專利名稱：具有可移去陽極的用于大面積襯底的改進(jìn)磁控管濺射系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例一般地涉及適合于在襯底表面上沉積膜的襯底等離子體處理裝置和方法。
背景技術(shù)：
使用磁控管的物理氣相沉積(PVD)是一種往半導(dǎo)體集成電路上沉積金屬以在集成電路器件中形成電連接和其他結(jié)構(gòu)的主要方法。在PVD處理期間，靶被電偏置從而使在處理區(qū)域中生成的離子可以以足夠的能量轟擊靶表面以從靶中撞出原子。偏置靶以使得生成等離子體從而引起離子轟擊并從靶表面移出原子的處理一般被稱為濺射。濺射原子通常向被濺射涂覆的晶片運(yùn)動，并且濺射原子沉積在晶片上?；蛘?，原子與等離子體中的另一種氣體(如氮)反應(yīng)，以在晶片上反應(yīng)性地沉積化合物。反應(yīng)濺射通常被用來在窄孔側(cè)上形成薄的氮化鈦或氮化鉭的阻擋和成核層。
DC磁控管濺射是最常用的商業(yè)濺射形式。PVD靶被偏置為范圍約為-100到-600VDC的負(fù)DC偏置，以吸引工作氣體(如氬)的正離子向靶運(yùn)動以濺射金屬原子。通常，濺射反應(yīng)器的側(cè)壁覆蓋有屏蔽以保護(hù)室壁免受濺射沉積。屏蔽一般電接地，從而提供了與靶陰極相反的陽極，以將DC靶功率容性地耦合到室和其等離子體中。
具有至少一對相反磁極的磁控管一般放置在接近靶背面處，以生成與靶前面相近并且平行于靶前面的磁場。從這對相反磁體引入的磁場捕獲電子，并且延長了電子在消失在陽極表面或與等離子體中的氣體原子重新組合之前的壽命。由于壽命延長，并且需要在等離子體中維持電中性，因此額外的氬離子被吸引到與磁控管相鄰的區(qū)域內(nèi)以在此處形成高密度等離子體。從而，增大了濺射速率。
然而，傳統(tǒng)濺射在大面積襯底(如平板顯示襯底)上形成高級集成電路方面存在一些挑戰(zhàn)。一般來說，對于TFT應(yīng)用，襯底是表面面積大于約2000cm2的玻璃襯底。通常，TFT處理設(shè)備被配置為容納大至約1.5×1.8m的襯底。然而，被配置為容納尺寸大至甚至超過2.16×2.46m的襯底的處理設(shè)備在不遠(yuǎn)的未來就可實(shí)現(xiàn)。隨之而來的一個問題是通常并不是很容易產(chǎn)生足夠大的室，以維持常用在傳統(tǒng)的濺射處理室中的陰極(靶)與陽極表面面積的表面面積比。試圖維持表面面積比可能導(dǎo)致由于實(shí)現(xiàn)期望面積比所需的部分的大尺寸而引起的制造上的困難和處理問題，處理問題與處理之前需要將這樣大的容積泵浦到期望的基準(zhǔn)壓力有關(guān)。相對于大靶表面面積的減少陽極的表面面積通常使得在處理區(qū)域中生成的等離子體的密度從靶中心到靶邊緣發(fā)生明顯的改變，處理區(qū)域通常定義為靶下方和襯底上方的區(qū)域。由于陽極表面通常繞靶的外圍分布，所以可以相信，從靶中心到陽極表面的距離越大使得來自靶邊緣處的靶表面的電子發(fā)射更加有利，從而減小了接近靶中心處的等離子體密度。在沿靶表面的各個區(qū)域中等離子體密度的減小將減少撞擊局部化面積中的靶表面的離子數(shù)目，從而改變了沿襯底表面的沉積膜的均勻性，其中襯底與靶表面相距一定距離定位。不足夠大的陽極面積問題由此證明其本身是膜厚不均勻問題，其中接近襯底中心處的不均勻性小于邊緣處的不均勻性。
為了解決不足夠大的陽極面積問題，某些人安裝了位于靶下方的處理區(qū)域中的附加的陽極結(jié)構(gòu)以增加陽極表面面積。安裝的陽極結(jié)構(gòu)通常包括固定陽極結(jié)構(gòu)(例如，準(zhǔn)直器)，或位于靶面下方的掃描陽極結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在移動的磁控管結(jié)構(gòu)在沉積處理期間轉(zhuǎn)換時與磁控管結(jié)構(gòu)對齊并且隨之移動。在處理區(qū)域中保留或安裝的陽極結(jié)構(gòu)的一個問題是隨著時間的進(jìn)行，靶材料在處理期間連續(xù)地沉積在襯底上，從而使得結(jié)構(gòu)尺寸和形狀隨時間變化。由于PVD型處理一般是直線型沉積處理，所以結(jié)構(gòu)尺寸和形狀隨時間的變化會使得沉積均勻性隨時間變化。靶材料在襯底上的沉積還增加了這樣的概率，即沉積在其上的材料會在處理期間破裂和剝落，這是由于形成在沉積在這些結(jié)構(gòu)上的膜中的內(nèi)在的或外在的應(yīng)力而引起的。沉積膜的破裂和剝落可以生成粒子，這些粒子可能影響利用該處理形成的器件的產(chǎn)率。
在現(xiàn)有技術(shù)配置中出現(xiàn)的一個問題是，它們要求從處理室中移去主要部件，如靶和/或PVD室蓋(例如，靶、磁控管、屏蔽)，以接觸并移去安裝的附加的陽極結(jié)構(gòu)。這種從處理室中移去主要部件的過程可能是成本高昂且費(fèi)時的，這是因?yàn)樾枰獙⑹冶┞队诖髿馕廴疚?如水、反應(yīng)氣體)中，這需要一定量的時間以在處理可以繼續(xù)之前烘烤PVD室。同樣，移去主要室部件使得來自先前的PVD處理步驟的沉積在屏蔽部件上的膜氧化，或者被污染，從而由于粒子污染問題而需要將其移去和更換。同樣，將主要部件安裝回處理室中的操作也可能是非常費(fèi)時的，這是因?yàn)樗鼈円髮信c安裝的陽極表面精確對齊，以防止靶上不期望面積的放電和濺射。
因此，需要這樣一種方法和裝置，其可以增大PVD處理室中的陽極表面面積以形成更加均勻的PVD沉積膜，其中陽極表面不會生成大量粒子，并且一旦一定量的沉積物已經(jīng)沉積在其表面上，則可以以高效的和成本有效的方式進(jìn)行更換。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通常提供了一種用于在襯底上沉積層的等離子體處理室組件，包括具有處理區(qū)域的等離子體處理室；位于等離子體處理室上從而使其表面與處理區(qū)域相接觸的靶；位于等離子體處理室內(nèi)并具有襯底接收表面的襯底支撐，其中位于襯底接收表面上的襯底表面與處理區(qū)域相接觸；以及位于靶和襯底支撐之間的處理區(qū)域內(nèi)的多個陽極構(gòu)件，其中多個陽極構(gòu)件與陽極屏蔽形成電通信，陽極屏蔽與處理區(qū)域相接觸。
本發(fā)明的實(shí)施例還可以提供一種用于在矩形襯底上均勻沉積層的等離子體處理室組件，包括具有處理區(qū)域的等離子體處理室；位于等離子體處理室上從而使靶表面與處理區(qū)域相接觸的靶；位于等離子體處理室內(nèi)并具有襯底接收表面的襯底支撐，其中位于襯底接收表面上的襯底表面與處理區(qū)域相接觸；以及位于靶和襯底支撐之間的處理區(qū)域內(nèi)的多個陽極構(gòu)件，其中多個陽極構(gòu)件與陽極屏蔽形成電通信，并且沿相對于矩形襯底的某一邊的方向?qū)R。
本發(fā)明的實(shí)施例還可以提供一種用于在襯底上沉積層的等離子體處理室組件，包括具有包圍真空區(qū)域的一個或更多個壁的室主體組件，其中室主體組件具有形成在一個或更多個壁中的至少一個上的一個或更多個接入端口；位于室主體組件上從而使靶表面與形成在真空區(qū)域內(nèi)的處理區(qū)域相面對的靶；具有與真空區(qū)域接觸的表面的陽極屏蔽，其中陽極屏蔽包括部分包圍處理區(qū)域的一個或更多個壁；和形成透過陽極屏蔽的一個或更多個壁的第一縫隙；位于真空區(qū)域內(nèi)并具有襯底接收表面的襯底支撐，其中位于襯底接收表面上的襯底的處理表面與靶相面對；以及包括安裝在處理區(qū)域內(nèi)的第一構(gòu)件的一個或更多個陽極構(gòu)件，其中第一構(gòu)件與陽極屏蔽形成電通信，并且適合于經(jīng)過第一縫隙和一個或更多個接入端口之一從處理區(qū)域中移去。
本發(fā)明的實(shí)施例還可以提供一種位于等離子體處理室組件中的陽極構(gòu)件，其中陽極構(gòu)件包括安裝在靶和位于襯底支撐上的襯底之間的第一構(gòu)件，其中第一構(gòu)件與電源的陽極形成電通信，電源適合于陰極地偏置靶；以及位于第一構(gòu)件上的多個第二構(gòu)件，其中第二構(gòu)件與第一構(gòu)件形成電通信，并且適合于覆蓋第一構(gòu)件的至少一部分以防止來自靶的濺射材料沉積在第一構(gòu)件上。
本發(fā)明的實(shí)施例還可以提供一種在襯底上濺射沉積層的方法，包括在濺射沉積室中的襯底表面上沉積層，濺射沉積室具有一個或更多個壁和包圍處理區(qū)域的靶以及位于處理區(qū)域內(nèi)的一個或更多個陽極構(gòu)件；通過將氣體噴射到處理區(qū)域中來對濺射沉積室排氣；以及經(jīng)由形成在濺射沉積室的一個或更多個壁中的之一上的接入孔從處理區(qū)域移去一個或更多個陽極構(gòu)件之一。
本發(fā)明的實(shí)施例還可以提供一種增強(qiáng)對襯底的濺射沉積處理的均勻性的方法，包括提供濺射沉積室，濺射沉積室具有形成處理區(qū)域的一個或更多個壁、靶和位于處理區(qū)域內(nèi)且在靶下方的兩個或更多個陽極組件，其中兩個或更多個陽極組件與位于處理區(qū)域內(nèi)的陽極表面形成電通信；以及通過利用電源相對于兩個或更多個陽極組件和陽極表面陰極地偏置靶，來在位于處理區(qū)域中的襯底表面上沉積層。
本發(fā)明的實(shí)施例還可以提供一種增強(qiáng)對襯底的濺射沉積處理的均勻性的方法，包括在處理區(qū)域中定位陽極構(gòu)件，處理區(qū)域形成在靶和位于襯底支撐上的襯底的處理表面之間，其中定位陽極構(gòu)件的步驟包括在處理區(qū)域中定位第一構(gòu)件，其中第一構(gòu)件與陽極屏蔽形成電通信；以及在第一構(gòu)件上定位一個或更多個第二構(gòu)件，其中一個或更多個第二構(gòu)件與第一構(gòu)件形成電通信，并且適合于覆蓋第一構(gòu)件的至少一部分以防止來自靶的濺射材料沉積在第一構(gòu)件上；以及通過在靶和陽極屏蔽之間施加偏置，來在襯底的處理表面上沉積層。


