JP3969755B2 - 真空チャンバ用シ−ルドの構成 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本出願は、 Demaray等により１９９４年４月２６日に出願された出願番号 08/236,715 の一部継続出願である。
【０００２】
本発明は、真空プロセスチャンバ、特には大型基板上へ材料をスパッター堆積させるためのＰＶＤ（物理的蒸着−スパッタリング）チャンバで使用するシ−ルドつまりライニングの構造と利用に関する。
【０００３】
【従来の技術】
通常の基板処理、特にはＰＶＤ（スパッタリング）での基板処理においては、プロセスチャンバ内に存在する粒子および生成される粒子は処理中の基板を汚染したり破壊したりする傾向がある。このような粒子（「自由」粒子としても知られる）は、処理中の基板上へ到達すると、基板の狭い一部の領域を汚染するが、基板を打ち抜いて別々のチップにした際にその一部の領域を廃棄することができる。しかしながら、大型基板を単品（例えば、フラットパネルデイスプレイ）として引き続き使用しようとする場合、ひとつの欠陥によりそのユニット全体が不良になってしまう。
【０００４】
汚染粒子の発生源はいくつかある。チャンバ内の浄化が不完全、つまり不備であるとチャンバ内に粒子が残留し、汚染が引き起こされる。しかし、プロセスチャンバが清浄であっても、スパッタリングプロセス中に汚染物質は発生する可能性があり、発生もする。ひとつのタイプの汚染粒子は、堆積を意図した基板以外のプロセスチャンバ表面上に堆積したスパッター堆積材料が元となり、続いて、最初に堆積した真空プロセスチャンバ内側の位置から離脱する（剥離する、あるいは脱落する）。これらの粒子は、スパッタリングプロセス中は熱くなっているが、その後周囲の表面と接触して、冷却された多分子サイズのスパッタ−堆積材料から成るスペック（汚点）であって、通常は冷えている。しかし、（２５０℃から４００℃の高温で）スパッタされる既に熱い基板へ自由に付着してスパッター堆積する分子サイズの熱い材料とは異なり、このとき、冷えたスペック（粒子）は基板上へ到達してその中に埋め込まれる。そのようなスペック（汚点）は欠陥となり、基板が不合となる。
【０００５】
粒子の他の発生源は、高荷電（バイアスされた）タ−ゲットとそれを取り巻く非荷電（接地された）部材との間の電気的放電である。この放電は、タ−ゲットの端部と取り巻き面（通常は、タ−ゲットを囲み、「ダ−ク空間リングあるいはダ−ク空間溝」として公知の、タ−ゲット近傍の空間に突出するシ−ルド）との間のＰＶＤプロセスチャンバ内で発生する。隣接部材間の放電は、ほとんどの場合、局部的な激しい温度スパイクを発生し、スパ−クを放つ材料の一方もしくは両方の分子を放出する。この放出された分子が基板上へ沈降すると、それらの分子は、運が良ければ、わずかではあるが許容できる被覆パタ−ンの異常を発生させ、最悪の場合、粒子が異性材料であれば基板は汚染され、不合格としなければならなくなるであろう。
【０００６】
ＰＶＤプロセスチャンバ内で、スパッタ−材料を含むタ−ゲットは、ほぼ平坦であり、スパッタ−堆積すべき基板と平行に置かれる。スパッタリングはプロセスチャンバ内におけるガス（例えば、アルゴン）分子のイオン化が係わる。ガス分子は電気的バイアス、通常はＤＣバイアスにより電気的にイオン化される。ひとたびイオン化されると、正イオンは負にバイアスされたタ−ゲットに衝突し、タ−ゲット材料を分子サイズの弾道粒子としてチャンバ内へ放出する。真空チャンバの希薄化された（rarified）真空雰囲気中で、タ−ゲット分子は、少ししか離れていないところにあるスパッタ−堆積すべき基板に到達するまでほとんど障害もなく運動する。
【０００７】
