專利名稱：一種物理氣相沉積裝置以及與其相關(guān)的防護(hù)套件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型的實(shí)施方式主要涉及一種物理氣相沉積裝置以及與其相關(guān)的 防護(hù)套件。
背景技術(shù)：
使用磁控管的PVD是將材料沉積到襯底上的一種方法。在PVD工藝期間， 可以電偏壓靶材，使得在工藝區(qū)域中產(chǎn)生的離子能以足夠的能量轟擊靶材表面 以從靶材去除原子。偏置靶材以產(chǎn)生使離子轟擊靶材表面并從靶材表面去除原 子的等離子體的工藝通常稱之為濺射。所濺射的原子一般朝向?qū)⒈粸R射涂覆的 襯底傳輸，并且所濺射的原子沉積在襯底上?？蛇x地，原子與等離子體中的氣 體反應(yīng)，例如氮，以在襯底上反應(yīng)性沉積化合物。反應(yīng)濺射通常用于在襯底上 形成鈦氮化物或鉅氮化物的薄阻擋層和晶核層。示意性描述了本實(shí)用新型，并且本實(shí)用新型可用于處理大面積襯底的物理 氣相沉積系統(tǒng)中，諸如可從加利福尼亞州Santa Clara市的應(yīng)用材料公司的子 公司AKT^購買的PVD系統(tǒng)或者可從位于德國Alzenau的Applied Materials Gmbh&Co.KG購買到的PVD腔室。然而，應(yīng)該理解該濺射靶材可用于其它 系統(tǒng)構(gòu)造中，其包括配置以處理大面積圓形襯底的系統(tǒng)。在2005年9月13 日提交的美國專利申請?zhí)枮镹o.11/225,922的申請中和現(xiàn)在發(fā)表為美國專利申 請No.2007/0056850的申請中描述了實(shí)施本實(shí)用新型的示例性系統(tǒng)，在此引入 以上專利的全部內(nèi)容作為參考。直流(DC)濺射和交流(AC)濺射是濺射的形式，其中在濺射中偏壓靶 材以朝向靶材吸引離子?？善珘涸摪胁脑诩s-100至-600V范圍內(nèi)的負(fù)偏壓以朝 靶材吸引工作氣體(例如，氬)的負(fù)離子，以濺射原子。通常，濺射腔室的側(cè) 部由護(hù)板覆蓋以保護(hù)腔室壁不被濺射沉積。該護(hù)板可電性接地，從而提供與靶 材陰極相對的陽極，以將靶材電源電容性耦合至在濺射腔室內(nèi)產(chǎn)生的等離子 體。 在濺射期間，材料可濺射并沉積在腔室內(nèi)的暴露表面上。隨著腔室部件移 動(dòng)，沉積在其上的材料可剝落并污染襯底。隨著溫度從處理溫度變化到較低的 非處理溫度，材料可另外剝落移動(dòng)的部件。當(dāng)在諸如晶圓襯底、玻璃襯底、平板顯示器襯底、太陽能電池板襯底以及 其它適宜襯底上沉積薄膜時(shí)，剝落可污染該襯底。因此，在該領(lǐng)域中需要減少PVD腔室內(nèi)的剝落。 實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種物理氣相沉積裝置以及與其相關(guān)的防護(hù) 套件。該防護(hù)套件減少PVD (氣相沉積)腔室內(nèi)剝落。本實(shí)用新型主要包括用于防護(hù)PVD腔室內(nèi)的陰影框架的頂護(hù)板。該頂護(hù) 板可保持在固定位置并至少部分防護(hù)該陰影框架以減少在處理期間可在該陰 影框架上沉積的材料量。可冷卻該頂護(hù)板以減少在處理和/或在停機(jī)時(shí)間期間 該頂護(hù)板和陰影框架溫度變化量。該頂護(hù)板的材料可以包括鋁或不銹鋼。在一個(gè)實(shí)施方式中，公開了一種物理氣相沉積裝置。該裝置包括在下降位 置和提升位置之間可移動(dòng)的陰影框架、至少部分覆在陰影框架上的頂護(hù)板，以 及與所述頂護(hù)板耦接的冷卻歧管，其中冷卻歧管控制頂護(hù)板的溫度。該頂護(hù)板 和該冷卻歧管可以是一整體。在另一實(shí)施方式中，公開了一種物理氣相沉積裝置。該裝置包括腔室、設(shè) 置在腔室中并在下降位置和提升位置之間可移動(dòng)的基座、設(shè)置以當(dāng)基座在提升 位置時(shí)隔離基座外圍的陰影框架，其中該陰影框架在下降位置和提升位置之間 可移動(dòng)，以及設(shè)置以隔離至少部分陰影框架的頂護(hù)板，其中該頂護(hù)板是冷卻的。在另一實(shí)施方式中，公開了一種處理襯底的方法。該方法包括在處理腔室 內(nèi)的基座上放置靶材，其中所述處理腔室包括防護(hù)基座邊緣不被沉積的陰影框 架和防護(hù)陰影框架不被沉積并隔離來自靶材到襯底上以在襯底上沉積層的濺 射材料的頂護(hù)板。在另一實(shí)施方式中，公開了一種物理氣相沉積方法。該方法包括在腔室內(nèi) 的基座上放置襯底，該基座在提升位置和下降位置之間可移動(dòng)，該腔室包括在 提升位置和下降位置之間可移動(dòng)的陰影框架和頂護(hù)板，其中頂護(hù)板至少部分隔 離陰影框架；提升基座和陰影框架至處理位置；以及在襯底上沉積材料，其中 頂護(hù)板減少在陰影框架上的沉積量。