為了可以更詳細(xì)理解本發(fā)明的上述特征，可以通過參考實(shí)施例提供對上述簡短總結(jié)的本發(fā)明的更加具體的描述，某些實(shí)施例圖示在附圖中。然而，應(yīng)當(dāng)注意，所附附圖只圖示了本發(fā)明的一般實(shí)施例，因此，不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本發(fā)明范圍的限制，因?yàn)楸景l(fā)明可以有其他等同實(shí)施例。
圖1是傳統(tǒng)的物理氣相沉積室的垂直截面視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性物理氣相沉積室的一個實(shí)施例的垂直截面視圖。
圖3A是可用于本發(fā)明的實(shí)施例的線性磁控管的平面圖。
圖3B是形成在示例性物理氣相沉積室中的處理區(qū)域的一個實(shí)施例的垂直截面視圖。
圖3C是由根據(jù)本發(fā)明一個方面的蛇形磁控管形成的等離子體環(huán)路的一個實(shí)施例的示意性平面圖。
圖3D是由根據(jù)本發(fā)明一個方面的矩形螺旋磁控管形成的等離子體環(huán)路的另一個實(shí)施例的示意性平面圖。
圖3E是根據(jù)本發(fā)明一個方面的蛇形磁控管的平面圖。
圖3F是根據(jù)本發(fā)明另一個方面的蛇形磁控管的平面圖。
圖4是示例性物理氣相沉積室中的下室組件的等角視圖。
圖5A是形成在示例性物理氣相沉積室中的陽極組件的等角截面視圖。
圖5B是形成在示例性物理氣相沉積室中的陽極組件的等角截面視圖。
圖5C是形成在示例性物理氣相沉積室中的陽極組件的等角截面視圖。
圖6A是可用于執(zhí)行這里公開的本發(fā)明的某些方面的導(dǎo)電構(gòu)件組件的截面視圖。
圖6B是可用于執(zhí)行這里公開的本發(fā)明的某些方面的導(dǎo)電構(gòu)件組件的截面視圖。
圖6C是可用于執(zhí)行這里公開的本發(fā)明的某些方面的導(dǎo)電構(gòu)件組件的截面視圖。
圖7A的平面示了可用于執(zhí)行這里公開的本發(fā)明的某些方面的靶、陽極組件和磁控管組件的定位。
圖7B的平面示了可用于執(zhí)行這里公開的本發(fā)明的某些方面的靶、陽極組件和磁控管組件的定位。
圖8是在根據(jù)本發(fā)明的示例性物理氣相沉積室中的下室組件的等角截面視圖。
圖9是在根據(jù)本發(fā)明的示例性物理氣相沉積室中的下室組件的等角截面視圖。
圖10A是在根據(jù)本發(fā)明的示例性物理氣相沉積室中的下室組件的等角截面視圖。
圖10B是可用于執(zhí)行這里公開的本發(fā)明的某些方面的圖10A所示的導(dǎo)電構(gòu)件的特寫鏡頭的等角截面視圖。
圖11A是形成在根據(jù)本發(fā)明的示例性物理氣相沉積室中的處理區(qū)域的垂直截面視圖。
圖11B是形成在根據(jù)本發(fā)明的示例性物理氣相沉積室中的處理區(qū)域的垂直截面視圖。
圖11C是形成在根據(jù)本發(fā)明的示例性物理氣相沉積室中的處理區(qū)域的垂直截面視圖。
圖11D是形成在根據(jù)本發(fā)明的示例性物理氣相沉積室中的處理區(qū)域的垂直截面視圖。
圖11E是可用于執(zhí)行這里公開的本發(fā)明的某些方面的導(dǎo)電構(gòu)件的等角截面視圖。
圖12A是根據(jù)本發(fā)明的示例性物理氣相沉積室的垂直截面視圖。
圖12B是可用于執(zhí)行這里公開的本發(fā)明的某些方面的圖6示意性所示的運(yùn)動組件的水平截面視圖。
圖13是形成在根據(jù)本發(fā)明的示例性物理氣相沉積室中的陽極組件的等角截面視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明通常提供了一種用于在PVD室中處理襯底表面的裝置和方法，該P(yáng)VD室具有增大的陽極表面面積以提高沉積均勻性。通常，本發(fā)明的某些方面可用于平板顯示處理、半導(dǎo)體處理、太陽能電池處理或任何其他襯底處理。下面描述的本發(fā)明是參考用于處理大面積襯底的物理氣相沉積系統(tǒng)進(jìn)行的，如可以從AKT獲得的PVD系統(tǒng)，AKT是California，Santa Clara的應(yīng)用材料公司的一個分公司。在一個實(shí)施例中，處理室適合于處理表面面積至少為約2000cm2的襯底。在另一個實(shí)施例中，處理室適合于處理表面面積至少為約19,500cm2(如1300mm×1500mm)的襯底。然而，應(yīng)當(dāng)理解，該裝置和方法也可用于其他的系統(tǒng)配置，包括被配置用來處理大面積圓形襯底的那些系統(tǒng)。
圖1圖示了傳統(tǒng)的物理氣相沉積(PVD)室1的處理區(qū)域的截面視圖。傳統(tǒng)的PVD室1通常包含靶8、真空室2、接地屏蔽3、掩蔽環(huán)4、靶電絕緣體6、DC電源7、處理氣體源9、真空泵浦系統(tǒng)13和襯底支撐5。為了執(zhí)行濺射處理，諸如氬之類的處理氣體被從氣體源9傳送到抽真空后的傳統(tǒng)PVD室1中，并且利用DC電源7在靶8和接地屏蔽3之間產(chǎn)生了負(fù)偏置，進(jìn)而在處理區(qū)域15內(nèi)生成了等離子體。通常，等離子體主要通過由于靶偏置而引起的來自靶表面的電子發(fā)射和由負(fù)極(陰極)靶表面的離子轟擊引起的次級發(fā)射來生成和維持。在執(zhí)行PVD處理步驟之前，通常利用真空泵浦系統(tǒng)13將真空室2泵浦低至基準(zhǔn)壓強(qiáng)(例如，10-6到10-9Torr)。
圖1試圖通過重點(diǎn)顯示從接近靶中心處的靶1的表面發(fā)射的電子(見e-)和從接近邊緣處的靶的表面發(fā)射的電子之間的路徑(前者見路徑“A”，后者見路徑“B”)的差別，來說明大面積襯底處理室中存在的等離子體不均勻性的確信成因之一。盡管離開靶中心的電子到地所經(jīng)歷的更長路徑在其消失在陽極表面上或與包含在等離子體中的離子重新組合之前可能增加電子所受到的碰撞次數(shù)，但是從靶8發(fā)射的電子的絕大部分將在接近靶邊緣處發(fā)射，這是因?yàn)樵撀窂降降氐碾娮栎^小。該靶邊緣處到地的路徑的較小電阻是由于經(jīng)過導(dǎo)電靶8材料的路徑的電阻較小，并且電子到地的路徑長度(“B”)較短。從而，較低的電阻路徑試圖增大接近靶邊緣處的電流密度和等離子體密度，進(jìn)而增大了在邊緣處濺射的材料量(與靶1的中心處相比)。
增加的陽極面積硬件圖2圖示了可用來執(zhí)行上述本發(fā)明的某些方面的處理室10的一個實(shí)施例的垂直截面視圖。在圖2所示的配置中，處理室10包含一個或更多個陽極組件91，陽極組件91用來增大并更均勻地分布處理區(qū)域15中的陽極表面。圖2圖示了位于處理區(qū)域15中的處理位置的襯底12。通常，處理室10包含蓋組件20和下室組件35。
A.蓋組件和磁控管硬件蓋組件20通常包含靶24、蓋套22、陶瓷絕緣體26、一個或更多個o形密封環(huán)29和位于靶背側(cè)區(qū)域21中的一個或更多個磁控管組件23。在一個方面，不需要陶瓷絕緣體26來提供靶24的背板24B和室主體組件40之間的電隔離。在處理室10的一個方面，使用真空泵(未示出)來抽空靶背側(cè)區(qū)域21，以減小由于處理區(qū)域15和靶背側(cè)區(qū)域21之間產(chǎn)生的壓強(qiáng)差而在靶24中引入的應(yīng)力。減小跨靶24兩側(cè)的壓強(qiáng)差對于適合于處理超過2000cm2的大面積襯底的處理室10來說可能是重要的，這是為了防止靶24的中心的大的偏斜。即使當(dāng)壓強(qiáng)差約等于大氣壓(例如，14psi)時，也經(jīng)常會發(fā)生大的偏斜。
參考圖2，每個磁控管組件23通常具有至少一個磁體27，磁體27具有一對相反的磁極(即，北極(N)和南極(S))，并產(chǎn)生了穿過靶24和處理區(qū)域15(見圖3B中的元件“B”)的磁場(B場)。圖2和3B圖示了具有一個磁控管組件23的處理室10的一個實(shí)施例的截面視圖，該磁控管組件23包含三個磁體27，這三個磁體27位于靶24的背面。應(yīng)當(dāng)注意，盡管圖2所示的靶24具有背板24B和靶材料24A，但是本發(fā)明的其他實(shí)施例也可以使用整體式或單片型靶，而不改變本發(fā)明的基本范圍。
圖3A圖示了具有兩個極228和226的磁控管224的平面圖，這兩個極228和226一般與靶24C的前面平行(圖3B)。如圖3A所示，在一個方面，可以利用由一個極性的外部極228包圍的相反極性的中心極226來形成磁控管組件23，以將磁場“B”突出到室10的處理區(qū)域15內(nèi)(圖3B)。兩個極226、228由基本恒定的間隙230分離，在適當(dāng)?shù)氖覘l件下形成遍及間隙230的高密度等離子體，并且氣體在閉合環(huán)路或閉合軌道區(qū)域中流動(例如，圖3B中的元件“P”)。外部極228由兩個直部232構(gòu)成，這兩個直部232由兩個半圓弧部分234連接。形成在兩個極226、228之間的磁場捕獲電子，從而增大等離子體密度，進(jìn)而增大濺射速率。極226、228和間隙230的相對較小的寬度產(chǎn)生了高的磁通量密度。沿單個閉合軌道的閉合形狀的磁場分布形成了通常沿著間隙230的等離子體環(huán)路。通常希望獲得閉合環(huán)路，這是因?yàn)樵撆渲梅乐沽说入x子體從不是閉合環(huán)路形狀的等離子體環(huán)路的末端泄漏出來。在PVD沉積處理期間，在處理區(qū)域15中形成所生成的等離子體的大部分，并且這大部分等離子體保留在磁控管組件23下方的等離子體環(huán)路中，這是由在處理區(qū)域15中發(fā)現(xiàn)的電子的磁場(圖3B中的元件“B”)保留所引起的。所生成的等離子體的最優(yōu)形狀隨著襯底尺寸而有所不同，也隨著陽極(例如，接地表面)對陰極(例如，靶)的表面面積比、靶到襯底的間距、PVD處理壓力、磁控管沿靶面的運(yùn)動、期望的沉積速率和沉積的材料類型而有所不同。磁控管23在減小從中心到邊緣的沉積厚度變化方面的有效性受靶材料的導(dǎo)磁率和磁控管組件23的平移的影響。因此，在某些情況下，磁控管的磁場模式可能需要基于靶24的材料類型和其厚度進(jìn)行調(diào)整。
