１８４で例示される）させるようにする。変位駆動装置１４０は、エアシリンダー、油圧シリンダー、モータ、直線作動装置又はペデスタル１２６の昇降を制御するに適当なその他の装置であってよい。
【００２２】
[0028]サポートシステム１６０は、ＰＶＤチャンバ１００の機能を集約的に行わせる種々な装置を備える。例示すると、このサポートシステム１６０は、当業者に知られているような１つ又はそれ以上のスパッタリング電力供給源、１つ又はそれ以上の真空ポンプ、スパッタリングガス及び／又はガス混合物の源、制御機器及びセンサ等を含む。
【００２３】
[0029]コントローラ１８０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリ及びサポート回路（いずれも図示していない）を備える。インターフェイス１８２を介して、コントローラ１８０は、ＰＶＤチャンバ１００の各構成部分に結合され、それら構成部分を制御し、且つそのチャンバにて行われる堆積処理を制御する。
【００２４】
[0030]図２は、回転可能な基板ペデスタル及びこのペデスタルの回転軸に対してある角度をなして配設されたスパッタリングターゲットを有するＰＶＤチャンバ２００の別の実施形態を概略的に示している。図２は、例示の目的のため簡単化されており、一定の尺度では描かれていない。
【００２５】
[0031]このＰＶＤチャンバ２００は、一般的に、蓋アセンブリ２０２、主アセンブリ１０４、運動制御ユニット１７０、サポートシステム１６０及びコントローラ１８０を含む。ＰＶＤチャンバ１００及び２００に実質的に共通の構成部分については、図１及び図３Ａに関して前述した。
【００２６】
[0032]蓋アセンブリ２０２は、一般に、ターゲットアセンブリ１１０、傾斜上方包囲体２０４、及び任意的なものとして、その包囲体２０４とチャンバ本体１２８との間に取り付けられる少なくとも１つのスペーサー２０６（１つのスペーサーが図示されている）を備える。例示として、蓋アセンブリ２０２、スペーサー２０６及び主アセンブリ１０４の間の真空密結合は、１つ又はそれ以上のシール２０８を用いて与えられている。
【００２７】
[0033]ターゲットアセンブリ１１０は、ターゲット１１８のスパッタリング面２２０と回転可能な基板ペデスタル１２６の支持面１８６（又は基板１３０）との間に角度２１４が形成されるように傾斜させて上方包囲体２０４に取り付けられている。スパッタリング面２２０の中心は、基板１３０から垂直に距離２９２だけ離間させられている。スパッタリング面の中心は、付加的に、基板１３０の中心から横方向に距離２１８だけ離間させることができる例えば、その距離２１８は、約０ｍｍから約４５０ｍｍまでの間で選択的に設定することができる。上方包囲体２０４のトップパネル２２２は、一般的に、角度２１４が約０度から約４５度までの範囲内に選択されるように、配向されている。このような傾斜ターゲットによれば、スパッタ物質が、基板に、ある傾斜した入射角（即ち、直角でない）で衝突させられ、それにより、堆積の均一性が改善される。ペデスタルが堆積中に回転するので、堆積物質は、基板面に３６０度に亘って堆積させられる。最適角度２１４は、各タイプのターゲット材料及び／又は基板面形態について、例えば、事前テストにより決定することができる。最適角度が決定されるとき、蓋アセンブリ２０２（及びターゲット１１８）は、各堆積処理動作毎に適当な角度に傾斜させることができる。
【００２８】
[0034]スペーサー２０６は、ターゲット１１８と基板１３０との間の最適垂直距離（矢印２１０で例示されている）を定めるのに利用できる。１つの実施形態では、任意のスペーサー２０６の組合せ高さ２１６は、約０ｍｍより大きい高さから５００ｍｍの高さまでの範囲内に選択することができる。こうすることにより、基板ペデスタル１５４が上昇処理位置にあるとき、ターゲット１１８の中心と基板１３０との離間距離２９２を約２００ｍｍと約４５０ｍｍとの間に選択することができる。ターゲットの傾斜角と同様に、スペーサー２０８は、異なるターゲット材料及び／又は基板形態に対して最良の処理結果が得られるように基板とターゲットとの間の最適間隔を決定するのに調整することができる。それらの最適距離が決定されるとき、各処理動作毎に最適な堆積結果を得るため、適当な数及びスラック高さのスペーサー２０６を利用することができる。