在另一實(shí)施方式中，公開了一種防護(hù)套件。該套件包括歧管架；與歧管架 耦接的冷卻歧管，其中冷卻管道與冷卻歧管耦接；與冷卻歧管耦接的頂護(hù)板， 其中頂護(hù)板具有小于冷卻歧管內(nèi)寬度的內(nèi)寬度；以及與冷卻歧管耦接的下護(hù) 板，其中該下護(hù)板具有大于頂護(hù)板內(nèi)寬度但是小于冷卻歧管內(nèi)寬度的內(nèi)寬度。


因此為了更詳細(xì)地理解上述的本實(shí)用新型的特征，可參照附圖中示出的實(shí) 施方式對以上的簡要概括的本實(shí)用新型進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。然而，應(yīng)該理解 附圖僅示出了本實(shí)用新型的典型實(shí)施方式，因此不應(yīng)理解為對本實(shí)用新型范圍 的限定，因?yàn)楸緦?shí)用新型可以允許其他等效的實(shí)施方式。圖1為根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式在提升位置具有基座的裝置的示 意圖；圖2是在下降位置具有基座的圖1的裝置示意圖；圖3是在提升位置具有基座的圖1的頂護(hù)板的近視圖；圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的PVD腔室的底截面的剖視圖；為了便于理解，盡可能使用同一附圖標(biāo)記表示附圖中共有的同一元件。應(yīng)該理解在一個(gè)實(shí)施方式中公開的元件可有利地應(yīng)用于另一實(shí)施方式中而不再特定敘述。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型主要包括用于防護(hù)PVD腔室內(nèi)的陰影框架的頂護(hù)板。該頂護(hù) 板可保持在固定位置并至少部分防護(hù)該陰影框架以減少在處理期間可在該陰 影框架上沉積的材料量?？衫鋮s該頂護(hù)板以減少在處理和/或在停機(jī)時(shí)間期間 該頂護(hù)板和陰影框架溫度變化量。圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的PVD裝置的示意圖。裝置100 包括由粘接材料120結(jié)合到背板118的靶材116。靶材116相對于腔室134內(nèi) 的基座102設(shè)置。冷卻管道142可設(shè)置在背板118中以提供整個(gè)靶材116上的 均勻溫度。暗區(qū)護(hù)板114圍繞靶材116?？稍诒嘲搴竺嬖O(shè)置磁控管(未示出)。為了有助于在整個(gè)襯底上提供均勻的濺射沉積，在靶材116和襯底(未示
出)之間可設(shè)置陽極126。陽極126由錨支架130安裝，其中由陽極護(hù)板128 隔離沉積。陽極126提供與靶材116相反的電荷，使得可將帶電粒子吸引到那 里，而不是吸引到一般位于接地電勢的腔室壁136。通過在靶材116和襯底之間提供陽極，等離子體將更加均勻，其將有助于沉積。在濺射期間，可在包括壁136的腔室134的暴露區(qū)域上沉積材料。為了減 少在腔室壁136上的沉積，可在腔室134中設(shè)置腔室護(hù)板112以從沉積材料隔 離壁136。為了清洗或者替換隨需要可移除腔室護(hù)板112。腔室護(hù)板112可減 少腔室停機(jī)時(shí)間，原因在于移除或替換腔室護(hù)板112可比清洗腔室壁136進(jìn)行 的更快。還可以在沒有被襯底覆蓋的基座102的區(qū)域上沉積材料。為了減少在基座 102上沉積，可設(shè)置陰影框架104以覆蓋基座102的暴露區(qū)域。該陰影框架104 沒有附接到基座102。當(dāng)基座102在下降位置時(shí)(參見圖2)陰影框架104將 設(shè)置在下護(hù)板124上。當(dāng)襯底進(jìn)入腔室134時(shí)，基座在下降位置?