在一個方面，磁控管組件23在尺寸上小于靶24，并且平移到靶24的背面以確保完全利用靶表面24C。一般地，為了提高靶材料的利用率和提高沉積均勻性，通常利用一個或更多個磁控管致動器(元件24A)沿平行于靶表面(圖3B中的元件24C)的至少一個方向平移(例如，光柵、掃描和/或旋轉(zhuǎn))每個磁控管組件。磁控管致動器可以是適合于利用來自控制器101(下面討論)的命令以期望速度沿期望方向定位和移動磁控管組件的線性馬達(dá)、步進(jìn)馬達(dá)或DC伺服馬達(dá)。在2004年6月7日提交的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請序列No.10/863,152[AMAT 8841]和2005年8月24日提交的美國專利申請序列No.10/863,152[AMAT 8841.P1]中進(jìn)一步描述了對上述發(fā)明可能有益的用來移動磁控管的平移機(jī)構(gòu)以及磁控管組件中的磁體方向，前一申請要求了2004年1月7日提交的美國臨時專利申請No.60/534,952的優(yōu)先權(quán)，這里通過引用并入前述申請中與本發(fā)明一致的全部內(nèi)容。
圖3B圖示了圖2和3A所示的包含磁控管組件23的處理室10的一個實(shí)施例的垂直截面視圖。圖3B還圖示了處理區(qū)域15和蓋組件20的一個實(shí)施例的特寫鏡頭。該實(shí)施例通常包含具有靶24和與靶24相鄰的至少一個磁控管組件23的蓋組件20。
參考圖3B，在一個實(shí)施例中，磁控管組件23利用具有旋繞形狀而不是圖3A所示的線性形狀的中心極426和外部極428來形成。圖3C和3D示意性地圖示了在靶表面24C下方的處理區(qū)域15中產(chǎn)生的等離子體環(huán)路245的形狀的平面圖(見圖3B)，其利用兩個不同的旋繞磁控管組件形狀來形成(下文中稱為蛇形磁控管240(圖3C)或螺旋形磁控管250(圖3D))。參考圖3C，為了形成等離子體環(huán)路245，蛇形磁控管240通常包括由端部244結(jié)合在一起的多個長的平行直部243。端部244可以具有短的帶有彎曲拐角的直部，如圖3C所示，或者為弧形，這些彎曲拐角或弧形將其連接到直部243。由平行于靶面的磁場分布的通常為矩形的輪廓外邊限定的蛇形磁控管240的有效面積是靶面積的基本一部分。參考圖3D，在相關(guān)實(shí)施例中，等離子體環(huán)路245可利用螺旋形磁控管250來形成，螺旋形磁控管250包括一系列直部252和254，這些直部252和254沿垂直軸延伸，并且平滑地結(jié)合在一起以形成具有矩形螺旋形狀的等離子體環(huán)路。盡管圖3D圖示了矩形螺旋配置，但是這并不是要限制本發(fā)明的范圍，這是因?yàn)榭梢允褂靡月菪绞嚼@其自身盤旋的極的任何形狀的安排。
由圖3C和3D所示的磁控管形狀形成的等離子體環(huán)路是可用于執(zhí)行這里描述本發(fā)明的各個方面的某些磁控管配置的示意表示。應(yīng)當(dāng)注意，任一個磁控管240、250中的折疊次數(shù)和等離子體環(huán)路間的距離可以按需要進(jìn)行顯著調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)期望的處理均勻性或沉積分布。術(shù)語濺射沉積分布是指沿襯底處理表面(圖3B中的元件12A)測得的沉積膜厚。盡管不是必要的，但是每個磁控管可被認(rèn)為是圖3A的延伸跑道磁控管的折疊或扭曲版本，其中在內(nèi)部極和圍繞的外部極之間形成有等離子體環(huán)路。
圖3E和3F圖示了兩個磁控管組件(蛇形磁控管組件260和螺旋形磁控管組件270)的示意性平面圖，這兩個磁控管組件是可用于執(zhí)行這時描述本發(fā)明的各個方面的閉合旋繞磁控管形狀。圖3E圖示了蛇形磁控管組件260的一個實(shí)施例，蛇形磁控管組件260具有沿形成在磁控管板263中的溝槽264A-B對齊和并排列在溝槽中以形成第一極261和第二極262的磁體陣列。兩個相反的極(如第一極261和第二極262)在形成在第一極261和第二極262之間形成的間隙265中形成了磁場。在一個方面，如圖3E所示的蛇形磁控管組件260利用示意性地示為圓“M”陣列的磁體陣列來形成，這種圓“M”陣列的方向使得第一極261形成了磁控管組件的北極(元件“N”)，第二極262形成了磁控管組件的南極(元件“S”)。通常，用來形成上述第一極261和第二極262的磁體可以是永磁體(如釹、釤-鈷合金、陶瓷或鋁鎳鈷合金)或電磁體。在磁控管組件邊緣的外溝槽264A的寬度通常大約是內(nèi)溝槽264B的寬度的一半，這是因?yàn)橥鉁喜?64A只容納單行磁體，而內(nèi)溝槽264B容納交錯排列的兩行磁體(未示出)以平衡極之間所生成的磁場強(qiáng)度。在一個方面，單個磁軛板(圖3B中元件27A)可以覆蓋磁控管板263的背面，以磁耦合所有磁體的極。在一個方面，位于溝槽264A和264B中的磁體蓋有其相應(yīng)的極片，這些極片一般由磁軟化的不銹鋼形成，并且其形狀和寬度約等于所形成的溝槽264A或264B的形狀和寬度。
圖3F圖示了螺旋形磁控管組件270的一個實(shí)施例，螺旋形磁控管組件270具有沿形成在磁控管板273中的溝槽274A-B對齊和并排列在溝槽中以形成第一極271和第二極272的磁體27陣列。兩個相反的極(如第一極271和第二極272)在形成在第一極271和第二極272之間的間隙275中形成了磁場。在一個方面，如圖3F所示的螺旋形磁控管組件270利用示意性地示為圓“M”陣列的磁體陣列來形成，這種圓“M”陣列的方向使得第一極271形成了磁控管組件的北極(元件“N”)，第二極272形成了磁控管組件的南極(元件“S”)。在磁控管組件邊緣的外溝槽274A的寬度通常大約是內(nèi)溝槽274B的寬度的一半，這是因?yàn)橥鉁喜?74A只容納單行磁體，而內(nèi)溝槽274B容納交錯排列的兩行磁體(未示出)以平衡極之間所生成的磁場強(qiáng)度。在一個方面，單個磁軛板可以覆蓋磁控管板273的背面，以磁耦合所有磁體的極。在一個方面，位于溝槽274A和274B中的磁體27蓋有其相應(yīng)的極片，這些極片一般由磁軟化的不銹鋼形成，并且其形狀和寬度約等于所形成的溝槽274A或274B的形狀和寬度。
參考圖3E和3F，很重要的一點(diǎn)是注意，在旋繞磁控管組件(例如，蛇形磁控管組件260)中的極的方向?qū)⑸煽赡懿谎孛總€方向都對稱的磁場。應(yīng)當(dāng)注意，在沿磁控管組件的任一點(diǎn)處，磁場(或磁通量)可以分為三個分量Bx、By和Bz，其對應(yīng)于沿X、Y和Z方向的磁場。分量Bx和By沿圖3E或3F的頁面的切向，分量Bz沿頁面的法向。在兩個極之間生成的磁通量主要遵循這樣的路徑，該路徑是極之間的最短距離(例如，元件261、262或元件271、272)，從而通常遵循垂直于極之間形成的間隙(例如，元件265或275)的切向路徑(例如，Bx和By)?？梢韵嘈?，在蛇形磁控管組件260模式中極的方向?qū)⒕哂袃?yōu)選磁場生成方向(如Bx)，這是因?yàn)闃O261、262主要沿Y方向彼此平行對齊。然而，在螺旋形磁控管組件270模式中極的方向趨向于沿X方向和Y方向更加均勻，這是因?yàn)闃O271、272的直線長度通常沿X和Y方向長度相等。這里所用的術(shù)語“優(yōu)選磁場生成方向”通常指在沿磁控管組件的任何給定點(diǎn)處沿該方向形成有生成的最高磁通量的方向。優(yōu)選磁場生成方向可以在磁控管組件23的不同區(qū)域中變化，從而利用磁控管組件23生成的全部磁場的向量和可以計算平均的優(yōu)選磁場生成方向。
B.下室組件硬件參考圖2，下室組件35通常包含襯底支撐組件60、室主體組件40、屏蔽50、處理氣體傳送系統(tǒng)45和掩蔽框架52。掩蔽框架52通常用來掩蔽襯底邊緣以防止在處理期間沉積在襯底12和襯底支撐61的邊緣處，或者使沉積量最小(見圖2)。在一個實(shí)施例中，室主體組件40通常包含一個或更多個室壁41和室基座42。一個或更多個室壁41、室基座42和靶24通常形成了具有低真空區(qū)域16和處理區(qū)域15的真空處理區(qū)域17。在一個方面，屏蔽50的屏蔽安裝表面50A安裝到或者連接到形成在室壁41中的接地的室屏蔽支撐43，以使屏蔽50接地。處理氣體傳送系統(tǒng)45通常包含一個或更多個氣體源45A，這一個或更多個氣體源45A與一個或更多個入口端口45B進(jìn)行流體通信，入口端口45B與下真空區(qū)域16(圖2中所示)和/或處理區(qū)域15直接連通，以傳送可以在等離子體處理期間使用的處理氣體。一般地，用在PVD型應(yīng)用中的處理氣體例如是諸如氬之類的惰性氣體，但是也可以使用諸如氮之類的其他氣體。在一個實(shí)施例中，襯底支撐61可以包含嵌入在襯底支撐61中的可RF偏置元件(未示出)，該元件可用來將襯底支撐61容性RF耦合到在處理區(qū)域15中生成的等離子體，等離子體是利用RF電源67和RF匹配設(shè)備66生成的。能夠?qū)σr底支撐61偏置的能力可用于提高等離子體密度、改進(jìn)襯底上的沉積分布，并且提高在襯底表面處沉積材料的能量。
襯底支撐組件60通常包含襯底支撐61、適合于支撐襯底支撐61的軸62和風(fēng)箱63，風(fēng)箱63可密封地連接到軸62和室基座42以形成可移動真空密封，這種可移動真空密封允許利用抬升機(jī)構(gòu)65使襯底支撐61位于下室組件35中。抬升機(jī)構(gòu)65可以包含傳統(tǒng)的線性滑桿(未示出)、氣動氣缸(未示出)和/或附接到導(dǎo)螺桿(未示出)的DC伺服馬達(dá)，其適合于將襯底支撐61和襯底12定位在處理區(qū)域15中的期望位置。
參考圖2，下室組件35通常還包含襯底抬升組件70、狹縫閥46和真空泵浦系統(tǒng)44。抬升組件70通常包含三個或更多個抬升栓74、抬升板73、抬升致動器71和風(fēng)箱72，風(fēng)箱72可密封地連接到抬升致動器71和室基座42，從而使抬升栓74可以移去并更換位于機(jī)械刃片(未示出)上的襯底，其中機(jī)械刃片從中心傳送室(未示出)延伸到下室組件35(未示出)中。延伸的機(jī)械刃片經(jīng)由室壁41中的接入端口32進(jìn)入到下室組件35中，并且位于傳送位置(未示出)的襯底支撐61上方。真空泵浦系統(tǒng)44(元件44A和44B)通常可以包含低溫泵、渦輪泵、低溫渦輪泵、粗抽泵和/或羅茨鼓風(fēng)機(jī)，以將低真空區(qū)域16和處理區(qū)域15抽到期望的基準(zhǔn)和/或處理壓力。適合于將狹縫閥46逆著或遠(yuǎn)離一個或更多個室壁41定位的狹縫閥致動器(未示出)可以是傳統(tǒng)的氣動致動器，此傳統(tǒng)氣動致動器是本領(lǐng)域公知的。