このスパッタリングによって、基板はその処理毎に所望するよう被覆されるが、スパッタ−されるタ−ゲット材料はタ−ゲットからあらゆる方向に放射されるので基板を取り巻くプロセスチャンバ内の面（例えば、シャドウフレ−ム、チャンバシ−ルド）もスパッタ−堆積材料で被覆される傾向がある。というのは、２５０℃から４００℃となっているスパッタ−堆積材料とは異なり、これら取り巻き面は普通、初めは冷えていて、つまり室温であり、接触するとスパッタ−堆積材料は、基板を取り巻くプロセスチャンバ面の低い温度まで急速に冷えるからである。高温スパッタ−堆積材料と基板を取り巻く冷えたチャンバ面との間の初期の接触と付着は２つの材料間に接触領域を形成する。スパッタ−堆積材料は冷却するにつれてチャンバの冷えた内側面上で収縮する傾向がある。初期の接触領域における両材料間の付着により新たなスパッタ−堆積材料の収縮は制限を受ける。（プロセスチャンバ内側の被覆された領域が次第に大きくなる結果）スパッタ−堆積材料内の張力が増加すると、結局、一部のスパッタ−堆積材料はチャンバ面から剥離する。スパッタ−堆積材料がチャンバ面から剥離する都度、汚染に寄与するもう一つの粒子を生成する。この問題を認識して、ＰＶＤチャンバはプロセスチャンバ用ライニングとして作用する「シ−ルド」部材を設けて製作される。シャドウフレ−ムとシ−ルド（まとめて「シ−ルド」という）は、実質的にスパッタ−されるタ−ゲット端部と堆積しようとする基板との間のプロセスチャンバ内側をライニングする。そして、スパッタ−堆積材料はチャンバ壁内側ではなく「シ−ルド」の内側を被覆する。次に、「シ−ルド」は、容易に取り外せて清掃あるいは交換が可能であり、それによって、プロセスチャンバ壁はイオン化された処理ガスに連続的に曝されて、所定数の処理サイクル後に充分な浄化が必要とされるとき遭遇するであろう、チャンバ壁の損耗を減らす。
【０００８】
しかし、「シ−ルド」を使用する場合であっても、結局は、シ−ルド面上のスパッタリング材料が剥離せずに持ちこたえる「シールド」の容量を超えて堆積すると上記の剥離現象が発生する。ビ−ドブラステイングは、スパッタ−堆積材料と「シ−ルド」面との間の付着を改良するために広く利用されている技術である。ビ−ドブラステイング(bead blasting) によってスパッタ−材料用の表面領域が追加してもたらされ、かつスパッタ−堆積材料と「シ−ルド」の表面との間の効果的な機械的結合がもたらされるので、スパッタ−堆積材料は「シ−ルド」の表面上へ保持され、剥離してプロセスチャンバ内で粒子を生成することはない。
【０００９】
スパッタリングタ−ゲットの端部周りの放電によっても粒子が生成される。放電は、タ−ゲットとその近傍にある接地（または異電圧にバイアス）された部材との間のバイアス電圧が、ターゲットと近傍の接地（または異電圧にバイアス）された部材との間のガス圧とギャップ間隔の乗算積の既知関数より大きいとき誘発される。公知の数値的関連はパッシェン曲線 (Paschen's curve)によって与えられる（この詳細は、図１６を検討する際、以下に記述する。）。
【００１０】
この曲線は、特定ガスに関して、タ−ゲット材料と「ダ−ク空間リング」内の取り巻きシ−ルドとの間の放電誘発条件を示す。バイアスされたタ−ゲットの端部と、シ−ルドのような接地体との間でア−クが飛ぶ。このア−クによって材料からスペック（汚点）が吹き出す。このようなスペックは基板を汚染する可能性があり、汚染もする。
【００１１】
温度変化によるプロセスチャンバ構造体の膨張と収縮は、放電が発生する可能性のある部材間の隙間すなわちクリアランスに影響を及ぼす。詳細には、タ−ゲットと、プロセスチャンバ壁と、シ−ルドとの間の温度差により、タ−ゲットが縮んだりシ−ルドが膨張すると隣接部材間に生ずる隙間の大きさにより放電が発生するように、タ−ゲット端部とタ−ゲット材料に向いたシ−ルド端部との間のダ−ク空間溝の内側端部だけでなく、タ−ゲットを取り囲むダ−ク空間溝の外側端部でもア−クが発生し得る。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