【００２９】
[0035]更に別の実施形態では、蓋アセンブリ２０２は、堆積性能を高めるようにターゲット１１８と基板１３０との間の横方向のオフセットを調整するため、主アセンブリ１０４のフランジ２２４に沿って（矢印２１２で例示される）移動させることができる。１つの実施形態では、ＰＶＤチャンバ２００内に大気圧が回復された後、蓋アセンブリ２０２は、低摩擦チップ又はボールを有する複数のプッシャー２２６を使用してフランジ２２４の上方へと上昇させることができる。別の仕方として、プッシャー２２６は、低摩擦材料（例えば、テフロン(商品名)、ポリアミド等）で形成することができ、又は、そのような低摩擦材料を含むことができる。
【００３０】
[0036]１つの実施形態では、アクチュエーター２９０が、プッシャー２２６を主アセンブリ１０４の上面より上方へと選択的に延長させるため、主アセンブリ１０４に結合される。このアクチュエーター２９０は、蓋アセンブリ２０２を主アセンブリ１０４から離すためプッシャー２２６を変移させる流体シリンダー、電気モータ、ソレノイド、カム又はその他の適当なデバイスであってよい。アクチュエーター２９０は、主アセンブリ１０４に結合されるように示されているが、このアクチュエーター２９０は、蓋アセンブリ２０２に結合されてもよく、又は、蓋アセンブリ２０２を主アセンブリ１０４から引き上げるようにプッシャー２２６を蓋アセンブリ２０２から下方へ延長させる構成としてもよい。
【００３１】
[0037]その上昇位置において、蓋アセンブリ２０２は、フランジ２２４に沿って所定位置まで移動させられ、そこで、プッシャー２２６が下降させられ、蓋と主アセンブリとの間の真空密結合が回復させられる。１つの実施形態では、蓋アセンブリ２０２のスライド移動の距離（又はオフセット）２１８は、約０ｍｍから５００ｍｍまでの範囲にて選択的に制御することができる。角度及び高さ（間隔）調整と同様に、ターゲット１１８と基板との間のオフセットは、異なる材料及び基板形態について堆積結果が最適化されるように、角度及び高さと共に、選択できる。
【００３２】
[0038]一般的に、回転可能な基板ペデスタル１２６に関してターゲットアセンブリ１１０の空間的位置を集約的に定め、従って、スパッタされるターゲット物質の原子の入射角及び運動エネルギーを定める角度２１４、高さ２１６（間隔２９２）及びオフセット２１８の最適値は、処理固有のものである。動作において、ターゲットアセンブリ１１０が処理固有の最適空間位置に置かれるとき、最良の特性（例えば、最小の厚さ不均一性）を有する膜を基板１３０上に堆積させることができる。従って、所定の堆積物質及び／又は基板形態に対して最適な角度、間隔及びオフセットが知られるとき、蓋アセンブリ２０２及びターゲット１１８の配向は、所定の処理動作について所望の処理結果を得るための予め定められた向きに設定することができる。例えば、図２Ａ及び図２Ｂは、異なる角度２１４′、２１４″、垂直間隔２９２′、２９２″及び横方向オフセット２１８′、２１８″を有する蓋アセンブリ２０２を示している。
【００３３】
[0039]１つの典型的な実施形態として、本発明は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアル社によるEndura CL（商品名）集積半導体ウエハ処理システムのＰＶＤチャンバの構成要素を利用することによって実施された。この実施形態では、毎分約４８回転で回転する３００ｍｍシリコン（Ｓｉ）ウエハ上に、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、銅（Ｃｕ）及びニッケル-鉄（Ｎｉ-Ｆｅ）合金膜が、それぞれのマグネトロンターゲットを使用して、堆積された。角度２１４、高さ２１８（間隔２９２）及びオフセット２１８を、それぞれ、約３０度、３４０−３９５ｍｍ及び３００−４００ｍｍの処理固有の範囲内で最適化することにより、次の表に示されるように、堆積膜ついて約０．１７−０．３５％（１σ）の厚さ不均一性が達成された。
