處理配件屏蔽和具有處理配件屏蔽的物理氣相沉積腔室的制作方法
【專利摘要】本文提供處理配件屏蔽和包括處理配件屏蔽的物理氣相沉積(PVD)腔室的實(shí)施方式。在一些實(shí)施方式中，用于在物理氣相沉積處理中沉積第一材料的處理配件屏蔽可包括環(huán)形主體和蝕刻終止涂層，所述環(huán)形主體界定由主體圍繞的開口，其中所述環(huán)形主體由第一材料制造，所述蝕刻終止涂層形成在環(huán)形主體的面向開口的表面上，所述蝕刻終止涂層由不同于第一材料的第二材料制造，相對(duì)于第一材料，所述第二材料具有高的蝕刻選擇性。
【專利說(shuō)明】處理配件屏蔽和具有處理配件屏蔽的物理氣相沉積腔室

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的實(shí)施方式大體涉及基板處理裝備，尤其涉及用于基板處理裝備中的處理 配件屏蔽（process kit shield)。

【背景技術(shù)】
[0002] 處理配件屏蔽可用于例如物理氣相沉積（PVD)腔室中，以將處理容積與非處理容 積分離。在配置成用于在基板上沉積鋁的PVD腔室中，屏蔽可由不銹鋼（SST)制造。由于 在處理期間沉積在屏蔽上的鋁層能夠被優(yōu)先地從基底SST屏蔽材料蝕刻掉，因此允許屏蔽 能夠被多次再循環(huán)使用。然而，本發(fā)明人一直致力于在基板上沉積很厚的鋁膜的工作，與傳 統(tǒng)的鋁沉積處理相比，這需要顯著增加的處理功率和沉積時(shí)間。對(duì)于較厚的鋁沉積處理，本 發(fā)明人已經(jīng)觀察到處理配件屏蔽的溫度高到足以導(dǎo)致基板上的晶須（whisker)生長(zhǎng)的非 預(yù)期的結(jié)果，這是沉積膜的不良屬性。
[0003] 因此，本發(fā)明人提供如本文中所披露的處理配件屏蔽的實(shí)施方式。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本文提供處理配件屏蔽和包括處理配件屏蔽的物理氣相沉積（PVD)腔室的實(shí)施 方式。在一些實(shí)施方式中，用于在物理氣相沉積處理中沉積第一材料的處理配件屏蔽可包 括環(huán)形主體和蝕刻終止涂層，所述環(huán)形主體界定由主體圍繞的開口，其中所述環(huán)形主體由 第一材料制造，所述蝕刻終止涂層形成在環(huán)形主體的面向開口的表面上，所述蝕刻終止涂 層由不同于第一材料的第二材料制造，相對(duì)于第一材料，第二材料具有高的蝕刻選擇性。 [000 5]在一些實(shí)施方式中，用于在基板上沉積第一材料的設(shè)備可包括處理腔室、基板支 撐件、靶材和處理配件屏蔽，所述處理腔室具有處理容積和非處理容積，所述基板支撐件設(shè) 置在處理腔室中，所述靶材設(shè)置在處理腔室中與基板支撐件相對(duì)，所述靶材包括待沉積在 基板上的第一材料，所述處理配件屏蔽設(shè)置在處理腔室中且將處理容積與非處理容積分 尚，所述處理配件屏蔽包括環(huán)形主體和蝕刻終止涂層，所述環(huán)形主體界定由主體圍繞的開 口，其中所述環(huán)形主體由第一材料制造，所述蝕刻終止涂層形成在環(huán)形主體的面向開口的 表面上，所述蝕刻終止涂層由不同于第一材料的第二材料制造，相對(duì)于第一材料，第二材料 具有高的蝕刻選擇性。
[0006]在一些頭施方式中，用于在物理氣相沉積（PVD)腔室中使用處理配件屏蔽處理基 板的方法可包括以下步驟：在具有處理配件屏蔽的PVD腔室中，在基板上沉積第一材料， 所述處理配件屏蔽包括環(huán)形主體和蝕刻終止涂層，所述環(huán)形主體界定由主體圍繞的開口 | 其中所述環(huán)形主體由第一材料制造，所述蝕刻終止涂層形成在環(huán)形主體的面向開口的表面 土，所述蝕刻終止涂層由不同于第一材料的第二材料制造，相對(duì)于第一材料,第二材料具有 高的蝕刻選擇性；從PVD腔室中移除處理配件屏蔽；選擇性地移除由于在基板上沉積^一 ，料而沉積在蝕刻終止涂層上的第一材料，同時(shí)顯著保留主體表面上的蝕刻終止涂層；從 主體表面移除蝕刻終止涂層；和在主體表面上沉積第二蝕刻終止涂層，第二蝕刻終止涂層 由第三材料繼，細(xì)·于第-材料，第三材料具有細(xì)蝕刻選擇性。
[0007]本發(fā)明的其他和進(jìn)一步的實(shí)施方式描述如下。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]、以上簡(jiǎn)要概述的和在下文更詳細(xì)討論的本發(fā)明的實(shí)施方式可通過(guò)參照附圖中描 繪的本發(fā)明的說(shuō)明性實(shí)施方式來(lái)理解。然而，應(yīng)注意，附圖僅圖示本發(fā)明的典型實(shí)施方式且 因此不被視為對(duì)本發(fā)明范圍的限制,因?yàn)楸景l(fā)明可允許其他等效的實(shí)施方式。