為了控制各個處理室10的組件和沉積處理期間的處理變量，使用了控制器101。處理室的處理變量可利用控制器101控制，控制器101一般是基于微處理器的控制器?？刂破?01被配置用來從用戶和/或等離子體處理室中的各種傳感器接收輸入，并根據(jù)各種輸入和保存在控制器的存儲器中的軟件指令來適當(dāng)?shù)乜刂频入x子體處理室組件?？刂破?01通常包含存儲器和CPU，控制器利用存儲器和CPU來保存各種程序，處理程序，并在必要時執(zhí)行程序。存儲器連接到CPU，并且可以是易獲得存儲器中的一種或多種，如隨機(jī)存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、軟盤、硬盤或任何其他形式的數(shù)字存儲介質(zhì)，這些存儲介質(zhì)可以是本地的或遠(yuǎn)程的。軟件指令和數(shù)據(jù)可以被編碼，并被存儲在存儲器中以指令CPU。輔助電路也連接到CPU以根據(jù)傳統(tǒng)方式輔助處理器。輔助電路可以包括緩存、電源、時鐘電路、輸入/輸出電路、子系統(tǒng)等等，這些都是本領(lǐng)域公知的。可由控制器101讀取的程序(或計算機(jī)指令)確定哪些任務(wù)是可以在等離子體處理室中執(zhí)行的。優(yōu)選地，該程序是可由控制器101讀取的軟件，并且包括基于定義的規(guī)則和輸入數(shù)據(jù)來監(jiān)視和控制等離子體處理的指令。
陽極組件如圖2、4和5A所示，在處理室10的一個實(shí)施例中，下室組件35可以包含一個或更多個陽極組件91。在一個實(shí)施例中，每個陽極組件91包含導(dǎo)電構(gòu)件93和延伸經(jīng)過處理區(qū)域15的導(dǎo)電構(gòu)件支撐97。陽極組件91接地，使得由于陽極表面相對于靶表面24C的所有面積的更加均勻的分布，而導(dǎo)致在處理區(qū)域15中生成的等離子體更加均勻。在該配置中，導(dǎo)電構(gòu)件93與接地屏蔽50電接觸，從而使流經(jīng)導(dǎo)電構(gòu)件93的電流經(jīng)過屏蔽50到地。在一個實(shí)施例中，導(dǎo)電構(gòu)件93位于固定的導(dǎo)電構(gòu)件支撐97上方，并且用來相對于在處理區(qū)域15中生成的等離子體隱藏導(dǎo)電構(gòu)件支撐97或者隔離導(dǎo)電構(gòu)件支撐97與等離子體(圖6A)。能夠相對于等離子體隱藏導(dǎo)電構(gòu)件97或者隔離導(dǎo)電構(gòu)件97與等離子體的能力將減少停留在固定的導(dǎo)電構(gòu)件支撐97上的沉積量，從而由于導(dǎo)電構(gòu)件93從處理室10的處理區(qū)域15中移去而最小化粒子生成。在一個實(shí)施例中，陽極組件91在陽極組件91延伸的方向上的尺寸比靶表面24C長，從而導(dǎo)電構(gòu)件支撐97不位于靶表面24C下方，以限制在處理區(qū)域15和導(dǎo)電構(gòu)件支撐97中生成的等離子體之間的相互作用。
圖4是處理室10的一個實(shí)施例的等角視圖，其試示位于處理區(qū)域15中的一個或更多個陽極組件91的配置。在圖4中，移去了蓋組件20(未示出)，以更清楚地圖示下處理室組件35中的某些部件。在圖4所示的實(shí)施例中，下室組件35通常包含襯底支撐組件60、室主體組件40、處理氣體傳送系統(tǒng)(未示出，見圖2)和掩蔽框架52。如圖4所示，在一個方面，室主體組件40通常包含處理套件夾持器140、一個或更多個室壁41和室基座42(圖2)。處理套件夾持器140位于室壁41上，并且適合于支撐屏蔽50、上屏蔽50E(圖8)和一個或更多個陽極組件91(例如，在圖4中所示是三個)。在一個方面，處理套件夾持器140將屏蔽50和上屏蔽50E電連接到接地的室壁41。屏蔽50和上屏蔽50E的尺寸通常被設(shè)計成并且適合于防止等離子體和濺射靶材料從處理區(qū)域15中逃出，并沉積在下室組件35中的部件上。在圖4所示的配置中，下室組件35包含三個位于襯底支撐61上方的陽極組件91。如圖2和4所示，在一個方面，導(dǎo)電構(gòu)件支撐97安裝在接地的屏蔽50上，并且電連接到屏蔽50。
圖5A圖示了陽極組件91的一個實(shí)施例的等角視圖，陽極組件91連接到屏蔽50，并且位于襯底支撐61上方，襯底支撐61具有襯底12和位于其上的掩蔽框架52。在該視圖中，導(dǎo)電構(gòu)件93被移到旁邊，以圖示在處理期間導(dǎo)電構(gòu)件支撐97相對于導(dǎo)電構(gòu)件93和襯底支撐61的相對位置。在該配置中，導(dǎo)電構(gòu)件支撐97通常包含垂直支撐97B和水平支撐97A，其適合于支撐導(dǎo)電構(gòu)件93，并且由屏蔽50電連接和支撐。
圖6A-6B圖示了處理區(qū)域15和導(dǎo)電構(gòu)件93的垂直截面視圖，其試圖概念性地圖示從靶到接地的導(dǎo)電構(gòu)件93的電流路徑。圖6A圖示了處理區(qū)域15、靶24(元件24A和24B)、導(dǎo)電構(gòu)件93和形成在位于襯底支撐61上的襯底12上的沉積膜11的垂直截面視圖。
參考圖5A和6A，在一個方面，導(dǎo)電構(gòu)件93可以用薄片金屬來制作，或者用適合于放在導(dǎo)電構(gòu)件支撐97上的金屬塊來制作。參考圖6B，在另一個方面，導(dǎo)電構(gòu)件93可以用適合于放在導(dǎo)電構(gòu)件支撐97上并覆蓋導(dǎo)電構(gòu)件支撐97的圓形、正方形或矩形的管來制作。導(dǎo)電構(gòu)件93可以用導(dǎo)電金屬來制作，例如鈦、鋁、鉑、銅、鎂、鉻、錳、不銹鋼、哈司特鎳合金C、鎳、鎢、鉭、銥、釕和合金和/或其組合。通常，導(dǎo)電構(gòu)件93和導(dǎo)電構(gòu)件支撐97的尺寸需要設(shè)計成并且導(dǎo)電的材料制作，以足夠接收由靶偏置產(chǎn)生的生成電流的絕大部分，同時具有足夠高的熔點(diǎn)和足夠高的強(qiáng)度，從而在處于處理期間會產(chǎn)生的高溫時受到沉積材料的重力作用而不會發(fā)生些微變形。高溫可能由輻射型熱傳遞和來自經(jīng)過導(dǎo)電構(gòu)件93和導(dǎo)電構(gòu)件支撐97的電流流動的IR落差加熱產(chǎn)生。
參考圖6A-6B，在一個方面，由于PVD沉積處理主要是直線型處理，所以導(dǎo)電構(gòu)件93相對于襯底12和靶24的表面的位置可能需要被優(yōu)化，以減少其對沉積膜的掩蔽效應(yīng)。對襯底表面的掩蔽將影響形成在襯底表面上的沉積層的均勻性。導(dǎo)電構(gòu)件93到襯底12表面的最優(yōu)距離可能隨處理區(qū)域15中的氣壓、濺射處理功率以及襯底12和靶表面24C之間的距離而變化。通常，導(dǎo)電構(gòu)件93可以放置在靶和襯底之間的約中間位置處。例如，在襯底到靶間距為200mm時，導(dǎo)電構(gòu)件93可以放置在離靶約100mm的位置處。在一個方面，位于處理區(qū)域15中的一個或更多個導(dǎo)電構(gòu)件93放置在距離靶表面24C約70mm到約130mm之間的固定位置處。
應(yīng)當(dāng)注意，截面面積和用來形成陽極組件91中的部件(例如，導(dǎo)電構(gòu)件93和導(dǎo)電構(gòu)件支撐97)的材料可能是重要的，這是因?yàn)槠鋾绊憣υ谔幚?例如，電阻加熱和與等離子體的相互作用)期間會產(chǎn)生的高溫的承受能力。陽極組件91的數(shù)目和導(dǎo)電構(gòu)件93暴露在處理區(qū)域15中的表面面積也可能是重要的，這是因?yàn)槠鋾μ幚砥陂g每個導(dǎo)電構(gòu)件93承載的電流量以及由此每個導(dǎo)電構(gòu)件93和導(dǎo)電構(gòu)件支撐97實(shí)現(xiàn)的最高溫度有影響。導(dǎo)電構(gòu)件93的總表面面積可以由處理區(qū)域中導(dǎo)電構(gòu)件93的長度乘上導(dǎo)電構(gòu)件93的暴露周長的長度乘上處理區(qū)域中導(dǎo)電構(gòu)件的數(shù)目來限定。在一個方面，位于處理區(qū)域15中的陽極組件91的數(shù)目取決于期望的處理均勻性、期望應(yīng)用所允許的成本和復(fù)雜度，可能在約1和約20之間。優(yōu)選地，穿過處理區(qū)域15的陽極組件91的數(shù)目在約2和約10之間。圖6A所示的導(dǎo)電構(gòu)件93的實(shí)施例的暴露周長通?？啥x為導(dǎo)電構(gòu)件93的表面93A的垂直長度“A”的兩倍加上水平長度“B”(例如，周長＝2A+B；見圖6A和6B)。在一個示例中，對于尺寸為1800mm×1500mm的襯底，所有導(dǎo)電構(gòu)件93的暴露表面面積約為5.0m2，其跨越了7個約為1.9m長的導(dǎo)電構(gòu)件93。在一個方面，導(dǎo)電構(gòu)件93的截面面積的大小為承載從靶偏置生成的等離子體傳送到導(dǎo)電構(gòu)件93的電流。在一個示例中，所有導(dǎo)電構(gòu)件可以承載的總電流約為1000安培。
盡管圖6A和6B圖示了具有某種正方形截面形狀的導(dǎo)電構(gòu)件93，但是該配置并不是要作為本發(fā)明范圍的限制。在一個方面，可能希望使水平長度“B”(圖6A和6B)小于垂直長度“A”，以減少在沉積處理期間從靶到襯底表面的濺射材料的掩蔽。
圖6C圖示了陽極組件91的一個實(shí)施例，在陽極組件91中，電連接器121位于導(dǎo)電構(gòu)件93和導(dǎo)電構(gòu)件支撐97之間，以增強(qiáng)兩個部分間的電連接。在一個方面，電連接器121是傳統(tǒng)的EMI或RF墊圈，其鍵合或焊接到導(dǎo)電構(gòu)件93或?qū)щ姌?gòu)件支撐97。
