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公開番号2025100301
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2024096094
出願日2024-06-13
発明の名称PVD装置及び方法
出願人エスピーティーエステクノロジーズリミティド
代理人弁理士法人YKI国際特許事務所
主分類C23C 14/34 20060101AFI20250626BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】PVD堆積における厚み均一度改善手法が求められている。
【解決手段】本発明により提供される物理気相堆積(PVD)装置は、PVDチャンバと、ターゲットと、その上で基板を支持可能な上表面を有する可回転な上側部分、並びに静止している下側部分、を備え前掲のチャンバ内にある基板支持器と、あるRF電力を有するRF信号を下側部分に供給するよう構成されたRF源と、そのチャンバ内でPVDプロセスが実行されているときに上側部分を回転させる装置と、を備え、下側部分に供給されるRF電力が上側部分に容量結合されるよう上側部分と下側部分とが離間されているものである。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
物理気相堆積（ＰＶＤ）装置であって、
ＰＶＤチャンバと、
ターゲットと、
その上で基板を支持可能な上表面を有する可回転な上側部分、並びに静止している下側部分、を備え前記チャンバ内にある基板支持器と、
あるＲＦ電力を有するＲＦ信号を前記下側部分に供給するよう構成されたＲＦ源と、
前記チャンバ内でＰＶＤプロセスが実行されているときに前記上側部分を回転させる装置と、
を備え、前記下側部分に供給されるＲＦ電力が前記上側部分に容量結合されるよう前記上側部分と前記下側部分とが離間されている装置。
続きを表示（約 780 文字）【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、３ｍｍ未満の間隙で以て前記上側部分と前記下側部分とが離間されている装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置であって、０．５～１．５ｍｍの範囲内の間隙で以て前記上側部分と前記下側部分とが離間されている装置。
【請求項４】
請求項１～３のうち何れか一項に記載の装置であって、前記上側部分が複数個の非導電性ベアリング上に位置し、それらベアリングが更に前記下側部分と接触している装置。
【請求項５】
請求項１～４のうち何れか一項に記載の装置であって、前記上側部分回転装置が、可回転シャフトに結合された回転運動源を備え、その可回転シャフトが前記上側部分と可駆動連結されている装置。
【請求項６】
請求項１～５のうち何れか一項に記載の装置であって、前記基板支持器の前記下側部分が、前記上側部分から離間されたプラットフォーム部分を備える装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置であって、前記プラットフォーム部分が支持ステムにより支持される装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置であって、前記上側部分回転装置が、可回転シャフトに結合された回転運動源を備え、その可回転シャフトが前記上側部分と可駆動連結されており、その可回転シャフトが前記支持ステム内に延びている装置。
【請求項９】
請求項１～８のうち何れか一項に記載の装置であって、前記下側部分が誘電性ブレイク構造により前記チャンバから電気的に分離されている装置。
【請求項１０】
請求項１～９のうち何れか一項に記載の装置であって、更に、前記基板支持器の前記上側部分の周辺を囲む上シースを備える装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は物理気相堆積（ＰＶＤ）装置に関する。本発明は、関連するＰＶＤ実行方法にも関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
物理気相堆積（ＰＶＤ）は、マイクロエレクトロニクス及び関連産業にて用いられる高純度薄膜、例えば金属や誘電体のそれの堆積に、広く用いられている。典型的なＰＶＤプロセスは、不活性ガス例えばＡｒが存する真空チャンバ内で低圧にて行われ、ターゲットカソード・アノード間に電位差を付与することでターゲット素材を基板上へとスパッタリングさせるものである。正帯電しているＡｒ
＋
イオンがそのターゲットに引き寄せられ、そのターゲットから素材が「スパッタリング」される。基板例えば円形シリコンウェハをそのターゲット付近に配置することで、そのスパッタリング素材のうち幾ばくかをその基板上に堆積させる。
【０００３】