[0009]圖1描繪根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的處理腔室的示意性截面圖。
[0010]圖2描繪根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的處理配件屏蔽的示意性截面圖。
[0011]圖3描繪根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的使用處理配件屏蔽的方法的流程圖。
[0012]為了便于理解，已盡可能使用相同的參考數(shù)字來(lái)標(biāo)示各圖中共有的相同元件。附 圖并非按比例繪制且為清楚起見而可被簡(jiǎn)化。預(yù)期一個(gè)實(shí)施方式的元件和特征可有利地并 入其他的實(shí)施方式中，而無(wú)需進(jìn)一步的詳述。

【具體實(shí)施方式】
[0013]本文提供處理配件屏蔽和包括處理配件屏蔽的物理氣相沉積（PVD)腔室的實(shí)施 方式。在一些實(shí)施方式中，處理配件屏蔽可包括環(huán)形鋁主體上的涂層，所述涂層用于在PVD 腔室中沉積鋁且涂層使得處理配件屏蔽可容易地再循環(huán)使用。鋁主體上的涂層用作蝕刻終 止，用于容易地移除在PVD處理期間沉積的鋁。
[0014]圖1描繪根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的具有處理配件屏蔽的說(shuō)明性物理氣相沉 積腔室（處理腔室100)的示意性截面圖。適合于使用本發(fā)明的處理配件屏蔽的PVD腔室 的實(shí)例包括Plus、SIP ENCOEE.和其他可從California(加利福尼亞州）的 Santa Clara (圣克拉拉）的Applied Materials, Inc.(應(yīng)用材料公司）購(gòu)買的PVD處理腔 室。來(lái)自應(yīng)用材料公司或其他制造商的其他處理腔室亦可從本文披露的發(fā)明設(shè)備中獲益。
[0015] 處理腔室100包括基板支撐基座102、濺射源（諸如靶材106)和處理配件屏蔽 174,基板支撐基座102用于接收在基板支撐基座102上的基板104,處理配件屏蔽174設(shè) 置在基板支撐基座102與靶材106之間?；逯位?02可位于接地圍壁（enclosure wall) 108內(nèi)，接地圍壁108可為腔室壁（如圖所示）或接地屏蔽（圖示接地屏蔽140覆蓋 處理腔室100在靶材106上方的至少一些部分。在一些實(shí)施方式中，接地屏蔽140亦可延 伸到靶材下方以包圍基座102。）
[0016] 在一些實(shí)施方式中，處理腔室1〇〇可包括饋送結(jié)構(gòu)110或其他適當(dāng)?shù)酿佀徒Y(jié)構(gòu)，用 于將RF能量或DC能量之一或兩者耦接至靶材106。舉例而言，饋送結(jié)構(gòu)為用于將RF能量 和/或DC能量耦接至靶材或耦接至包括靶材的組件的設(shè)備，如本文中所描述的。
[0017] 在一些實(shí)施方式中，饋送結(jié)構(gòu)110的第一端可耦接至DC功率源120, DC功率源120 能夠用于向靶材106提供DC能量。舉例而言,可使用DC功率源120向靶材106施加負(fù)電 壓或偏壓。
[0018] 替代地或結(jié)合地，饋送結(jié)構(gòu)110的第一端可耦接至RF功率源118, RF功率源118能 夠用以向靶材1〇6提供RF能量。在一些實(shí)施方式中，由RF功率源118提供的RF能量的頻率 范圍可從約2MHz至約60MHz，或例如也可使用非限制頻率，諸如 2MHz、13. 56MHz、27· UMHz 或60MHZ。在一些實(shí)施方式中，可提供多個(gè)RF功率源（g卩，兩個(gè)或更多個(gè)）以提供多個(gè)上述 頻率的RF能量。
[0019] 在一些實(shí)施方式中，饋送結(jié)構(gòu)110的第一端可耦接至RF功率源118，RF功率源118 能夠用以向靶材1〇6提供RF能量。結(jié)合地，饋送結(jié)構(gòu)11〇的第一端亦可耦接至DC功率源 12〇, DC功率源120能夠用以向靶材1〇6提供DC能量。在一些實(shí)施方式中，由RF功率源 118提供的RF能量的頻率范圍可從約 2MHz至約60MHz，或例如也可使用非限制頻率，諸如 2ΜΗζ、13·56ΜΗζ、 27·12ΜΗζ或60MHz。在一些實(shí)施方式中，可提供多個(gè)RF功率源（即，兩個(gè) 或更多個(gè)）以提供多個(gè)上述頻率的RF能量。