【００３４】
【表１】
【００３５】
[0040]図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の更に別の実施形態による複数の蓋アセンブリ（４つのアセンブリ４０２Ａ−４０２Ｄが例示的に示されている）を備える別のＰＶＤチャンバ４００の概略斜視図及び断面図を示している。図４Ａの図は、例示の目的で簡単化されており、一定の尺度では描かれていない。蓋アセンブリ４０２Ａ−Ｄは、前述した蓋アセンブリ２０２と同様である。従って、図２及び図４Ａ、図４Ｂを同時に参照されたい。
【００３６】
[0041]ＰＶＤチャンバ２００及び４００に実質的に共通の構成部分は、図１及び図２に関して前述した。ここでは、特定の装置の間の区別をするのに適当なときには英数字の添字を付している以外は、同様の構成部分については同じ参照数字を用いて示している。
【００３７】
[0042]ＰＶＤチャンバ４００において、蓋アセンブリ４０２Ａ−Ｄが、主アセンブリ１０４の回転可能な基板ペデスタル１２６（図４Ｂに示されている）の周りに、共通フランジ４０４上に配設されている。共通フランジ４０４は、蓋アセンブリ４０２Ａ−Ｄ及び主アセンブリ１０４と真空密接触している。１つの実施形態では、蓋アセンブリ４０２Ａ−Ｄは、基板ペデスタル１２６に関して、実質的に対称的にフランジ４０４上に配設されている。更に別の実施形態では、各ターゲットアセンブリ４１０Ａ−４１０Ｄの空間位置は、図２の蓋アセンブリ２０２及びターゲットアセンブリ１１０に関して説明したように、それぞれの蓋アセンブリ４０２Ａ−Ｄを調整することにより、選択的に最適化される。
【００３８】
[0043]ＰＶＤチャンバ４００によれば、堆積膜の特性を更に最適化することができ（例えば、厚さ不均一性を最小化することができ）、又、複合膜構造（例えば、磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）構造等）のその場で(in-situ)製造を行うことができる。例えば、ターゲットアセンブリ４１０Ａ−４１０Ｄが異なる材料で形成されたターゲット１１８を備えるようなＰＶＤチャンバ４００は、そのような物質又はそれらの混合物の均一性の高い膜からなる多層膜スタックをその場で(in-situ)堆積するのに使用することができる。更に又、この装置４００における各ターゲットアセンブリ４１０Ａ−Ｄの空間位置（即ち、角度４１４Ａ−Ｄ、高さ４１６Ａ−Ｄ及びオフセット４１８Ａ−Ｄ）は、回転基板ペデスタル１２６に対して個々に最適化できるので（即ち、角度４１４Ａ−Ｄは必ずしも等しくなくてもよく、高さ４１６Ａ−Ｄ及びオフセット４１８Ａ−Ｄについても同じである）、異なる物質及び膜スタックを、膜厚さの不均一性を最小としてその場で堆積させることができる。
【００３９】
[0044]本発明の実施形態について前述したのであるが、本発明の基本的範囲を逸脱せずに本発明のその他の別の実施形態を考えることができ、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって決定される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】回転可能な基板ペデスタルを有するＰＶＤチャンバの一実施形態の概略断面図である。
【図２】回転可能な基板ペデスタルを有するＰＶＤチャンバの別の実施形態の概略断面図である。
【図２Ａ】異なる処理位置にターゲットを有するＰＶＤチャンバの概略断面図である。