この放電問題の一般的解決策は、放電を阻止するために両部材（つまり、シ−ルドとタ−ゲット）間のクリアランスをパッシェン曲線の下端より下方に維持することである。しかし、処理中、シ−ルドは膨張し、イオン化されたガス粒子とスパッタ−材料に曝されてその温度が上昇するので、シ−ルドとタ−ゲット材料との間に一定のクリアランスを保つことは困難である。液晶デイスプレイ用途でスパッタリングをしているときにクリアランス寸法を所望の範囲に保つことはことさら困難である。この場合、スパッタ−を行う領域は広く（４７０ｍｍ ｘ ３７０ｍｍ）、スパッタ−されるタ−ゲット周縁周りに長くて幅の広いシ−ルド（外側寸法 ６６０ｍｍ ｘ ５７０ｍｍ）が必要になる。寸法が大きいほど熱膨張の違いによる動きが大きくなり、設計対応が困難になる。更に、理論的に、全ての温度で許容し得る仕様で設計が成されている場合であっても、プロセスチャンバ組み付け中のタ−ゲットとシ−ルドとの不整合すなわちズレによって、チャンバの一方側で、放電が発生するクリアランスが生ずる結果、粒子が生成される可能性があり、また生成もされる。スパッタリングがオンオフされる際のエネルギの供給および放出による「シ−ルド」要素の熱サイクルは、スパッター堆積材料と「シ−ルド」体との間の接着結合にとって試練となる。接着の弱いスペックは、熱サイクルの結果、短時間で落下すなわち剥離しプロセスチャンバ内の粒子の問題を悪化させる。
【００１３】
プロセスチャンバ面からのスパッタ−堆積材料の剥離あるいは放電の何れかにによって生成される粒子は、その粒子汚染が半導体製造の歩留まりに影響を及ぼすので受け入れ難い。これらの困難は、スパッタ−される基板製造における歩留まりを高めるために、また不完全な前洗浄工程ではなくスパッタリング工程が原因である粒子汚染を理由とする不合格基板を減らすかなくすために克服されねばならない。
【００１４】
【課題を解決するための手段および作用】
本発明は、「シ−ルド」（シャドウフレ−ムとシ−ルド（または熱シ−ルド））とスパッタ−堆積材料との間の温度を均等化することによって、また、スパッタ−堆積材料と非処理面との間の熱膨張差がほとんどないあるいは全くないように「シ−ルド」の温度を、略スパッタ−堆積材料の温度まで加熱して非処理面に堆積するスパッタ−堆積材料中の不利な引張応力をなくすことによって、上記問題を解決し、克服しあるいは最小化する。
【００１５】
熱シ−ルドの温度は、チャンバプロセスに影響を及ぼすことなくシ−ルドの下側を加熱するように構成された放射ヒ−タ−組立体により制御される。シ−ルドは加熱されて膨張する。タ−ゲット材料もまた、タ−ゲット端部とダ−ク空間リング溝内のシ−ルド端部との間のクリアランスの実際の変化が最小となるように膨張する。
【００１６】
タ−ゲット材料は過熱を防ぐために水のような液体で通常は冷却されているので、スパッタ−堆積材料は、タ−ゲットから発射される際、温度が局部的に２５０℃から４００℃であっても、タ−ゲット材料の全体の、あるいは裏打ちプレ−トが用いられている場合タ−ゲット材料と裏打ちプレ−トの平均温度は５０℃ないし１００℃である。そのために、椅子状の、つまり「ｈ］型断面のシ−ルドが、椅子の前部をチャンバ中央に向けた状態で設けられている。椅子状部の上方背もたれ部分つまり「ｈ］型断面の上方脚部（上方延長部）はシ−ルドの下方被加熱部分から上へ延在し、タ−ゲット周りのダ−ク空間リング溝内に嵌合している。ヒ−タ−に隣接するかあるいは直接対面しているシ−ルドの外側面の温度がほぼ２５０℃ないし３５０℃（ほぼスパッタ−堆積材料の温度）に制御される一方、ヒ−タ−組立体の表面の温度はシ−ルド外側面の温度と所定の関係（例えば、比例関係）となっているので、ヒ−タ−の温度制御は、必要であればより簡単な
（例えば、比例関係）制御関数を用いて行える。
【００１７】
ヒ−タ−組立体は、「ｈ」断面のシートの下、すなわち下部アーチの内側に配置するのが望ましい。シールド温度は均一であるのが理想的であるが、実際には、シールドの断面形状の上端の温度はヒーターの近傍の温度とは多少異なる。シールドおよびプロセスチャンバが相互に正しく整列したときのターゲット材料およびシールドの温度差および正しい整列の予測ができれば、スパッタリングプロセス中に経験する可能性のある全温度範囲にわたってアーク発生の可能性は低くなる。