[0020] 饋送結(jié)構(gòu)110例如可經(jīng)由源分配板122和導(dǎo)電構(gòu)件125耦接至靶材106,導(dǎo)電構(gòu) 件125耦接在源分配板122與靶材106之間。腔134可由導(dǎo)電構(gòu)件125的面向內(nèi)部的壁、 源分配板122的面向靶材的表面128和靶材106的面向源分配板的表面132界定?？墒褂?腔134以至少部分地容納可旋轉(zhuǎn)的磁控管組件 136的一個(gè)或更多個(gè)部分（以下論述）。在 一些實(shí)施方式中，冷卻流體（諸如水（H20)或類似者）可至少部分地填充腔。
[0021]可設(shè)置接地屏蔽140以覆蓋處理腔室100的蓋的外表面。接地屏蔽140例如可經(jīng) 由腔室主體的接地連接耦接至地面。接地屏蔽140可包括任何適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電材料，諸如鋁、銅 或類似者。在接地屏蔽140與分配板122、導(dǎo)電構(gòu)件125和靶材106(和/或背板146)的外 表面之間設(shè)置絕緣間隙139,以防止RF能量和/或DC能量被直接發(fā)送至地面?？捎每諝饣?一些其他適當(dāng)?shù)慕殡姴牧希ㄖT如陶瓷、塑料或類似物）填充絕緣間隙。
[0022]隔離板138或多個(gè)隔離特征結(jié)構(gòu)可設(shè)置在源分配板122與接地屏蔽140之間，以 防止RF能量和/或DC能量被直接發(fā)送至地面。隔離板138可包括適當(dāng)?shù)慕殡姴牧希T如 陶瓷、塑料或類似物?；蛘撸稍O(shè)置空隙（air gap)替代隔離板138。在設(shè)置空隙替代隔離 板的實(shí)施方式中，接地屏蔽140可在結(jié)構(gòu)上足夠堅(jiān)固以支撐安置于接地屏蔽140上的任何 部件。
[0023]靶材106可通過(guò)介電隔離器144說(shuō)明性地被支撐在腔室的接地導(dǎo)電側(cè)壁上，在一 些實(shí)施方式中，所述接地導(dǎo)電側(cè)壁被稱作適配器142。在一些實(shí)施方式中，腔室的接地導(dǎo)電 側(cè)壁（或適配器142)可由鋁制造。靶材106包括在濺射期間待沉積在基板104上的材料， 諸如金屬或金屬氧化物。在一些實(shí)施方式中，背板146可耦接至靶材106的面向源分配板 的表面132。背板14 6可包括導(dǎo)電材料（諸如銅-鋅、銅-鉻）或與祀材相同的材料，以使 得RF能量和/或DC能量能夠經(jīng)由背板146耦接至靶材106。或者，背板146可為非導(dǎo)電的 且可包括導(dǎo)電兀件，諸如電饋通件（electrical feedthrough)或類似物，用于將粑材106 耦接至導(dǎo)電構(gòu)件125。例如，可包括背板146以改良靶材106的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
[0024] 可旋轉(zhuǎn)的磁控管組件I36可被定位為靠近靶材106的背表面（例如，面向源分配 板的表面132)?？尚D(zhuǎn)的磁控管組件包括由底板168支撐的多個(gè)磁鐵166。底板168 與旋轉(zhuǎn)軸170連接，旋轉(zhuǎn)軸HO設(shè)置成穿過(guò)開口 124,與處理腔室100和基板104的中心軸 一致。電動(dòng)機(jī)（motor) 172能夠耦接至旋轉(zhuǎn)軸170的上端以驅(qū)動(dòng)磁控管組件136的旋轉(zhuǎn)。磁 鐵1明在處理腔室100內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)大致平行且接近于靶材 106的表面以捕捉電子并 增加局部等離子體密度，這樣進(jìn)而提高濺射率。磁鐵I66產(chǎn)生圍繞處理腔室100頂部的電 磁場(chǎng)，且磁鐵166被旋轉(zhuǎn)以旋轉(zhuǎn)電磁場(chǎng)，所述電磁場(chǎng)影響處理的等離子體密度，以更均勻地 濺射靶材1〇 6。舉例而言，旋轉(zhuǎn)軸170每分鐘可進(jìn)行約0次至約150次旋轉(zhuǎn)。
[0025]基板支撐基座1〇2具有面向祀材106的主面（principal surface)的材料接收表 面且基板支撐基座102在相對(duì)于耙材106的主面的平面位置處支撐將被濺射涂覆的基板 104。基板支撐基座102可將基板104支撐于處理腔室100的中央?yún)^(qū)域148中。在處理期 間，中央?yún)^(qū)域148被界定為基板支撐基座102上方的區(qū)域（例如，當(dāng)在處理位置時(shí)介于耙材 106與基板支撐基座102之間）。
[0026] 在一些實(shí)施方式中，基板支撐基座102可通過(guò)波紋管150垂直地移動(dòng)，以允許基板 10^通過(guò)在處理處理腔室100的下部中的負(fù)載鎖閥被傳送至基板支撐基座102上且隨后被 升高至沉積或處理位置，波紋管150與底部腔室壁152連接。可從氣源154通過(guò)質(zhì)量流量 控制器156將一種或更多種處理氣體供應(yīng)至處理腔室1〇〇的下部中?？稍O(shè)置排氣口 ι58并 將排氣口 158經(jīng)由閥16〇耦接至栗，用于排空處理腔室1〇〇的內(nèi)部和便于在處理腔室1〇〇 內(nèi)部維持所需壓力。