盡管圖4、5A-5B、7A-7B、8和圖9圖示了通常為直的并且通常為桿形或條形的陽極組件91的實(shí)施例，但是該配置并不是要限制這里描述本發(fā)明的范圍。通常，這里所用的術(shù)語條形或桿形是指其長度(例如，圖7A-7B中的X方向)長于其橫截面的寬度或高度的組件。在一個方面，條形或桿形陽極組件91并不是直的，從而使得沿其長度的一個或更多個區(qū)域具有彎曲或盤繞。在一個實(shí)施例中，陽極組件91位于貫穿整個處理區(qū)域，以通過增大陽極表面面積并且一點(diǎn)不阻礙或改變從靶到襯底表面的濺射材料的量和/或通量方向，來改善襯底表面上濺射沉積膜的均勻性。參考圖6A和6B，在一個實(shí)施例中，陽極組件91的組件(例如，導(dǎo)電構(gòu)件93、導(dǎo)電構(gòu)件支撐97)截面是橢圓形、圓形、菱形或其他一點(diǎn)不阻礙或改變從靶到襯底表面的濺射材料的量和/或通量方向的截面形狀。
為了執(zhí)行PVD沉積處理，控制器101命令真空泵浦系統(tǒng)44抽空處理室10到預(yù)定的壓力/真空度，從而使等離子體處理室10可以從安裝到也處于真空的中央送室(未示出)的系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備(未示出)接收襯底12，。為了將襯底12傳送到處理室10，將處理室10與中央傳送室密封的狹縫閥(元件46)打開，以允許系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備延伸穿過室壁41中的接入端口32。然后，抬升栓74通過將襯底從延伸的機(jī)械刃片(未示出)上抬升，來從延伸的系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備上移去襯底12。然后，系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備從處理室10中縮回，并且狹縫閥46關(guān)閉以隔離處理室10與中央傳送室。然后，襯底支撐61將襯底12從抬升栓74上抬升，并將襯底12移動到靶24下方的期望處理位置。然后，在達(dá)到期望的基準(zhǔn)壓力后，將期望的處理氣體流噴射到處理區(qū)域15中，并且利用電源28向靶24施加偏置電壓以在處理區(qū)域15中生成等離子體。電源28施加DC偏置電壓使得處理區(qū)域15中的氣體離子化以轟擊靶表面，從而“濺射”金屬原子，金屬原子到達(dá)位于襯底支撐61的表面上的襯底的表面上。在圖2所示的配置中，由施加偏置電壓生成的電流的一部分將經(jīng)過接地的導(dǎo)電構(gòu)件93，從而允許所生成的等離子體在處理區(qū)域中分布更加均勻。應(yīng)當(dāng)注意，術(shù)語“接地”通常是指在陽極組件91到處理室中的陽極表面之間的直接或非直接電連接。
在處理和空閑期間，導(dǎo)電構(gòu)件93的溫度將會發(fā)生極大的變化，從而可能使沉積在導(dǎo)電構(gòu)件93上的膜11B改變導(dǎo)電構(gòu)件93的形狀，或者使沉積材料剝落并生成粒子，這些粒子可能對處理襯底產(chǎn)生器件產(chǎn)率問題。在一個方面，為了解決此問題，可以通過噴砂處理、化學(xué)刻蝕或其他傳統(tǒng)技術(shù)對導(dǎo)電構(gòu)件93的表面93A進(jìn)行粗糙化處理，以增加沉積膜對導(dǎo)電構(gòu)件93的機(jī)械粘附力。在一個方面，表面93A被粗糙化到平均表面粗糙度(Ra)在約1微米和約9微米之間的程度。在一個實(shí)施例中，可以在導(dǎo)電構(gòu)件93的表面93A上沉積鋁電弧噴涂、火焰噴涂或等離子體噴涂涂層以提高沉積膜的粘附力。在一個方面，表面93A被利用電弧噴涂、火焰噴涂或等離子體噴涂涂層粗糙化到平均表面粗糙度(Ra)在約1微米和約50微米之間的程度。
圖5B圖示了陽極組件91(例如，在圖5B中示出了兩個)的另一個實(shí)施例的等角視圖，該陽極組件91沒有采用導(dǎo)電構(gòu)件93作為導(dǎo)電構(gòu)件支撐97的屏蔽。在該實(shí)施例中，未屏蔽的導(dǎo)電構(gòu)件193被用來將來自等離子體的電流傳送到支撐102并最終傳送到接地屏蔽50(例如，圖2中的元件50)。在該配置中，在PVD沉積處理期間未屏蔽的導(dǎo)電構(gòu)件193被直接沉積。圖5C圖示了一個陽極組件91的分解等角視圖，其中未屏蔽的導(dǎo)電構(gòu)件193具有導(dǎo)電構(gòu)件電連接點(diǎn)105，其適合于電接觸支撐102的支撐電連接點(diǎn)104。在一個方面，導(dǎo)電構(gòu)件電連接點(diǎn)105和支撐電連接點(diǎn)104充當(dāng)樞軸點(diǎn)106，其允許未屏蔽的導(dǎo)電構(gòu)件193定位在處理區(qū)域15中和/或從處理區(qū)域15中移去(下面討論)。參考圖5B和5C，為了隱藏樞軸點(diǎn)106，支撐蓋103位于該區(qū)域上方以防止濺射的材料沉積抑制從處理區(qū)域15移去這些部件。
參考圖5B-5C和6B，在陽極組件91的一個方面，在導(dǎo)電構(gòu)件93包圍導(dǎo)電構(gòu)件支撐97時(見圖6B)，導(dǎo)電構(gòu)件支撐97可以在一端具有樞軸點(diǎn)106，而另一端可以與另一個垂直支撐(未示出)分離，以允許導(dǎo)電構(gòu)件93位于導(dǎo)電構(gòu)件支撐97上方。
在一個實(shí)施例中(未示出)，陽極組件以懸臂式方式位于襯底表面上方，從而不沿著襯底的所有方向延伸。在一個方面，陽極組件的懸臂端可以只向一點(diǎn)延伸，該點(diǎn)位于襯底支撐上的襯底的中心的上方。在一個方面，懸臂式的陽極組件均勻地分布在處理區(qū)域15中。
盡管所示的處理室10的實(shí)施例都顯示陽極組件91與屏蔽50相接觸，但是該配置并不是要限制這里描述本發(fā)明的范圍。因此，在某些實(shí)施例中，垂直支撐(例如，圖5A和8中的元件97B，圖5B中的元件102)可以安裝在托架上，或者安裝在位于室主體組件40中的支撐表面上。
陽極組件對齊在本發(fā)明的一個方面，為了確保在襯底的處理表面上的均勻沉積，可以優(yōu)化陽極組件91中的一個或更多個相對于靶24或位于襯底支撐61上的襯底的特征(例如表面)或?qū)ΨQ軸的對齊、方向和/或位置。圖7A的平面圖示意性地示出了靶24、內(nèi)有蛇形磁控管組件240的磁控管組件23和多個陽極組件91的示例性方向。如圖7A所示，在一個實(shí)施例中，多個陽極組件91(例如，圖示中為5個)沿Y方向彼此間距相等，并且沿某一方向?qū)R，該方向與蛇形磁控管組件240的極261和262主對齊的方向(例如，平行于Y方向)垂直。在某些情況下，磁控管組件23可以利用致動器24A(未示出；見圖3B)在處理期間沿靶24的表面在X-Y平面內(nèi)移動。在一個方面，極261和262的主對齊被設(shè)計為在磁控管組件23利用致動器24A進(jìn)行移動期間，在方向上仍然垂直于陽極組件91的對齊方向。盡管圖7A圖示了這樣的情形，在該情形中，通常為條形的陽極組件91沿矩形靶24的長方向?qū)R，并且蛇形磁控管組件240的極沿垂直于襯底長方向的方向?qū)R，但是該配置并不是要限制這里描述本發(fā)明的范圍。在一個實(shí)施例中，可能希望使陽極組件91沿平行于極261和262主對齊的方向的方向?qū)R。在一個方面，陽極組件相對于一個磁控管組件或所有磁控管組件的平均優(yōu)選磁場生成方向?qū)R。
圖7B的平面圖示意性地示出了靶24、磁控管組件23和多個陽極組件91的示例性方向。如圖7B所示，在一個實(shí)施例中，多個陽極組件91(例如，圖示中為5個)沿Y方向彼此間距相等，并且與磁控管組件23的螺旋型磁控管250的各個部分平行和垂直。在一個方面，磁控管組件23利用致動器24A(圖3B)在處理期間沿靶24的表面在X-Y平面內(nèi)移動。在一個方面，極271和272的主對齊被設(shè)計為在磁控管組件23在處理期間進(jìn)行移動時，仍然相對于陽極組件91保持相同方向。
參考圖7A-7B，在一個方面，可能希望使更多的陽極組件91位于靶24的中心的下方，而更少的在靶24的邊緣的下方，從而使陽極組件91在處理區(qū)域15中形成非均勻的分布。如上結(jié)合圖6A-6B所述，可能希望使陽極組件定位在距離靶表面和襯底表面期望距離的位置上，以減少對襯底表面上沉積材料的掩蔽。
導(dǎo)電構(gòu)件移去參考圖8-10，在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，導(dǎo)電構(gòu)件93或未屏蔽的導(dǎo)電構(gòu)件193(未示出；圖5B-5C)適合于經(jīng)由形成在屏蔽50中的接入孔50B從處理室10中移去，該接入孔50B與形成在處理套件夾持器140中的接入端口98對齊。在一個方面，接入端口98可以形成在室壁41中，如圖2所示。圖8-10的等角截面視示了在經(jīng)由接入孔50B和接入端口98插入處理區(qū)域15或從處理區(qū)域15中移去的各種狀態(tài)中的導(dǎo)電構(gòu)件93。在圖8-10中，移去了蓋組件20，以更清楚地圖示下處理室組件35中的某些部件。
在一個實(shí)施例中，處理室10通常包含屏蔽50和上屏蔽50E，屏蔽50和上屏蔽50E附接到處理套件夾持器140并位于處理室10的處理區(qū)域15中。屏蔽50和上屏蔽50E適合于收集在襯底的等離子體處理期間生成的雜散沉積的材料。通常，屏蔽50和上屏蔽50E被設(shè)計為相互重疊以掩蔽濺射材料，從而使其不會到接入孔50B并進(jìn)入低真空室16中。在一個方面，如圖2所示，接入孔50B可以被可選的接入孔蓋50D覆蓋，以防止處理期間在下真空區(qū)域16中濺射靶原子的沉積。接入孔蓋50D可以可轉(zhuǎn)動地附接到屏蔽50，從而使其可以移入覆蓋接入孔50B的位置或從該位置移出。