【図２Ｂ】異なる処理位置にターゲットを有するＰＶＤチャンバの概略断面図である。
【図３Ａ】図１の回転可能な基板ペデスタルの部分横断面図である。
【図３Ｂ】図１の基板支持ペデスタルの上面図である。
【図４Ａ】回転可能な基板ペデスタルの周りに配設された複数の斜めとされたスパッタリングターゲットを有する別のＰＶＤチャンバの概略斜視図である。
【図４Ｂ】図４ＡのＰＶＤチャンバの概略断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１００…ＰＶＤチャンバ、１０２…蓋アセンブリ、１１０…ターゲットアセンブリ、１１２…ターゲットベース、１１４…マグネトロンパック、１１６…駆動装置、１１８…ターゲット、１２０…ターゲットシールド、１２４…スリット弁、１２６…基板ペデスタル、１２８…チャンバ本体、１３０…基板、１３２…Ｏリング、１３４…輻射加熱器、１３６…反転シールド、１３８…リフトピン機構、１４０…変位駆動装置、１４２…磁気素子、１４４…磁気駆動装置、１４８…ベローズ、１５０…カラムモジュール、１５２…ブラケット、１５４…基板プラテン、１６０…サポートシステム、１７０…運動制御ユニット、１８０…コントローラ、１８２…インターフェイス、１８６…支持面、１９２…底面プレート、１９８…シャフト、２００…ＰＶＤチャンバ、２０２…蓋アセンブリ、２０４…包囲体、２０６…スペーサー、２０８…シール、２１４、２１４′、２１４″…角度、２１６…高さ、２１８、２１８′、２１８″…距離（オフセット）、２２０…スパッタリング面、２２２…トップパネル、２２４…フランジ、２２６…プッシャー、２９０…アクチュエーター、２９２、２９２′、２９２″…距離（間隔）、３０４…溝、３０６…上方基板支持面、３０８…環状周辺リム、３１０…環状周辺上向きトレンチ、３１２…基板受けポケット、３１４…下方延長内側リップ、３６０…底面部材、３６２…上方延長フィンガー、３６４…交換可能な部材、４００…ＰＶＤチャンバ、４０２Ａ、４０２Ｂ、４０２Ｃ、４０２Ｄ…蓋アセンブリ、４０４…共通フランジ、４１０Ａ、４１０Ｂ、４１０Ｃ、４１０Ｄ…ターゲットアセンブリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ本体と、
上記チャンバ本体に配設された回転可能な基板ペデスタルと、
異なる処理位置の間で調整可能な蓋アセンブリに結合された少なくとも１つのスパッタリングターゲットと、
を備え、
上記蓋アセンブリは、上記ペデスタルに対して処理位置間で横方向に移動可能である、物理気相堆積チャンバ。
【請求項２】
上記少なくとも１つのスパッタリングターゲットは、上記基板ペデスタルの基板支持面と平行でない、請求項１に記載のチャンバ。
【請求項３】
上記ターゲットは、約０度と約４５度との間の角度で配設される、請求項１に記載のチャンバ。
【請求項４】
上記チャンバ本体から選択的に延長して上記蓋アセンブリを上記チャンバ本体から離間させる複数のスライダーを更に備える、請求項１に記載のチャンバ。
【請求項５】
上記ターゲットは、約０度と約４５度との間の角度で配設される、請求項４に記載のチャンバ。
【請求項６】
上記蓋アセンブリは、上記ペデスタルの回転軸に対して処理位置間で垂直方向に移動可能である、請求項１に記載のチャンバ。
【請求項７】
上記ターゲットは、約０度と約４５度との間の角度で配設される、請求項６に記載のチャンバ。
【請求項８】
上記少なくとも１つのスパッタリングターゲットは、上記基板ペデスタルの周りに配設された複数のターゲットである、請求項１に記載のチャンバ。
【請求項９】
上記スパッタリングターゲットのうちの少なくとも２つは、異なる材料からなる、請求項８に記載のチャンバ。
【請求項１０】
上記チャンバ本体に結合されて上記ペデスタルの方へ内方且つ下方に延長するシールドを更に備える、請求項１に記載のチャンバ。
【請求項１１】
上記チャンバ本体の上記シールドより下方の領域に配設された少なくとも１つの基板加熱素子を更に備える、請求項１０に記載のチャンバ。