[0027] 在一些實(shí)施方式中，RF偏壓功率源I62可耦接至基板支撐基座1〇2,以便在基板 104上誘發(fā)負(fù)DC偏壓。此外，在一些實(shí)施方式中，負(fù)DC自偏壓可在處理期間形成在基板104 上。舉例而言，由RF偏壓功率源162供應(yīng)的RF能量的頻率范圍可從約2MHz至約60MHz,例 如可使用非限制頻率，諸如2MHz、13. 56MHz或6〇MHz。在其他應(yīng)用中，基板支撐基座1〇2可 接地或保持電氣浮動(dòng)。在一些實(shí)施方式中，對(duì)于可能不需要RF偏壓功率的應(yīng)用，電容調(diào)諧 器1M可耦接至基板支撐基座，用于調(diào)整基板1〇4上的電壓。
[0028] 處理配件屏蔽174可以任何適當(dāng)?shù)姆绞今罱又撂幚砬皇?〇〇,用于保持處理配件 屏蔽174在處理腔室100內(nèi)的所需位置。舉例而言，在一些實(shí)施方式中，處理配件屏蔽174 可與適配器142的突出部分（ledge) 176連接。進(jìn)而密封適配器142并將適配器142接地 至鋁腔室側(cè)壁108。通常，處理配件屏蔽174沿著適配器142的壁和腔室壁108向下延伸至 基板支撐基座102的頂表面下方且向上返回直到到達(dá)基板支撐基座102的頂表面（例如， 在底部形成U形部分184)?；蛘?，處理配件屏蔽的最底部部分不需要為U形部分184且可 具有任何適當(dāng)?shù)男螤?。?dāng)基板支撐基座102位于基板支撐基座102的下部裝載位置時(shí)，蓋 環(huán)186可安置于處理配件屏蔽174的向上延伸的唇部（lip) 188的頂部上。當(dāng)基板支撐基 座102位于基板支撐基座102的上部沉積位置時(shí)，蓋環(huán)186安置于基板支撐基座102的外 部周邊上以保護(hù)基板支撐基座102免于濺射沉積。一個(gè)或更多個(gè)額外的沉積環(huán)可用于遮蔽 基板104的周邊不受沉積影響。以下參照?qǐng)D2討論根據(jù)本發(fā)明的處理配件屏蔽174的實(shí)施 方式。
[0029] 在一些實(shí)施方式中，一個(gè)或更多個(gè)傳熱通道178可設(shè)置于適配器142內(nèi)（如圖所 示）或鄰近于適配器142以傳熱至適配器142和/或從適配器142傳熱。一個(gè)或更多個(gè)傳 熱通道178可耦接至傳熱流體供應(yīng)器180,傳熱流體供應(yīng)器180可通過(guò)一個(gè)或更多個(gè)傳熱通 道178循環(huán)傳熱流體。在一些實(shí)施方式中，傳熱流體可為冷卻劑，諸如水或其他適當(dāng)?shù)睦鋮s 齊0。傳熱流體供應(yīng)器180可維持傳熱流體在所需溫度或接近所需溫度以促進(jìn)傳熱至適配器 142或從適配器142傳熱。控制適配器142的溫度有利地促進(jìn)控制處理配件屏蔽174的溫 度。舉例而言，在處理期間從處理配件屏蔽174移除熱量減少了腔室的處理狀態(tài)與閑置或 關(guān)閉狀態(tài)之間處理配件屏蔽174的溫度梯度，這會(huì)減少可能出現(xiàn)的顆粒生成，所述顆粒生 成是由于處理配件屏蔽174與可存在于處理配件屏蔽174上的任何沉積材料的熱膨脹系數(shù) 不匹配所導(dǎo)致的。
[0030] 在一些實(shí)施方式中，磁鐵19〇可設(shè)置在處理腔室100周圍，用于選擇性地在基板支 撐基座102與靶材106之間提供磁場(chǎng)。舉例而言，如圖丨所示，當(dāng)位于處理位置時(shí)，磁鐵19〇 可設(shè)置在腔室壁108的外部周圍，恰好在基板支撐基座 1〇2上方的區(qū)域中。在一些實(shí)施方 式中，可額外地或替代地將磁鐵190設(shè)置在其他位置，諸如鄰近適配器H2。磁鐵190可為 電磁鐵且可耦接至功率源（未圖示），所述功率源用于控制由電磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)的大小。 [00 31]處理配件屏蔽通常包括環(huán)形鋁主體，環(huán)形鋁主體具有形成在主體表面上的涂層， 在鋁PVD沉積處理期間在主體表面上可沉積鋁。由于移除的鋁與蝕刻終止涂層的材料之間 的高蝕刻選擇性，處理配件屏蔽更容易再循環(huán)使用。如本文中所使用的，高蝕刻選擇性涉及 化學(xué)上不同材料（諸如環(huán)形主體材料和蝕刻終止涂層材料）之間的不同的蝕刻速率比，高 蝕刻選擇性足以促進(jìn)沉積材料實(shí)質(zhì)上完全的移除而不蝕刻穿過(guò)蝕刻終止涂層材料，沉積材 料可與環(huán)形主體材料相同。舉例而言，蝕刻終止涂層可包括在鋁主體上方的鈦或其他金屬 或氧化物涂層，所述涂層可用作鋁沉積移除的蝕刻終止，其中能夠移除沉積的鋁而不蝕刻 穿過(guò)鈦或其他金屬或氧化物涂層（即，蝕刻終止涂層）。