圖8圖示了示出了兩個陽極組件91的一端的下室組件35的等角截面視圖。在圖8所示的配置中，導(dǎo)電構(gòu)件支撐97通常包含適合于支撐位于水平支撐97A上的導(dǎo)電構(gòu)件93的垂直支撐97B和水平支撐97A。在一個實(shí)施例中，導(dǎo)電構(gòu)件93具有把手93B，其附接或焊接到導(dǎo)電構(gòu)件93的表面，以使導(dǎo)電構(gòu)件93的插入和/或移出更加便利，其中導(dǎo)電構(gòu)件93的插入和/或移出是經(jīng)由形成在屏蔽50中的接入孔50B和形成在處理套件夾持器140中的接入端口98進(jìn)行的。
參考圖8，當(dāng)導(dǎo)電構(gòu)件93到達(dá)其可使用壽命時，可以通過對處理室10排氣并移去封鎖板99，將導(dǎo)電構(gòu)件93從處理區(qū)域15中移去，封鎖板99可密封地附接到處理套件夾持器140，從而使用戶可以經(jīng)由接入孔50B和接入端口98觸及導(dǎo)電構(gòu)件93。移去導(dǎo)電構(gòu)件93的過程可以包括關(guān)閉真空泵(未示出)，然后將惰性氣體(如氬)流從氣體源45A(圖2中所示)傳送到真空處理區(qū)域17中，以在真空處理區(qū)域17中產(chǎn)生大于大氣壓的壓強(qiáng)。在移去導(dǎo)電構(gòu)件93期間在處理區(qū)域17中產(chǎn)生正壓強(qiáng)可能是有利的，因?yàn)槠淇煞乐褂捎趯⑻幚硖准考┞对诖髿馕廴疚?例如，大氣氣體、蒸氣或粒子)中而引起的位于處理區(qū)域15中的室部件的污染。在一個方面，接入孔50B和接入端口98被有意保持盡可能的小，以使大氣污染物可以進(jìn)入到處理區(qū)域15中的面積最小。從而可以使處理室10的停機(jī)時間最小，因?yàn)闆]有必要移去并重新定位室蓋組件20和/或其他主要的室部件，沒有必要烘烤室以從處理室部件移去吸附氣體和水氣，也沒有必要由于其暴露在大氣污染物中而更換被污染的部件。
圖9是從處理室10的外部看的等角截面分解視圖，其圖示了導(dǎo)電構(gòu)件93和封鎖板99，封鎖板99位于從處理室10的處理區(qū)域15中部分移出的位置處。
圖10是處理室10的等角截面視圖，其圖示了由多個重疊部分93C形成的導(dǎo)電構(gòu)件93的實(shí)施例。重疊部分93C適合于允許從處理區(qū)域15中移去導(dǎo)電構(gòu)件93，而不需要使導(dǎo)電構(gòu)件93過分地進(jìn)入處理室10外部與處理室10相鄰的區(qū)域。從而，該實(shí)施例減少了對處理室10執(zhí)行維護(hù)動作所需的空間，這是因?yàn)槠淇梢苑乐够蜃钚』瘜?dǎo)電構(gòu)件93和工具群(未示出)上的其他處理室之間或安裝有處理室10和工具群的空間的壁之間的干擾，工具群包含處理室10。在一個實(shí)施例中，導(dǎo)電構(gòu)件93由多個重疊部分93C形成，這多個重疊部分93C可轉(zhuǎn)動地彼此附接，從而使導(dǎo)電構(gòu)件93的所有重疊部分93C可以作為一個完整的單元從處理區(qū)域15中容易地移出以及定位在處理區(qū)域15中。在一個方面，每個重疊部分93C相互重疊從而使在它們之間形成最小的間隙。最小間隙通常被設(shè)計用來限制在處理期間可能或不會經(jīng)過最小間隙到達(dá)導(dǎo)電構(gòu)件支撐97的沉積材料量，重疊部分93C放在導(dǎo)電構(gòu)件支撐97上。
圖10A圖示了具有三個重疊部分93C的一個實(shí)施例，這三個重疊部分93C在連接結(jié)合點(diǎn)93D處可轉(zhuǎn)動地彼此附接。圖10B圖示了圖10A所示的連接結(jié)合點(diǎn)93D之一的特寫鏡頭。在一個實(shí)施例中，如圖10B所示，相鄰的重疊部分93C利用一個重疊部分93C的突出臂部分93E在連接結(jié)合點(diǎn)93D處彼此耦合，這個突出臂部分93E與形成在另一個重疊部分93C中的柱構(gòu)件93F連接性地接合。在該配置中，重疊部分93C可以鏈接在一起，并且定位為一組。在一個方面，可能希望每次一個的單獨(dú)附接并定位每個重疊部分93C。在一個方面，連接結(jié)合點(diǎn)93D可以被配置使得每個重疊部分93C可以彼此附接或彼此分離，這是通過定位重疊部分93C的方向使得突出臂部分93E與另一個重疊部分93E的柱構(gòu)件93F接合或分離而實(shí)現(xiàn)的。連接結(jié)合點(diǎn)設(shè)計93D圖示了一種重疊部分93C可以耦合在一起的可行方式，可以在不脫離本發(fā)明基本范圍的前提下設(shè)計本發(fā)明其他和另外的實(shí)施例。
圖11A-11D是處理室10的一個實(shí)施例的側(cè)視截面視圖，其圖示了重疊部分93C經(jīng)由形成在屏蔽50中的接入孔50B和形成在室壁41中的接入端口98插入處理區(qū)域15中的各個階段。圖11A-11D所示的配置和步驟可能對于重疊部分93C的橫截面與圖6B所示的導(dǎo)電構(gòu)件93的橫截面類似的情況尤為有用。在圖11A中，水平支撐97A被圖示為處于其“處理位置”，在處理位置中，水平支撐97A通常是水平的，并且與鞍式支撐97D形成物理的電接觸。鞍式支撐97D是通常在一端形成有u形特征結(jié)構(gòu)的模塊，該u形特征結(jié)構(gòu)適合于接觸水平支撐97A的接合端97E。在圖11A中，水平支撐97A的外表面直接暴露于處理區(qū)域15。應(yīng)當(dāng)注意，圖11A圖示了這樣的情形，即工具122已被經(jīng)由接入孔50B和接入端口98插入，從而使其可以與水平支撐97A的接合端97E接合，并相對于位于水平支撐97A另一端的樞軸點(diǎn)16提升接合端97E(見圖11B)。圖11B圖示了處于提升位置的水平支撐97A，從而重疊部分93C可以在工具122、接合端97E上方滑動，并滑到水平支撐97A上。圖11C圖示了在多個重疊部分93C位于水平支撐97A上方并覆蓋水平支撐97A時處于提升位置的水平支撐97A。參考圖11D，在重疊部分93C 經(jīng)位于水平支撐97A上方并覆蓋水平支撐97A之后，水平支撐97A的接合端97E可以被放回到其“處理位置”，在處理位置處，接合端97E與鞍式支撐97D形成接觸。在一個方面，可以遵循與圖11A-11D所示相反的步驟，將重疊部分93C從處理區(qū)域15中移去。
圖11E是兩個重疊部分(元件93C′和93C″)的側(cè)視截面視圖，這兩個重疊部分的橫截面類似于圖6B中所示的配置。在該實(shí)施例中，重疊部分93C在連接區(qū)域160彼此連接，從而使其可以容易地插入到水平支撐97A上和從水平支撐97A上移去，水平支撐97A位于處理室10的處理區(qū)域15中。該配置在利用圖11A-11D所示的步驟將重疊部分93C插入到處理區(qū)域15中和/或從處理區(qū)域15中移出重疊部分93C時是有用的。連接區(qū)域160通常包含在第一重疊部分93C′中的公部分162、在第二重疊部分93C″中的硬停止區(qū)域166和從硬停止區(qū)域166延伸到第二重疊部分93C″的端168的母部分163。在一個實(shí)施例中，連接區(qū)域160還包含在第一重疊部分93C′中的掩蔽特征結(jié)構(gòu)161。在一個方面，公部分162的長度、母部分163的長度以及掩蔽特征結(jié)構(gòu)161的位置和形狀的大小使停留在重疊部分(元件93C′和93C″)的外表面上的沉積(未示出)不會形成連接重疊部分的“沉積材料橋”。由于沉積材料中引入的應(yīng)力，因此形成材料橋可能生成粒子，該應(yīng)力的引入是由于重疊部分的擴(kuò)張和收縮，而這是由沉積處理和處理室空閑期間重疊部分的加熱和冷卻產(chǎn)生的。通常，掩蔽特征結(jié)構(gòu)161是形成在第一重疊部分93C′的公部分162中的凹板特征結(jié)構(gòu)，其深度足夠收集被第二重疊部分93C″的端168掩蔽的沉積材料，并且長度足夠使得沉積材料不會到達(dá)形成在公部分162和母部分163之間的界面并形成“沉積材料橋”。在一個方面，接合特征結(jié)構(gòu)167形成在公部分162(圖11D中所示)或母部分163中，以產(chǎn)生這樣一個區(qū)域，該區(qū)域與其他的重疊部分93C形成正接合(例如，位置或干涉配合)，以允許后續(xù)的重疊部分93C作為一個組更容易地插入處理區(qū)域15以及從處理區(qū)域15中移出。通常，圖11D中所示的特征結(jié)構(gòu)可以利用傳統(tǒng)的金屬加工或機(jī)加工技術(shù)形成。
陽極組件的部件的自動移去在一個實(shí)施例中，如圖12A所示，陽極組件91適合于使沉積在處理區(qū)域15中的導(dǎo)電構(gòu)件93的移去變得便利，這是通過允許運(yùn)動組件150經(jīng)由形成在屏蔽50中的接入孔50B和形成在處理室10的室壁41中的接入端口98饋送在導(dǎo)電構(gòu)件93上沉積的物質(zhì)來實(shí)現(xiàn)的。相反地，運(yùn)動組件150適合于將導(dǎo)電構(gòu)件93饋送到處理室10中從而使其放在導(dǎo)電構(gòu)件支撐97上并覆蓋導(dǎo)電構(gòu)件支撐97。運(yùn)動組件150通常包含第一導(dǎo)向輥151、第二導(dǎo)向輥153和驅(qū)動輥152，其適合于在導(dǎo)電構(gòu)件93從處理室10中移去以及放入處理室10中時導(dǎo)向并定位導(dǎo)電構(gòu)件。在一個方面，當(dāng)導(dǎo)電構(gòu)件93位于處理區(qū)域15中的適當(dāng)位置時，導(dǎo)電構(gòu)件93仍然與第二導(dǎo)向輥153和驅(qū)動輥152保持接觸。在該配置中，連接到致動器(未示出)的驅(qū)動輥152適合于經(jīng)由接入孔50B和接入端口98將導(dǎo)電構(gòu)件93從其在導(dǎo)電構(gòu)件支撐97上的位置處傳送到處理室10外部。在導(dǎo)電構(gòu)件93的移去過程期間，驅(qū)動輥152和導(dǎo)向輥153的主要任務(wù)是使得導(dǎo)電構(gòu)件93從其在導(dǎo)電構(gòu)件支撐97上的位置處移動到處理室10外部的位置處。在導(dǎo)電構(gòu)件93的插入過程期間，驅(qū)動輥152和導(dǎo)向輥153的主要任務(wù)是使得導(dǎo)電構(gòu)件93從其在處理室10外部的位置處移動到在導(dǎo)電構(gòu)件支撐97上的期望位置處。