【請求項１２】
上記シールドは、上記ペデスタルと入り組み合う（interleave）、請求項１１に記載のチャンバ。
【請求項１３】
上記基板ペデスタルは、更に、環状周辺上向きトレンチを備える、請求項１２に記載のチャンバ。
【請求項１４】
上記ペデスタルは、更に、上記ペデスタルが上昇位置にあるとき、上記ペデスタルの上記トレンチに係合する内側リップを備える、請求項１３に記載のチャンバ。
【請求項１５】
上記基板ペデスタルは、更に、基板支持面と、上記支持面から延長して基板受けポケットを画成する環状周辺リムと、
を備える、請求項１に記載のチャンバ。
【請求項１６】
上記基板ペデスタルは、更に、基板支持面と、上記支持面に配設される少なくとも１つのポリマー部材と、
を備える、請求項１に記載のチャンバ。
【請求項１７】
チャンバ本体と、
上記チャンバ本体に配設された回転可能な基板ペデスタルと、
処理位置の間で調整可能なスパッタリング面を有し、少なくとも１つの処理位置における上記スパッタリング面は、上記ペデスタルの基板支持面と平行でないような少なくとも１つのターゲットと、
上記チャンバ本体上に配設され、上記スパッタリングターゲットを結合させている蓋アセンブリと、
を備え、上記蓋アセンブリは、上記ペデスタルに対して処理位置間で横方向に移動可能である、物理気相堆積チャンバ。
【請求項１８】
上記ターゲットのスパッタリング面は、上記支持面に対して約０度より大きく約４５度までの角度で配設される、請求項１７に記載のチャンバ。
【請求項１９】
上記チャンバ本体から選択的に延長して上記蓋アセンブリを上記チャンバ本体から離間させる複数のスライダーを更に備える、請求項１７に記載のチャンバ。
【請求項２０】
上記蓋アセンブリは、上記ペデスタルの回転軸に対して処理位置間で垂直方向に移動可能である、請求項１７に記載のチャンバ。
【請求項２１】
上記少なくとも１つのターゲットは、上記基板ペデスタルの周りに配設される複数のターゲットである、請求項１７に記載のチャンバ。
【請求項２２】
上記スパッタリングターゲットのうちの少なくとも２つは、異なる材料からなる、請求項２１に記載のチャンバ。
【請求項２３】
上記チャンバ本体に結合され上記ペデスタルの方へ内方且つ下方に延長するシールドを更に備える、請求項１８に記載のチャンバ。
【請求項２４】
上記チャンバ本体の上記シールドより下方の領域に配設された少なくとも１つの基板加熱素子を更に備える、請求項２３に記載のチャンバ。
【請求項２５】
上記シールドは、上記ペデスタルと入り組み合う、請求項２４に記載のチャンバ。
【請求項２６】
上記基板ペデスタルは、更に、環状周辺上向きトレンチを備える、請求項２５に記載のチャンバ。
【請求項２７】
上記シールドは、更に、上記ペデスタルが上昇位置にあるとき、上記ペデスタルの上記トレンチに係合する内側リップを備える、請求項２６に記載のチャンバ。
【請求項２８】
上記基板ペデスタルは、更に、基板支持面と、上記支持面から延長して基板受けポケットを画成する環状周辺リムと、
を備える、請求項１８に記載のチャンバ。
【請求項２９】
チャンバ本体と、
上記チャンバ本体に配設され、上向きトレンチを有する回転可能な基板ペデスタルと、
上記チャンバ本体に結合され、上記ペデスタルが上昇位置にあるとき、上記ペデスタル及び上記ペデスタルの上記トレンチの方へ内方且つ下方へ延長するシールドと、
上記基板ペデスタルに結合され、該基板ペデスタルを回転させるように適応された第１の駆動装置と、
上記ペデスタルに結合され、上記チャンバ本体内における該ペデスタルの昇降を制御するように適応された第２の駆動装置と、
処理位置の間で調整可能なスパッタリング面を有し、少なくとも１つの処理位置において上記スパッタリング面が上記ペデスタルの基板支持面と平行でないような少なくとも１つのターゲットと、
上記チャンバ本体上に配設され、上記スパッタリングターゲットを結合させた蓋アセンブリと、