[0032]圖2描繪根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的處理配件屏蔽174的示意性截面圖。處理 配件屏蔽1了4包括主體2〇2,主體2〇2具有上部204和下部206。在一些實(shí)施方式中，主體 202可為整體式（one-piece)主體。假設(shè)整體式主體可有利地除去額外的表面，諸如由多 件形成的處理配件屏蔽所具有的那些表面，其中可出現(xiàn)沉積材料的剝落。在一些實(shí)施方式 中，形成在上部 2〇4的面向靶材的表面210、212之間的間隙208可具有適當(dāng)?shù)某叽缫苑乐?在處理配件屏蔽174與靶材106之間生成電弧。在一些實(shí)施方式中，間隙208的距離可在 約0· 25mm至約4mm之間，或間隙208的距離可為約2圓。
[0033] 在傳統(tǒng)的PVD處理中，例如對(duì)于沉積鋁，處理配件屏蔽可由諸如不銹鋼（SST)之類 的材料制造。然而，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)沉積厚的鋁層時(shí)，這些傳統(tǒng)的處理配件屏蔽的溫度 高到足以導(dǎo)致基板上的晶須生長(zhǎng)的非預(yù)期的結(jié)果，這是沉積膜的不良屬性。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn) 由于屏蔽的熱膨脹的相對(duì)下降，材料（諸如SST)上方的鋁的較高導(dǎo)熱性允許較高的操作功 率。由于在靶材方向的屏蔽的熱膨脹可導(dǎo)致非預(yù)期的電弧跨過(guò)從屏蔽到靶材的高電壓間 隙，因此減少熱膨脹有利地促進(jìn)提供較寬的處理窗口（例如，可使用的操作功率的較寬范 圍）。
[0034] 因此，在一些實(shí)施方式中，處理配件屏蔽174的主體202可由鋁制造。此外，處理 配件屏蔽174的至少面向處理容積的表面（例如，表面218)可涂覆有具有對(duì)鋁高蝕刻選擇 性的材料層，諸如鈦、鉭、鎳、氧化鈦或類似物中的一種或更多種。層218可以任何適當(dāng)?shù)姆?式沉積，諸如通過(guò)等離子體噴涂。在一些實(shí)施方式中，鈦層218的純度為大于99%?？稍诙?性或真空（例如，無(wú)氧）環(huán)境中執(zhí)行等離子體噴涂以提高涂層的純度。亦可在真空環(huán)境中 執(zhí)行處理以提高涂層的純度和密度。涂層218的厚度可在約〇· 〇〇8英寸至約0. 012英寸之 間。厚度亦可更大以提高再循環(huán)性能。
[0035] 進(jìn)一步地，層218的表面粗糙度的范圍可從約250微英寸至約400微英寸平均粗 糙度（Ra)，以使得處理期間在涂層上形成的任何膜剝落并污染被處理的基板的可能性有 限。
[0036] 上部204(例如，上部204可用來(lái)替換傳統(tǒng)的處理配件屏蔽的陶瓷部分）通過(guò)間隙 208與靶材106的表面分隔開，以致限制在靶材106的表面與上部204的面向靶材的表面 210、212之間生成電弧。舉例而言，面向靶材的表面中的一個(gè)或更多個(gè)可被配置成限制顆粒 形成同時(shí)維持適當(dāng)?shù)拈g隙距離以限制電弧生成。舉例而言，面向靶材的表面210可為面向 靶材的輪廓（contoured)表面，表面210具有任何經(jīng)適當(dāng)塑形的輪廓表面，以限制顆粒在面 向靶材的表面21 2上聚集或限制低能量材料在面向靶材的表面212上沉積。面向靶材的輪 廓表面可限制直視路徑或產(chǎn)生曲折路徑，由此靶材料的顆?；虬胁牧系牡湍芰砍练e物將不 會(huì)到達(dá)處理配件屏蔽Π 4上部的面向靶材的水平表面212。舉例而言，在一些實(shí)施方式中， 面向靶材的輪廓表面可大致向內(nèi)延伸（例如，朝向靶材106)或可大致向外延伸（例如，遠(yuǎn) 咼革巴材106)。亦可使用面向祀材的輪廓表面302的其他幾何形狀。進(jìn)一步地，在一些實(shí)施 方式中，鄰近面向靶材的輪廓表面的靶材表面可被塑形為大致匹配面向靶材的輪廓表面的 輪廓形狀。或者，鄰近面向靶材的輪廓表面的靶材 106的表面可不被塑形為匹配面向靶材 的輪廓表面的輪廓形狀。
[0037] 主體202的下部206包括唇部組件214,唇部組件214與蓋環(huán)186界面連接。舉例 而言，唇部組件214可包括下表面216,下表面216從主體202的下部206的下邊緣向內(nèi)延 伸。如以上論述的，下表面216可呈現(xiàn)任何適當(dāng)?shù)男螤睿T如圖1所示的U形部分184。唇 部組件214包括設(shè)置在下表面216的內(nèi)緣222周圍的唇部220,且唇部220從下表面的內(nèi) 緣222朝向主體202的上部204向上延伸。在一些實(shí)施方式中，唇部220可在蓋環(huán)186的 鄰近的且向下延伸的內(nèi)唇部224與外唇部226之間向上延伸。