；迦氲角皇?34內(nèi)并放置 在升降桿140上，該升降桿140通過基座102內(nèi)的孔138。基座102提升以接 觸襯底，升降桿140下降。 一旦襯底在基座102上，基座102繼續(xù)提升至處理 位置。在到處理位置的途中，基座102遇到陰影框架104，其設(shè)置在下護(hù)板124 上。然后通過陰影框架升降桿IIO從下降位置提升該陰影框架104至處理位置， 其中該陰影框架升降桿110設(shè)置在基座102上。當(dāng)基座102在處理位置時(shí)，陰 影框架104也位于處理位置(參見圖3)。陰影框架104將減少可在基座102 上沉積的量并允許在襯底上的未沉積區(qū)域以達(dá)到每個(gè)工藝需求。隨著陰影框架104在下降位置和提升位置之間移動(dòng)，在陰影框架104上沉 積的材料可剝落。剝落的材料可污染襯底。在處理期間及之后的溫度變化還將 有助于剝落。由于在處理期間溫度發(fā)生變化，由于等離子體將提高陰影框架 104，但是當(dāng)完成處理并且等離子體不存在時(shí)溫度將下降。加熱和冷卻可引起 陰影框架104膨脹和收縮。沿著陰影框架104的移動(dòng)，膨脹和收縮可使陰影框 架104剝落。為了減少從陰影框架104的剝落，可使用頂護(hù)板106。頂護(hù)板106通過至 少部分隔離陰影框架104而減少在陰影框架104上的沉積量。頂護(hù)板106固定 在腔室134內(nèi)。可利用冷卻歧管108控制頂護(hù)板106的溫度。冷卻歧管108 控制頂護(hù)板106的溫度以減少在處理期間及之后發(fā)生的任何膨脹和收縮。通過 控制頂護(hù)板106的溫度并因此減少頂護(hù)板106的膨脹和收縮，可減少頂護(hù)板 106的剝落。另外，還由于陰影框架104接近頂護(hù)板106，冷卻頂護(hù)板106可 控制陰影框架104的溫度。位于冷卻歧管108內(nèi)的冷卻管道122將冷卻液體輸送至冷卻歧管108。冷 卻管道122經(jīng)過冷卻歧管108而循環(huán)冷卻液體。冷卻液體可以是任意常規(guī)公知 的冷卻液體。冷卻歧管108由腔室134內(nèi)的歧管架132支撐。通過本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 熟知的任意常規(guī)連接裝置，將歧管架132耦接到腔室134。在一個(gè)實(shí)施方式中， 冷卻歧管108與歧管架132耦接，并且下護(hù)板124、腔室護(hù)板112和頂護(hù)板106 都與冷卻歧管108耦接。通過本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟知的任意常規(guī)連接裝置， 可以將下護(hù)板124、腔室護(hù)板112和頂護(hù)板106都耦接到冷卻歧管108。在一 個(gè)實(shí)施方式中，連接裝置包括螺釘。在另一實(shí)施方式中，連接裝置包括帶螺帽 螺栓裝置。在又一實(shí)施方式中，冷卻歧管108與歧管架132、下護(hù)板124、頂 護(hù)板106和腔室護(hù)板112的至少其中之一是執(zhí)行每個(gè)功能的一體。圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的裝置400的底截面的剖視圖。裝 置400具有靶材和移除的背板。該裝置包括圍繞處理區(qū)域的腔室壁408。在裝 置400內(nèi)是基座410，通過該基座升降桿402可提升以接觸進(jìn)入的襯底。內(nèi)腔 室壁408可由腔室護(hù)板406排滿。頂護(hù)板404減少在陰影框架上的沉積。陰影 框架(未示出)保護(hù)基座410邊緣不被沉積。在圖4所示的實(shí)施方式中，頂護(hù) 板404隔離陰影框架不被沉積。雖然前述針對本實(shí)用新型的實(shí)施方式，但是在不脫離其基本范圍的情況 下，本實(shí)用新型可設(shè)計(jì)為本實(shí)用新型其它和進(jìn)一步的實(shí)施方式，并且本實(shí)用新 型的范圍由以下的權(quán)利要求書所確