在一個方面，第一導(dǎo)向輥151耦合到致動器(未示出)，從而使其可以將導(dǎo)電構(gòu)件93傳送到第二導(dǎo)向輥153和驅(qū)動輥152。在該配置中，通過驅(qū)動輥152和第一導(dǎo)向輥151的協(xié)同動作，可以將導(dǎo)電構(gòu)件93從處理室10中移出。
圖12B圖示了運(yùn)動控制組件116的一個實(shí)施例的截面視圖，運(yùn)動控制組件116適合于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動輥152和/或第一導(dǎo)向輥151，以在導(dǎo)電構(gòu)件93經(jīng)過處理區(qū)域15、接入孔50B和接入端口98時調(diào)整導(dǎo)電構(gòu)件93的位置。通常，運(yùn)動控制組件116包含密封組件198和馬達(dá)組件197。密封組件198通常包含耦合到馬達(dá)組件197和驅(qū)動輥152(或第一導(dǎo)向輥151)的軸113、安裝板115和至少一個密封件112。馬達(dá)組件197通常包含致動器117、用來將致動器117附接到密封組件198的安裝托架111和將致動器117附接到軸113的馬達(dá)耦合110。在該配置中，馬達(dá)組件197的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動被轉(zhuǎn)換到驅(qū)動輥152(或第一導(dǎo)向輥151)，并被從室壁41外部的位置傳遞到下真空區(qū)域16內(nèi)部其連接到驅(qū)動輥152(或第一導(dǎo)向輥151)的位置處。在一個方面，如圖12B所示，密封件112包括雙唇形密封件(元件112A和112B)，其適合于允許軸113旋轉(zhuǎn)并防止大氣污染物泄漏到處理室中。在一個方面，可能有必要不同地泵浦(未示出)兩個密封件之間的區(qū)域以減少單個密封件(元件112A或112B)的壓強(qiáng)下降。在本發(fā)明的一個方面，密封件112是傳統(tǒng)的鐵磁流體密封件(例如，從Georgia，Canton的Schoonover公司購買)或用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳遞給真空環(huán)境中的一部分的磁耦合的旋轉(zhuǎn)穿通，這是本領(lǐng)域中公知的。因此，利用形成在板115和室壁41之間的密封件112和o形密封環(huán)114，可以防止對下真空區(qū)域16和處理區(qū)域15的大氣污染。在一個方面，驅(qū)動輥152和導(dǎo)向輥153可以被耦合到輥的DC伺服馬達(dá)或步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動，這是本領(lǐng)域中公知的。
屏蔽和陽極組件偏置在處理室10的一個實(shí)施例中，可偏置的屏蔽50F可以位于處理區(qū)域中，以改變電場和在靶和襯底的邊緣附近生成的等離子體密度。圖13圖示了可偏置屏蔽50F的一個實(shí)施例，可偏置屏蔽50F位于襯底12的外圍四周，并且電連接到屏蔽50，可偏置屏蔽50F利用電部件50G接地。在一個方面，電部件50G可用作“支柱”以物理地隔開可偏置屏蔽50F與屏蔽50。應(yīng)當(dāng)注意，術(shù)語“接地”通常是指在部件和陽極之間直接或非直接的電連接。由于電部件50G的引入，可偏置屏蔽50F可以有意地相對于陽極表面偏置在不同電位，電部件50G可能向可偏置屏蔽50F和陽極表面之間的電路徑加入阻性的、容性的和/或感性型元件。在一個方面，在處理期間，偏置電壓(通常是欠陽性的)可能“被動地”引入到可偏置屏蔽50F中，這是由于在靶和陽極表面(如屏蔽50)之間施加的偏置和可偏置屏蔽50F與在處理區(qū)域中生成的等離子體之間的相互作用。在另一個方面(未示出)，可偏置屏蔽50F可以利用電源(未示出)被獨(dú)立地偏置，電源與可偏置屏蔽50F和陽極表面形成電通信。在該配置中，電部件50G可以充當(dāng)絕緣體。
在處理室10的另一個實(shí)施例中，通過在陽極組件91和陽極表面之間的電路徑上引入阻性的、容性的和/或感性的部件，可以將陽極組件91有意地相對于陽極表面偏置在不同電位。在一個實(shí)施例中，如圖13所示，第二電部件50H可以位于陽極組件91和屏蔽50之間的電路徑中，以允許陽極組件91偏置在與屏蔽50不同的電位。在一個方面，在處理期間，偏置電壓(通常是欠陽性的)可能“被動地”引入到陽極組件91中，這是由于在靶和陽極表面(如屏蔽50)之間施加的偏置和陽極組件91與在處理區(qū)域中生成的等離子體之間的相互作用。在另一個方面(未示出)，陽極組件91可以利用電源(未示出)被分離偏置，電源與陽極組件91和陽極表面形成電通信。在該配置中，第二電部件50H可以充當(dāng)絕緣體。
盡管前述內(nèi)容是針對本發(fā)明的實(shí)施例，但是在不脫離本發(fā)明基本范圍的前提下可以設(shè)計出本發(fā)明其他和另外的實(shí)施例，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求確定。
權(quán)利要求
1.一種用于在襯底上沉積層的等離子體處理室組件，包括具有處理區(qū)域的等離子體處理室；位于所述等離子體處理室上從而使其表面與所述處理區(qū)域相接觸的靶；位于所述等離子體處理室內(nèi)并具有襯底接收表面的襯底支撐，其中位于所述襯底接收表面上的襯底表面與所述處理區(qū)域相接觸；以及位于所述靶和所述襯底支撐之間的處理區(qū)域內(nèi)的多個陽極構(gòu)件，其中所述多個陽極構(gòu)件與陽極屏蔽形成電通信，所述陽極屏蔽與所述處理區(qū)域相接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理室組件，其中所述多個陽極構(gòu)件中的每一個還包括安裝在所述處理區(qū)域內(nèi)部的第一陽極構(gòu)件和位于所述第一構(gòu)件上的第二陽極構(gòu)件，其中所述第二陽極構(gòu)件與所述第一陽極構(gòu)件形成電通信。
3.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理室組件，其中與所述處理區(qū)域接觸的所述襯底表面的表面面積至少為19,500cm2。
4.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理室組件，其中所述多個陽極構(gòu)件還包括至少兩個陽極構(gòu)件，這兩個陽極構(gòu)件位于所述處理區(qū)域內(nèi)部并且與所述陽極屏蔽形成電通信。
5.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理室組件，還包括具有第一極和第二極的磁控管組件，所述第一極和第二極經(jīng)過所述靶磁耦合到所述處理區(qū)域，其中所述第一和第二極中的至少一個區(qū)域相對于所述陽極構(gòu)件對齊。
6.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理室組件，還包括具有第一極和第二極的磁控管組件，所述第一極和第二極經(jīng)過所述靶磁耦合到所述處理區(qū)域，其中所述第一極和第二極被配置用來形成具有蛇形的等離子體環(huán)路。
7.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理室組件，其中所述多個陽極構(gòu)件還包括安裝在所述處理區(qū)域內(nèi)部的第一構(gòu)件，其中所述第一構(gòu)件連接到所述陽極屏蔽；以及位于所述第一構(gòu)件上的第二構(gòu)件，其中所述第二構(gòu)件與所述第一構(gòu)件形成電通信，并且適合于覆蓋所述第一構(gòu)件的至少一部分以防止沉積物沉積在所述第一構(gòu)件上。
8.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理室組件，其中所述多個陽極構(gòu)件中的一個或更多個還包括位于所述處理區(qū)域內(nèi)部的導(dǎo)電構(gòu)件，其中所述導(dǎo)電構(gòu)件包括彼此連接并且與所述陽極屏蔽形成電通信的兩個或更多個部分。
9.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理室組件，還包括位于所述處理區(qū)域內(nèi)部的一個或更多個陽極構(gòu)件，其中所述至少兩個陽極構(gòu)件中的每一個包括安裝在所述處理區(qū)域內(nèi)部的第一構(gòu)件，其中所述第一構(gòu)件與所述陽極屏蔽形成電通信；以及位于所述第一構(gòu)件上的第二構(gòu)件，其中所述第二構(gòu)件與所述第一構(gòu)件形成電通信；以及適合于相對于所述第一構(gòu)件定位所述第二構(gòu)件的運(yùn)動組件。
10.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理室組件，還包括位于所述處理區(qū)域內(nèi)的可偏置屏蔽，其中所述可偏置屏蔽適合于偏置在與所述陽極屏蔽不同的電位。
11.一種用于在矩形襯底上均勻沉積層的等離子體處理室組件，包括具有處理區(qū)域的等離子體處理室；位于所述等離子體處理室上從而使靶表面與所述處理區(qū)域相接觸的靶；位于所述等離子體處理室內(nèi)并具有襯底接收表面的襯底支撐，其中位于所述襯底接收表面上的矩形襯底表面與所述處理區(qū)域相接觸；以及位于所述靶和所述襯底支撐之間的處理區(qū)域內(nèi)的多個陽極構(gòu)件，其中所述多個陽極構(gòu)件與陽極屏蔽形成電通信，并且沿相對于所述矩形襯底的某一邊的方向?qū)R。
12.如權(quán)利要求11所述的等離子體處理室組件，其中所述矩形襯底的表面的表面面積至少為19,500cm2。
13.如權(quán)利要求11所述的等離子體處理室組件，其中所述多個陽極構(gòu)件沿通常平行于所述矩形襯底的一邊的方向?qū)R。
14.如權(quán)利要求11所述的等離子體處理室組件，其中所述多個陽極構(gòu)件通常是條形的，并且沿第一方向?qū)R，其中所述第一方向沿通常平行于所述矩形襯底的一邊的方向?qū)R。