[0038] 蓋環(huán)186的內(nèi)唇部224和外唇部226的長(zhǎng)度和唇部220的長(zhǎng)度可根據(jù)處理腔室 1〇〇中執(zhí)行的處理的類型而變化。舉例而言，在高壓力處理中，例如在從約丨毫托（mTorr) 至約 5〇〇毫托范圍的壓力下，基板支撐件的移動(dòng)可能受到限制。因此，在高壓力處理中，唇 部220的長(zhǎng)度可為約1英寸。此外，高壓力處理期間基板支撐件的移動(dòng)范圍可為約 15〇1111或 更少。內(nèi)唇部224和外唇部226的長(zhǎng)度可為任何適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度，所述長(zhǎng)度足以覆蓋基板支撐 件的移動(dòng)范圍同時(shí)使內(nèi)唇部2糾和外唇部226與唇部220保持重疊。唇部220與至少外唇 部226之間的最小重疊可為約〇. 25英寸。
[0039]在一些實(shí)施方式中，例如在壓力范圍從約i毫托到約500毫托的低壓力處理期間， 唇部220和內(nèi)唇部224和外唇部226可比高壓力處理期間更短。舉例而言，在低壓力處理 中，唇部220的長(zhǎng)度范圍可從約〇英寸至約 5英寸，或唇部22〇的長(zhǎng)度可為約2. 2英寸。此 夕卜，在一些實(shí)施方式中，高壓力處理期間基板支撐件的移動(dòng)范圍可為約4〇圓（約丨. 57英寸） 或更少。內(nèi)^部f 24和外唇部226的長(zhǎng)度可為任何適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度，所述長(zhǎng)度足以覆蓋基板支 撐件的移動(dòng)范圍同時(shí)使內(nèi)唇部224和外唇部226與唇部220保持重疊。唇部220與至少外 唇部226之間的最小重疊可為約〇英寸至約5英寸。
[0040]在二些實(shí)施方式中，處理配件屏蔽174亦可包括多個(gè)對(duì)準(zhǔn)特征結(jié)構(gòu)232(圖2圖示 為一寸準(zhǔn)特征結(jié)構(gòu)232設(shè)置在唇部220的面向內(nèi)唇部的表面周圍。對(duì)準(zhǔn)特征結(jié)構(gòu)232 可對(duì)準(zhǔn)唇部220以使唇部22〇接觸蓋環(huán)18β的外唇部226。舉例而言，唇部220可被有利地 對(duì)準(zhǔn)以接觸外唇部226,以在唇部 22〇與外唇部2況之間形成良好的密封，從而維持處理容 積中的壓力或類似者。在一些實(shí)施方式中，對(duì)準(zhǔn)特征結(jié)構(gòu) 232可有利地提供蓋環(huán)186與處 理配件屏蔽174之間的同心性，以界定設(shè)置在蓋環(huán)186與處理配件屏蔽 174之間的均勻的 間隙。均勻的間隙提供可由腔室下部提供的任何氣體的更為均勻的流導(dǎo)。
[0041] S-些實(shí)施方式中，每-個(gè)對(duì)準(zhǔn)特征結(jié)構(gòu)232可為圓形的特征結(jié)構(gòu)，諸如球狀物。 -----------"o JA 對(duì)準(zhǔn)特征結(jié)構(gòu)232可包括不銹鋼、鋁或類似者。對(duì)準(zhǔn)特征結(jié)構(gòu)232與蓋環(huán)1S6的內(nèi)唇部 224 的表面接觸。與內(nèi)唇部224接觸的對(duì)準(zhǔn)特征結(jié)構(gòu)232的至少一部分可由硬質(zhì)材料^以 止與內(nèi)唇部224接觸期間剝落，所述硬質(zhì)材料例如藍(lán)寶石、不銹鋼、氧化鋁或類似者" 對(duì)準(zhǔn)特征結(jié)構(gòu)232可與蓋環(huán)186的外唇部226的表面接觸。 ' ° '