權(quán)利要求1. 一種物理氣相沉積裝置，其特征在于，包含在下降位置和提升位置之間可移動(dòng)的陰影框架；至少部分覆在所述陰影框架之上的頂護(hù)板；以及與所述頂護(hù)板耦接的冷卻歧管，其中所述冷卻歧管控制所述頂護(hù)板的所述溫度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述頂護(hù)板和所述冷卻歧管是一整體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述冷卻歧管是水冷卻的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括 與所述裝置耦接的歧管架，其中所述冷卻歧管與所述歧管架耦接；以及 與所述冷卻歧管耦接的下護(hù)板，其中當(dāng)所述陰影框架在下降位置時(shí)所述陰影框架設(shè)置在所述下護(hù)板上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，還包括 在所述歧管架和所述冷卻歧管之間耦接的冷卻管道。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，在所述冷卻歧管和所述頂 護(hù)板之間耦接所述下護(hù)板。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括 在所述冷卻歧管內(nèi)的冷卻管道。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述頂護(hù)板的材料包括鋁 或不銹鋼。
9. 一種物理氣相沉積裝置，其特征在于，包括 腔室；基座，其設(shè)置在所述腔室中并在提升位置和下降位置之間可移動(dòng)； 陰影框架，當(dāng)所述基座在提升位置時(shí)設(shè)置所述陰影框架以隔離所述基座的 外圍，所述陰影框架在提升位置和下降位置之間可移動(dòng)；以及設(shè)置以隔離所述陰影框架的至少一部分的頂護(hù)板，其中所述頂護(hù)板是冷卻的。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，還包括 與所述頂護(hù)板耦接的冷卻歧管，其中所述冷卻歧管冷卻所述頂護(hù)板； 與所述冷卻歧管耦接的下護(hù)板，其中當(dāng)在所述下降位置時(shí)所述陰影框架設(shè) 置在所述下護(hù)板上；以及與所述冷卻歧管耦接的歧管架。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的裝置，其特征在于，所述頂護(hù)板、所述下護(hù) 板和所述歧管架的至少其中之一與所述冷卻歧管是一整體。
12. —種防護(hù)套件，其特征在于，包括-歧管架；與所述歧管架耦接的冷卻歧管，其中在所述冷卻歧管內(nèi)耦接冷卻管道； 與所述冷卻歧管耦接的頂護(hù)板，其中所述頂護(hù)板具有小于所述冷卻歧管內(nèi)寬度的內(nèi)寬度；以及與所述冷卻歧管耦接的下護(hù)板，其中所述下護(hù)板具有一內(nèi)寬度，該內(nèi)寬度大于所述頂護(hù)板的內(nèi)寬度，但是小于所述冷卻歧管的內(nèi)寬度。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的防護(hù)套件，其特征在于，所述頂護(hù)板、所述 下護(hù)板和所述歧管架的至少其中之一與所述冷卻歧管是一整體。
專利摘要本實(shí)用新型主要包括用于減少PVD腔室內(nèi)剝落的一種物理氣相沉積裝置及與其相關(guān)的防護(hù)套件。在一個(gè)實(shí)施方式中，公開了一種防護(hù)套件。該套件包括歧管架；與歧管架耦接的冷卻歧管，其中冷卻管道與冷卻歧管耦接；與冷卻歧管耦接的頂護(hù)板，其中頂護(hù)板具有小于冷卻歧管內(nèi)寬度的內(nèi)寬度；以及與冷卻歧管耦接的下護(hù)板，其中該下護(hù)板具有大于頂護(hù)板內(nèi)寬度但是小于冷卻歧管內(nèi)寬度的內(nèi)寬度。該頂護(hù)板可保持在固定位置并至少部分防護(hù)該陰影框架以減少在處理期間可能在該陰影框架上沉積的材料量?？衫鋮s該頂護(hù)板以在處理和/或在停機(jī)時(shí)間期間減少該頂護(hù)板和陰影框架溫度變化量。
文檔編號(hào)C23C14/50GK201214679SQ200720150349
公開日2009年4月1日 申請日期2007年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月26日
發(fā)明者布拉德利·O·斯廷森, 希恩·米赫·胡·勒, 稻川誠, 細(xì)川昭弘 申請人:應(yīng)用材料股份有限公司