を備え、上記蓋アセンブリは、上記ペデスタルに対して処理位置の間で横方向に移動可能である、物理気相堆積チャンバ。
【請求項３０】
上記ターゲットのスパッタリング面は、上記支持面に対して約０度より大きく約４５度までの角度で配設される、請求項２９に記載のチャンバ。
【請求項３１】
上記蓋アセンブリは、上記ペデスタルの回転軸に対して処理位置間で垂直方向に移動可能である、請求項２９に記載のチャンバ。
【請求項３２】
上記チャンバ本体から選択的に延長して上記蓋アセンブリを上記チャンバ本体から離間させる複数のスライダーを更に備える、請求項３１に記載のチャンバ。
【請求項３３】
上記少なくとも１つのターゲットは、上記基板ペデスタルの周りに配設された複数のターゲットである、請求項２９に記載のチャンバ。
【請求項３４】
上記スパッタリングターゲットの少なくとも２つは、異なる材料からなる、請求項３３に記載のチャンバ。
【請求項３５】
物理気相堆積のための方法において、
蓋アセンブリに結合されたターゲット及び第１の配向にて配設された基板支持体を有するチャンバにおいて第１の物理気相堆積処理を行うステップと、
蓋アセンブリに結合されたターゲット及び第２の配向にて配設された基板支持体を有するチャンバにおいて第２の物理気相堆積を行うステップと、
を備えた方法。
【請求項３６】
チャンバ本体と、
上記チャンバ本体に配設された回転可能な基板ペデスタルと、
異なる処理位置の間で調整可能な蓋アセンブリに結合された少なくとも１つのスパッタリングターゲットと、
上記チャンバ本体から選択的に延長して、上記蓋アセンブリを上記チャンバ本体から離間させ且つ上記蓋アセンブリのスライド移動を行わせるための複数のスライダーと、
を備える物理気相堆積チャンバ。
【請求項３７】
上記少なくとも１つのスパッタリングターゲットは、上記基板ペデスタルの基板支持面と平行ではない、請求項３６に記載のチャンバ。
【請求項３８】
上記ターゲットは、約０度と約４５度との間の角度で配設される、請求項３６に記載のチャンバ。
【請求項３９】
上記蓋アセンブリは、上記ペデスタルに対して処理位置間で横方向に移動可能である、請求項３７に記載のチャンバ。
【請求項１】
チャンバ本体と、
上記チャンバ本体に配設された回転可能な基板ペデスタルと、
異なる処理位置の間で調整可能な蓋アセンブリに結合された少なくとも１つのスパッタリングターゲットと、
を備え、
上記蓋アセンブリは、上記ペデスタルに対して処理位置間で横方向に移動可能である、物理気相堆積チャンバ。
【請求項２】
上記少なくとも１つのスパッタリングターゲットは、上記基板ペデスタルの基板支持面と平行でない、請求項１に記載のチャンバ。
【請求項３】
上記ターゲットは、約０度と約４５度との間の角度で配設される、請求項１に記載のチャンバ。
【請求項４】
上記チャンバ本体から選択的に延長して上記蓋アセンブリを上記チャンバ本体から離間させる複数のスライダーを更に備える、請求項１に記載のチャンバ。
【請求項５】
上記ターゲットは、約０度と約４５度との間の角度で配設される、請求項４に記載のチャンバ。
【請求項６】
上記蓋アセンブリは、上記ペデスタルの回転軸に対して処理位置間で垂直方向に移動可能である、請求項１に記載のチャンバ。
【請求項７】
上記ターゲットは、約０度と約４５度との間の角度で配設される、請求項６に記載のチャンバ。
【請求項８】
上記少なくとも１つのスパッタリングターゲットは、上記基板ペデスタルの周りに配設された複数のターゲットである、請求項１に記載のチャンバ。
【請求項９】
上記スパッタリングターゲットのうちの少なくとも２つは、異なる材料からなる、請求項８に記載のチャンバ。
【請求項１０】
上記チャンバ本体に結合されて上記ペデスタルの方へ内方且つ下方に延長するシールドを更に備える、請求項１に記載のチャンバ。
【請求項１１】
上記チャンバ本体の上記シールドより下方の領域に配設された少なくとも１つの基板加熱素子を更に備える、請求項１０に記載のチャンバ。
【請求項１２】