[0042]在一些實(shí)施方式中，可將處理配件屏蔽174錨固至適配器142。舉例而言，適配器 142可包括上部142A和下部142B (亦被稱為上適配器和下適配器）。主體2〇2的丄部2〇4 可位于適配器142的上部142A上。上部204可包括多個(gè)孔228,多個(gè)孔228設(shè)置^上部 204周圍，用于使螺絲、螺釘或類似物穿過(guò)孔 22S而放置，以抵靠適配器142的上部142A 固主體202。類似地，適配器142的上部142A包括多個(gè)孔230,多個(gè)孔230鄰近于每一個(gè)g 228,用于使螺絲、螺釘或類似物穿過(guò)孔230而放置?？?28、孔230例如可能不是螺紋的， 以限制氣體導(dǎo)致的虛漏（virtual leak)的可能性，這些氣體可能會(huì)陷入在孔和螺絲、螺釘 或類似物的相鄰的螺紋之間。適配器142進(jìn)一'步包括一'個(gè)或更多個(gè)銷固裝置143,錨固裝 置14 3設(shè)置在主體202周圍和每一個(gè)孔23〇下方以從適配器14ZA上方接收螺絲、螺釘或類 似物。在一些實(shí)施方式中，可提供一個(gè)錨固裝置且所述錨固裝置可為環(huán)形板。每一個(gè)錨固 裝置143可包括不銹鋼或適合于接收螺絲、螺釘或類似物的另一種硬質(zhì)材料。每一個(gè)錨固 裝置14 3包括螺紋部分，用于緊固螺絲、螺釘或類似物。在一些實(shí)施方式中，在處理配件屏 蔽174與處理腔室之間提供充分的接觸表面區(qū)域，以促進(jìn)來(lái)自處理配件屏蔽 174的增加的 傳熱，從而降低屏蔽溫度。舉例而言，一些實(shí)施方式中12個(gè)以上的安裝螺釘，或在一些實(shí)施 方式中約36個(gè)安裝螺釘或等效物可用于提供更多接觸表面。在一些實(shí)施方式中，安裝有屏 蔽的適配器142A可被水冷卻以促進(jìn)從處理配件屏蔽174移除熱量。
[0043] 本文中描述的處理配件屏蔽的實(shí)施方式對(duì)于在PVD腔室（諸如上述的處理腔室 100)中沉積鋁特別有用。根據(jù)本發(fā)明的處理配件屏蔽可有利地使得在基板上沉積較厚的鋁 膜（諸如純鋁），而沒有較高的屏蔽溫度，從而防止沉積膜上的非預(yù)期的晶須生長(zhǎng)。此外，在 鋁處理配件屏蔽上沉積純鋁之后，由于沉積在鋁主體上方的鈦涂層使得來(lái)自PVD沉積處理 的鋁膜從處理配件屏蔽被優(yōu)先移除或蝕刻，因此能夠清潔和再循環(huán)使用處理配件屏蔽。
[0044] 舉例而言，圖3描繪用于在物理氣相沉積（PVD)腔室中使用處理配件屏蔽（諸如 上述的處理配件屏蔽174和處理腔室100)處理基板的方法300。
[0045] 方法300通常開始于302,在302處，在具有處理配件屏蔽（例如，174)的PVD腔 室（例如，100)中的基板（例如，104)上沉積鋁，所述處理配件屏蔽包括環(huán)形鋁主體，環(huán)形 鋁主體界定由主體圍繞的開口，且處理配件屏蔽具有在主體的面向開口的表面上形成的涂 層，涂層包括鈦、鉭、鎳、鈮、鉬或氧化鈦中的至少一種。
[0046] 執(zhí)行在基板上沉積鋁的一個(gè)或更多個(gè)處理之后，足夠的鋁可能沉積在處理配件屏 蔽174上，使得需要清潔或替換處理配件屏蔽174以便維持處理品質(zhì)，例如，以避免從處理 配件屏蔽剝落的材料的顆粒沉積在基板上。因此，在304處，可從PVD腔室移除處理配件屏 蔽，且在306處，由于鋁沉積處理而沉積在涂層上的鋁可被選擇性地移除同時(shí)顯著保留處 理配件屏蔽的主體的表面上的涂層（例如，層218)。沉積的鋁可完全地或?qū)嵸|(zhì)上完全地從 涂層（例如，層218)移除，例如，通過(guò)使用具有對(duì)于蝕刻涂層材料（例如，如上所述的鈦或 其他材料）上方的鋁的選擇性的適當(dāng)蝕刻劑將鋁蝕刻掉。
[0047] 其次，在308處，可從主體表面移除涂層（例如，層218)。涂層可完全地或?qū)嵸|(zhì)上 完全地從主體雜，例如，刪:使腦郁抒蝕綱上捕涂尉彳料（麵，如上所述的鈦 或其他材料）的選擇性的適當(dāng)?shù)奈g刻劑蝕刻掉材料或通過(guò)使用適當(dāng)?shù)难心ソ橘|(zhì)噴砂處理 涂層。 、
[0048]其次，在310處，可在主體表面上沉積第一涂層。第一涂層可與弟-層218相同， 例如，包括鈦、鉭、鈮、鉬、鎳或氧化鈦中的至少一種。在完成310之后，再循環(huán)使用的處理配 件屏蔽I74現(xiàn)在又可安裝在處理腔室100中，以在鋁PVD沉積處理期間使用。 _9]雖顯馳容制本發(fā)明賊齡式，但是亦可在不聽本發(fā)明_本范圍的情 況下設(shè)計(jì)本發(fā)麵期1種-頻麵方$。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于在物理氣相沉積處理中沉積第一材料的處理配件屏蔽，所述處理配件屏蔽 包括： 環(huán)形主體，所述環(huán)形主體界定由所述主體圍繞的開口，其中所述環(huán)形主體由所述第一 材料制造；和 蝕刻終止涂層，所述蝕刻終止涂層形成在所述環(huán)形主體的面向開口的表面上，所述蝕 刻終止涂層由不同于所述第一材料的第二材料制造，相對(duì)于所述第一材料，所述第二材料 具有高的蝕刻選擇性。
2. 如權(quán)利要求1所述的處理配件屏蔽，其中所述第一材料為鋁。
3. 如權(quán)利要求2所述的處理配件屏蔽，其中所述第二材料為鈦、鉭、鎳、鈮、鑰或氧化鈦 中的至少一種。
4. 如權(quán)利要求2所述的處理配件屏蔽，其中所述第二材料為鈦涂層，所述鈦涂層具有 大于99 %的純度。