マイクロエレクトロニクス産業では、複数個の工程を特定手順に従い行うことができる統合プラットフォーム内に、ＰＶＤモジュールが組み込まれる。こうしたプラットフォームは「クラスタツール」として周知である。この種のプラットフォームでは、複数個のモジュールが中央の輸送モジュールの周りにあるので、真空ロボットによって、基板をそれらプロセスモジュール間で移動させることができる。それらプロセスモジュールを、１個又は複数個のＰＶＤモジュール（潜在的には別々のターゲットが利用されるそれ）が備わるものとすること、及び／又は、予熱チャンバ、エッチングチャンバ及び化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバが備わるものとすることができよう。基板は、ロードロック又は真空カセットエレベータ（ＶＣＥ）を通じ輸送モジュールの内外へと輸送される。
【０００４】
必要なことは、そのＰＶＤモジュールにより、そのターゲットの全寿命に亘り固定仕様に合致する膜が生産されることと、ターゲットが変更されたときもその膜仕様に合致させ続けることである。制御必須な特性には、膜厚、欠陥率、応力、抵抗率、テキスチャ更には合金組成がある。結局、膜仕様はデバイス特有となろう。ウェハ横断的な薄膜厚均一度、即ちウェハ内（ＷＩＷ）でのそれが、ＰＶＤシステムに係る最重要指標の一つであり、その所以は、ホモジニアス膜厚の不要変動がもとで不備なデバイス性能が生じかねないことにある。通常は、標準偏差と関連する％１シグマ（即ち％１σ）均一度指標により、これを最善表現することができる。この指標は、往々にしてＷＩＷ不均一度と呼ばれ、百分率で以て表記される。理想的なケースでは堆積膜厚がウェハ表面上の全点で等しくなろう（０なる％１σが理想的である）。厚み計測はウェハ表面を径方向横断するよう、ひいては中心点及び３個の等間隔配置同心円をなして４９個の点が並ぶように実施する。通常は、ウェハ厚をそれら４９個の点各々にて計測し、５ｍｍ未満の縁部除外（ＥＥ）ゾーンを除くウェハの全エリアのうちの等部分を各点により代表させる。
【０００５】
従来の堆積テクノロジでは、％１σが０．５以上となる堆積ＷＩＷホモジニティ偏差が発生する。これは、部分的には、全面的に径対称なＰＶＤチャンバの実際的設計困難性、チャンバ全体寸法に対する制約、並びに主幹的チャンバ構成部材における公差の累積、等といった要因に起因している。
【０００６】
ＰＶＤシステムでは、通常、ターゲットアセンブリの真向かいにあるウェハ支持器上にウェハが載置される。堆積均一度を大きく左右するものに、ターゲット幅及びマグネトロンの設計、ターゲットからの放出素材の分布の制御、並びにウェハ表面に到来するイオン束の平行化をもたらしうるターゲット対ウェハ間隔がある。ターゲット対ウェハ間隔を大きくすることで均一度改善を達成できるが、その代償として堆積速度が低下する。ＭＲＡＭ等で要望されている多層堆積手順では、極薄膜（即ち数ｎｍ厚の膜）に関し均一度改善を達成すべくオフ軸回転ウェハ支持器が提案されている。しかしながら、これはチャンバの大型化とハードウェアの複雑化及び堆積速度の低下をもたらすものであり、より従来的なＰＶＤ堆積には相応しくない。更なる問題は、回転部分に対する良好なＲＦ結合を達成することが、非常に難しいことである。回転型ウェハ支持器を利用する従来システムは、このように、ＲＦバイアスを基板支持器に印加することが必要な類のＰＶＤプロセスでは、とりわけ問題含みである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０２１－０７３３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そのため、ＰＶＤ堆積における新規な厚み均一度改善手法が求められている。堆積速度を損ねることなく且つＰＶＤチャンバの基本幾何形状を変えることなく、これを達成することが望ましい。効果的且つ高信頼な基板バイアス電圧を維持しつつこれを達成することが望ましい。効果的且つ高信頼な温度制御を維持しつつこれを達成することが望ましい。本発明では、その実施形態のうち少なくとも幾つかに従い、上述した諸問題、期待及び要請に対処する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１態様により提供されるのは、物理気相堆積（ＰＶＤ）装置であって、
ＰＶＤチャンバと、
ターゲットと、
その上で基板を支持可能な上表面を有する可回転な上側部分、並びに静止している下側部分、を備えそのチャンバ内にある基板支持器と、
あるＲＦ電力を有するＲＦ信号を下側部分に供給するよう構成されたＲＦ源と、
そのチャンバ内でＰＶＤプロセスが実行されているときに上側部分を回転させる装置と、
を備え、下側部分に供給されるＲＦ電力が上側部分に容量結合されるよう上側部分と下側部分とが離間されている装置である。
【００１０】
この手法では、静止している下側部分とのＲＦ結合を維持しつつ、上側部分上の基板の回転によって、基板厚均一度の改善が達成される。驚異的なことに、判明しているところによれば秀逸な熱結合をも達成できるので、有益なことに上側部分の温度を速やかに制御することができる。基板支持器はコンパクトなアセンブリ構造として実現することができ、チャンバ内部の付加的修正は全く必要でない。チャンバ内プロセス条件が変わらないので、これによりプロセス実施がより効率的なものとなる。
（【００１１】以降は省略されています）

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