上記シールドは、上記ペデスタルと入り組み合う（interleave）、請求項１１に記載のチャンバ。
【請求項１３】
上記基板ペデスタルは、更に、環状周辺上向きトレンチを備える、請求項１２に記載のチャンバ。
【請求項１４】
上記ペデスタルは、更に、上記ペデスタルが上昇位置にあるとき、上記ペデスタルの上記トレンチに係合する内側リップを備える、請求項１３に記載のチャンバ。
【請求項１５】
上記基板ペデスタルは、更に、基板支持面と、上記支持面から延長して基板受けポケットを画成する環状周辺リムと、
を備える、請求項１に記載のチャンバ。
【請求項１６】
上記基板ペデスタルは、更に、基板支持面と、上記支持面に配設される少なくとも１つのポリマー部材と、
を備える、請求項１に記載のチャンバ。
【請求項１７】
チャンバ本体と、
上記チャンバ本体に配設された回転可能な基板ペデスタルと、
処理位置の間で調整可能なスパッタリング面を有し、少なくとも１つの処理位置における上記スパッタリング面は、上記ペデスタルの基板支持面と平行でないような少なくとも１つのターゲットと、
上記チャンバ本体上に配設され、上記スパッタリングターゲットを結合させている蓋アセンブリと、
を備え、上記蓋アセンブリは、上記ペデスタルに対して処理位置間で横方向に移動可能である、物理気相堆積チャンバ。
【請求項１８】
上記ターゲットのスパッタリング面は、上記支持面に対して約０度より大きく約４５度までの角度で配設される、請求項１７に記載のチャンバ。
【請求項１９】
上記チャンバ本体から選択的に延長して上記蓋アセンブリを上記チャンバ本体から離間させる複数のスライダーを更に備える、請求項１７に記載のチャンバ。
【請求項２０】
上記蓋アセンブリは、上記ペデスタルの回転軸に対して処理位置間で垂直方向に移動可能である、請求項１７に記載のチャンバ。
【請求項２１】
上記少なくとも１つのターゲットは、上記基板ペデスタルの周りに配設される複数のターゲットである、請求項１７に記載のチャンバ。
【請求項２２】
上記スパッタリングターゲットのうちの少なくとも２つは、異なる材料からなる、請求項２１に記載のチャンバ。
【請求項２３】
上記チャンバ本体に結合され上記ペデスタルの方へ内方且つ下方に延長するシールドを更に備える、請求項１８に記載のチャンバ。
【請求項２４】
上記チャンバ本体の上記シールドより下方の領域に配設された少なくとも１つの基板加熱素子を更に備える、請求項２３に記載のチャンバ。
【請求項２５】
上記シールドは、上記ペデスタルと入り組み合う、請求項２４に記載のチャンバ。
【請求項２６】
上記基板ペデスタルは、更に、環状周辺上向きトレンチを備える、請求項２５に記載のチャンバ。
【請求項２７】
上記シールドは、更に、上記ペデスタルが上昇位置にあるとき、上記ペデスタルの上記トレンチに係合する内側リップを備える、請求項２６に記載のチャンバ。
【請求項２８】
上記基板ペデスタルは、更に、基板支持面と、上記支持面から延長して基板受けポケットを画成する環状周辺リムと、
を備える、請求項１８に記載のチャンバ。
【請求項２９】
チャンバ本体と、
上記チャンバ本体に配設され、上向きトレンチを有する回転可能な基板ペデスタルと、
上記チャンバ本体に結合され、上記ペデスタルが上昇位置にあるとき、上記ペデスタル及び上記ペデスタルの上記トレンチの方へ内方且つ下方へ延長するシールドと、
上記基板ペデスタルに結合され、該基板ペデスタルを回転させるように適応された第１の駆動装置と、
上記ペデスタルに結合され、上記チャンバ本体内における該ペデスタルの昇降を制御するように適応された第２の駆動装置と、
処理位置の間で調整可能なスパッタリング面を有し、少なくとも１つの処理位置において上記スパッタリング面が上記ペデスタルの基板支持面と平行でないような少なくとも１つのターゲットと、
上記チャンバ本体上に配設され、上記スパッタリングターゲットを結合させた蓋アセンブリと、
を備え、上記蓋アセンブリは、上記ペデスタルに対して処理位置の間で横方向に移動可能である、物理気相堆積チャンバ。