5. 如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的處理配件屏蔽，其中所述蝕刻終止涂層的厚度為 約0. 008英寸至約0. 012英寸，并且其中所述蝕刻終止涂層的表面粗糙度為約250微英寸 至約400微英寸平均粗糙度（Ra)。
6. 如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的處理配件屏蔽，進(jìn)一步包括： 所述主體的下部，所述下部包括唇部組件，其中所述唇部組件包括下表面，所述下表面 從所述主體的所述下部的下邊緣向內(nèi)延伸，并且其中所述唇部組件進(jìn)一步包括唇部，所述 唇部設(shè)置在所述主體的所述下表面的內(nèi)緣周圍，且所述唇部從所述下表面的所述內(nèi)緣朝向 所述主體的上部向上延伸。
7. -種用于在基板上沉積第一材料的設(shè)備，所述設(shè)備包括： 處理腔室，所述處理腔室具有處理容積和非處理容積； 基板支撐件，所述基板支撐件設(shè)置在所述處理腔室中； 靶材，所述靶材設(shè)置在所述處理腔室中與所述基板支撐件相對(duì)，所述靶材包括待沉積 在基板上的第一材料；和 處理配件屏蔽，所述處理配件屏蔽設(shè)置在所述處理腔室中且將所述處理容積與所述非 處理容積分離，所述處理配件屏蔽包括： 環(huán)形主體，所述環(huán)形主體界定由所述主體圍繞的開口，其中所述環(huán)形主體由所述第一 材料制造；和 蝕刻終止涂層，所述蝕刻終止涂層形成在所述環(huán)形主體的面向開口的表面上，所述蝕 刻終止涂層由不同于所述第一材料的第二材料制造，相對(duì)于所述第一材料，所述第二材料 具有高的蝕刻選擇性。
8. 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述第一材料為鋁。
9. 如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述第二材料為鈦、鉭、鎳、鈮、鑰或氧化鈦中的至少 一種。
10. 如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述第二材料為鈦涂層，所述鈦涂層具有大于99 % 的純度。
11. 如權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述蝕刻終止涂層的厚度為約 0.008英寸至約0.012英寸，并且其中所述蝕刻終止涂層的表面粗糙度為約250微英寸至約 400微英寸平均粗糙度（Ra)。
12. 如權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括： 所述主體的下部，所述下部包括唇部組件，其中所述唇部組件包括下表面，所述下表面 從所述主體的所述下部的下邊緣向內(nèi)延伸，并且其中所述唇部組件進(jìn)一步包括唇部，所述 唇部設(shè)置在所述主體的所述下表面的內(nèi)緣周圍，且所述唇部從所述下表面的所述內(nèi)緣朝向 所述主體的上部向上延伸。
13. -種用于在物理氣相沉積（PVD)腔室中使用處理配件屏蔽處理基板的方法，所述 方法包括以下步驟： 在具有處理配件屏蔽的PVD腔室中的基板上沉積第一材料，所述處理配件屏蔽包括： 環(huán)形主體，所述環(huán)形主體界定由所述主體圍繞的開口，其中所述環(huán)形主體由所述第一 材料制造，和 蝕刻終止涂層，所述蝕刻終止涂層形成在所述環(huán)形主體的面向開口的表面上，所述蝕 刻終止涂層由不同于所述第一材料的第二材料制造，相對(duì)于所述第一材料，所述第二材料 具有高的蝕刻選擇性；從所述PVD腔室移除所述處理配件屏蔽； 選擇性地移除由于在基板上沉積第一材料而沉積在所述蝕刻終止涂層上的所述第一 材料，同時(shí)顯著保留所述主體的所述表面上的所述蝕刻終止涂層； 從所述主體的所述表面移除所述蝕刻終止涂層；和 在所述主體的所述表面上沉積第二蝕刻終止涂層，所述第二蝕刻終止涂層由第三材料 制造，相對(duì)于所述第一材料，所述第三材料具有高的蝕刻選擇性。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第一材料為鋁。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述第二材料和所述第三材料為鈦、鉭、鎳、鈮、鑰 或氧化鈦中的至少一種。
【文檔編號(hào)】C23C14/04GK104246004SQ201380021330
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月24日
【發(fā)明者】穆罕默德·拉希德, 阿道夫·米勒·艾倫, 王建奇 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料公司