15.一種用于在襯底上沉積層的等離子體處理室組件，包括具有包圍真空區(qū)域的一個或更多個壁的室主體組件，其中所述室主體組件具有形成在所述一個或更多個壁中的至少一個上的一個或更多個接入端口；位于所述室主體組件上從而使其表面與形成在所述真空區(qū)域內(nèi)的處理區(qū)域相面對的靶；具有與所述真空區(qū)域接觸的表面的陽極屏蔽，其中所述陽極屏蔽包括部分包圍所述處理區(qū)域的一個或更多個壁；和形成透過所述陽極屏蔽的一個或更多個壁的第一縫隙；位于所述真空區(qū)域內(nèi)并具有襯底接收表面的襯底支撐，其中位于所述襯底接收表面上的襯底的處理表面與所述靶相面對；以及包括安裝在所述處理區(qū)域內(nèi)的第一構(gòu)件的一個或更多個陽極構(gòu)件，其中所述第一構(gòu)件與所述陽極屏蔽形成電通信，并且適合于經(jīng)過所述第一縫隙和所述一個或更多個接入端口之一從所述處理區(qū)域中移去。
16.如權(quán)利要求15所述的等離子體處理室組件，還包括其上定位有所述第一構(gòu)件的第二構(gòu)件，其中所述第二構(gòu)件與所述第一構(gòu)件和所述陽極屏蔽形成電通信。
17.如權(quán)利要求15所述的等離子體處理室組件，其中與所述處理區(qū)域接觸的所述襯底的處理表面的表面面積至少為19,500cm2。
18.如權(quán)利要求15所述的等離子體處理室組件，其中所述一個或更多個陽極構(gòu)件還包括位于所述處理區(qū)域內(nèi)部的至少2個但不超過20個陽極構(gòu)件。
19.如權(quán)利要求15所述的等離子體處理室組件，還包括具有第一極和第二極的磁控管組件，所述第一極和第二極經(jīng)過所述靶磁耦合到所述處理區(qū)域，其中所述第一和第二極中的至少一個區(qū)域相對于所述一個或更多個陽極構(gòu)件的表面對齊。
20.如權(quán)利要求15所述的等離子體處理室組件，還包括具有第一極和第二極的磁控管組件，所述第一極和第二極經(jīng)過所述靶磁耦合到所述處理區(qū)域，其中所述第一極和第二極被配置用來形成蛇形。
21.如權(quán)利要求15所述的等離子體處理室組件，其中所述一個或更多個陽極構(gòu)件中的每一個還包括位于所述處理區(qū)域內(nèi)部的導(dǎo)電構(gòu)件，其中所述導(dǎo)電構(gòu)件包括彼此連接并且與所述陽極屏蔽形成電通信的兩個或更多個部分。
22.一種位于等離子體處理室組件中的陽極構(gòu)件，其中所述陽極構(gòu)件包括安裝在靶和位于襯底支撐上的襯底之間的第一構(gòu)件，其中所述第一構(gòu)件與電源的陽極形成電通信，所述電源適合于陰極地偏置所述靶；以及位于所述第一構(gòu)件上的多個第二構(gòu)件，其中所述第二構(gòu)件與所述第一構(gòu)件形成電通信，并且適合于覆蓋所述第一構(gòu)件的至少一部分以防止來自所述靶的濺射材料沉積在所述第一構(gòu)件上。
23.如權(quán)利要求22所述的陽極構(gòu)件，其中所述多個第二構(gòu)件中的至少兩個樞軸地連接在一起。
24.一種在襯底上濺射沉積層的方法，包括在濺射沉積室中的襯底表面上沉積層，所述濺射沉積室具有一個或更多個壁和包圍處理區(qū)域的靶以及位于所述處理區(qū)域內(nèi)的一個或更多個陽極構(gòu)件；通過將氣體噴射到所述處理區(qū)域中來對所述濺射沉積室排氣；以及經(jīng)由形成在所述濺射沉積室的一個或更多個壁中的之一上的接入孔從所述處理區(qū)域移去所述一個或更多個陽極構(gòu)件之一。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，還包括使氣體流入所述處理區(qū)域中，同時從所述處理區(qū)域中移去所述一個或更多個導(dǎo)電構(gòu)件之一，其中所述氣體流適合于使經(jīng)由所述接入孔進(jìn)入所述處理區(qū)域的大氣污染物的量最小。
26.一種增強(qiáng)對襯底的濺射沉積處理的均勻性的方法，包括提供濺射沉積室，所述濺射沉積室具有形成處理區(qū)域的一個或更多個壁、靶和位于所述處理區(qū)域內(nèi)且在所述靶下方的兩個或更多個陽極組件，其中所述兩個或更多個陽極組件與位于所述處理區(qū)域內(nèi)的陽極表面形成電通信；以及通過利用電源相對于所述兩個或更多個陽極組件和所述陽極表面陰極地偏置所述靶，來在位于所述處理區(qū)域中的襯底表面上沉積層。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述兩個或更多個陽極組件是條形的。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，還包括提供具有第一極和第二極的磁控管組件，所述第一極和第二極經(jīng)過所述靶磁耦合到所述處理區(qū)域，其中在襯底表面上沉積層還包括相對于所述靶表面和所述兩個或更多個陽極組件移動所述磁控管組件，其中在所述磁控管組件移動時，所述第一和第二極中的至少一個區(qū)域通常相對于所述一個或更多個陽極構(gòu)件的長方向?qū)R。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中所述磁控管組件的第一極和第二極被配置用來形成蛇形。
30.如權(quán)利要求26所述的方法，其中提供兩個或更多個陽極組件還包括使所述兩個或更多個陽極組件中的至少一個的表面與矩形襯底的表面對齊，所述矩形襯底位于所述處理區(qū)域中的襯底支撐上。
31.如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述襯底的處理表面的表面面積至少為19,500cm2。
32.一種增強(qiáng)對襯底的濺射沉積處理的均勻性的方法，包括在處理區(qū)域中定位陽極構(gòu)件，所述處理區(qū)域形成在靶和位于襯底支撐上的襯底的處理表面之間，其中定位所述陽極構(gòu)件包括在所述處理區(qū)域中定位第一構(gòu)件，其中所述第一構(gòu)件與陽極屏蔽形成電通信；以及在所述第一構(gòu)件上定位一個或更多個第二構(gòu)件，其中所述一個或更多個第二構(gòu)件與所述第一構(gòu)件形成電通信，并且適合于覆蓋所述第一構(gòu)件的至少一部分以防止來自所述靶的濺射材料沉積在所述第一構(gòu)件上；以及通過在所述靶和所述陽極屏蔽之間施加偏置，來在所述襯底的處理表面上沉積層。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，還包括定位具有第一極和第二極的磁控管組件其中所述第一和第二極經(jīng)過所述靶磁耦合到所述處理區(qū)域并且所述第一和第二極的至少一個區(qū)域相對于所述陽極構(gòu)件對齊。
34.如權(quán)利要求32所述的方法，其中在所述處理區(qū)域中定位第一構(gòu)件還包括使所述第一構(gòu)件的表面相對于位于所述襯底支撐上的矩形襯底的表面對齊。
35.如權(quán)利要求32所述的方法，還包括在所述第二構(gòu)件上濺射沉積了材料層后，經(jīng)由形成在所述濺射沉積室的壁中的接入孔從所述處理區(qū)域中移去所述一個或更多個第二構(gòu)件之一。
36.一種用于在矩形襯底上均勻沉積層的等離子體處理室組件，包括具有處理區(qū)域的等離子體處理室；位于所述等離子體處理室上從而使其表面與所述處理區(qū)域相接觸的靶；位于所述等離子體處理室內(nèi)并具有襯底接收表面的襯底支撐，其中位于所述襯底接收表面上的矩形襯底的表面與所述處理區(qū)域相接觸；以及位于所述靶和所述襯底支撐之間的處理區(qū)域內(nèi)的多個陽極構(gòu)件，其中所述多個陽極構(gòu)件包括安裝在所述處理區(qū)域內(nèi)部的兩個或更多個第一構(gòu)件，其中所述兩個或更多個第一構(gòu)件中的每一個與陽極屏蔽形成電通信，并且沿相對于所述矩形襯底的一邊的方向?qū)R；以及位于所述一個或更多個第一構(gòu)件之一上的一個或更多個第二構(gòu)件，其中所述第二構(gòu)件與所述一個第一構(gòu)件形成電通信。
37.如權(quán)利要求36所述的等離子體處理室組件，其中所述兩個或更多個第一構(gòu)件還包括至少2個但不超過20個陽極構(gòu)件。
38.如權(quán)利要求36所述的等離子體處理室組件，還包括具有第一極和第二極的磁控管組件，所述第一極和第二極經(jīng)過所述靶磁耦合到所述處理區(qū)域，其中所述第一和第二極中的至少一個區(qū)域相對于所述兩個或更多個第一構(gòu)件的表面對齊。
39.如權(quán)利要求36所述的等離子體處理室組件，其中所述一個或更多個第一構(gòu)件通常是條形的，并且沿第一方向?qū)R，其中所述第一方向沿通常平行于所述矩形襯底的一邊的方向?qū)R。
40.如權(quán)利要求36所述的等離子體處理室組件，其中所述多個陽極構(gòu)件還包括位于第一構(gòu)件和第二構(gòu)件之間的電連接器，其中所述電連接器適合于改進(jìn)所述第一構(gòu)件和所述第二構(gòu)件之間的電接觸。
全文摘要
本發(fā)明通常提供了一種用于在物理氣相沉積(PVD)室中處理襯底表面的裝置和方法，該物理氣相沉積室具有增大的陽極表面面積以提高大面積襯底上的沉積均勻性。通常，本發(fā)明的某些方面可用于平板顯示處理、半導(dǎo)體處理、太陽能電池處理或任何其他襯底處理。在一個方面，處理室包含一個或更多個陽極組件，這一個或更多個陽極組件用來增加陽極表面面積，并使陽極表面面積在處理室的處理區(qū)域中的分布更加均勻。在一個方面，陽極組件包含導(dǎo)電構(gòu)件和導(dǎo)電構(gòu)件支撐。在一個方面，處理室適合于允許導(dǎo)電構(gòu)件從處理室中移出，而不用從處理室中移去任何主要的部件。
文檔編號C23C14/54GK1896299SQ20061005707
公開日2007年1月17日 申請日期2006年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月13日
發(fā)明者細(xì)川明廣, 海民和·H·勒, 稻川真, 約翰·懷特 申請人:應(yīng)用材料公司