【請求項３０】
上記ターゲットのスパッタリング面は、上記支持面に対して約０度より大きく約４５度までの角度で配設される、請求項２９に記載のチャンバ。
【請求項３１】
上記蓋アセンブリは、上記ペデスタルの回転軸に対して処理位置間で垂直方向に移動可能である、請求項２９に記載のチャンバ。
【請求項３２】
上記チャンバ本体から選択的に延長して上記蓋アセンブリを上記チャンバ本体から離間させる複数のスライダーを更に備える、請求項３１に記載のチャンバ。
【請求項３３】
上記少なくとも１つのターゲットは、上記基板ペデスタルの周りに配設された複数のターゲットである、請求項２９に記載のチャンバ。
【請求項３４】
上記スパッタリングターゲットの少なくとも２つは、異なる材料からなる、請求項３３に記載のチャンバ。
【請求項３５】
物理気相堆積のための方法において、
蓋アセンブリに結合されたターゲット及び第１の配向にて配設された基板支持体を有するチャンバにおいて第１の物理気相堆積処理を行うステップと、
蓋アセンブリに結合されたターゲット及び第２の配向にて配設された基板支持体を有するチャンバにおいて第２の物理気相堆積を行うステップと、
を備えた方法。
【請求項３６】
チャンバ本体と、
上記チャンバ本体に配設された回転可能な基板ペデスタルと、
異なる処理位置の間で調整可能な蓋アセンブリに結合された少なくとも１つのスパッタリングターゲットと、
上記チャンバ本体から選択的に延長して、上記蓋アセンブリを上記チャンバ本体から離間させ且つ上記蓋アセンブリのスライド移動を行わせるための複数のスライダーと、
を備える物理気相堆積チャンバ。
【請求項３７】
上記少なくとも１つのスパッタリングターゲットは、上記基板ペデスタルの基板支持面と平行ではない、請求項３６に記載のチャンバ。
【請求項３８】
上記ターゲットは、約０度と約４５度との間の角度で配設される、請求項３６に記載のチャンバ。
【請求項３９】
上記蓋アセンブリは、上記ペデスタルに対して処理位置間で横方向に移動可能である、請求項３７に記載のチャンバ。
【図１】
【図２】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図２】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【公表番号】特表２００８−５１９１６３（Ｐ２００８−５１９１６３Ａ）
【公表日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５４０１２８（Ｐ２００７−５４０１２８）
【出願日】平成１７年１１月７日（２００５．１１．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０４０２５９
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０５２８７３
【国際公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【出願人】（３９００４０６６０）アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月７日（２００５．１１．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０４０２５９
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０５２８７３
【国際公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【出願人】（３９００４０６６０）アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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