【００１８】
シールドとターゲットのダ−ク空間リングとの間の整列を維持するため、シールドの周縁に一連の４個の横方向に延在するナイフエッジ支持体が設けてある。ナイフエッジの軸はシールドの中心（また、プロセスチャンバのほぼ中心）に向かって延びている。シールドとプロセスチャンバ壁との間の温度差による何らかの動きは、軸がシールドの中心で交差するこれらナイフエッジ支持体を用いてチャンバの中心から自動的に均等化される。
【００１９】
シールド温度に対するヒ−タ−組立体の効果を改善するため、シールドの内面（底面）には（ビードブラストまたは酸化）処理を施して放射係数を高め、外面（上面）には（好ましくは研磨）処理を施して放射係数を低くしてある。ヒ−タ−組立体に面するシールドの底面の放射率が高いことにより、シールド部材は （真空雰囲気における主要な熱伝達モードである）放射（輻射）によって容易に熱エネルギを吸収する。シールドの上面の放射係数が低いことにより、放射によるシールド材料の熱エネルギの吸収および放出が最小になる。このような配置により、シールド材料の温度はヒ−タ−組立体からの熱エネルギ入力の変化によって容易に影響を受け、シールドの上面からの放射によるゲインまたはロスは多くない。
【００２０】
シールドの研磨された上面は、水分除去という追加の利点をもたらす。プロセスチャンバが大気条件に暴露されたとき容易にプロセスチャンバの内面に付着する水分は、シールド面がスムーズであると、高真空下においてはシールド面から急速に蒸発する。そのことにより、同じ真空ポンプ装置を使用したとき、研磨した内面を用いる方が、シールド面を粗仕上げのままにしておくよりもはるかに急速に高真空が得られる。
【００２１】
いくつかの場合に、シールドに水分やその他の揮発可能物質が付着していないか確かめる必要がある。次に、プロセスチャンバの冷たい表面に付着する傾向があり、プロセスチャンバ内の高真空吸引を妨げたり遅らせたりする水分や望ましくない揮発性物質の乾燥（bake-out）を促進するため、プロセスチャンバ内のシールドの温度を約４５０゜に上げる。シールド面を研磨することにより、乾燥時間（もし必要であったとしても）が短縮される。
【００２２】
本発明の他の構成においては、第２シールドの「ｈ」形断面は、第２シールドの「ｈ」形断面の中間脚の端からチャンバの中心に向かって延びるほぼ水平のフランジを含む。Ｚ形のシャドウフレームがシールドのフランジからスパッタリングペデスタルの縁を越えて延在し（スパッタリングペデスタルエプロンに入れ代わり）その縁は水平フランジを備え、水平フランジはチャンバの中心から外に向かって延び、プロセスチャンバ内の所定位置に置かれたとき、Ｚ形シャドウフレームの水平フランジがシールドの水平フランジを越えて延在するように成されている。しかし、組立て時の不整合を除去しチャンバの中心から全方向への均一な膨張を確保するため、第２シールドの水平で中心的に延在するフランジは一連の２個のナイフエッジ突起を含み、それらのエッジは（前記の）シールドを支持するナイフエッジ特徴と同様に、２つの軸に沿って整列している。同様に、Ｚ形シャドウフレームの外に向かって延在する水平フランジは、第２シールドの水平フランジに接合し支持されるナイフエッジ受け溝を含む。
【００２３】
スパッタリングプロセス中に受ける熱エネルギがないときの、Ｚ形シャドウフレームと第２シールドとの間の温度差を小さくするため（シャドウフレームはスパッタされる基板にごく近いので、スパッタリングプロセス中に大量の熱を受ける）、Ｚ形シャドウフレームおよび第２シールドの相対する面の水平ストリップは高い放射係数を有する。第２シールドを加熱すると第２シールドの温度が上昇し、第２シールドの外側の放射率の高い水平ストリップ領域は放射としての熱エネルギを放出する。シールドの外面の水平ストリップ領域は一般にＺ形シャドウフレームの外面の同様に放射率の高い水平ストリップ領域に面しているので、シャドウフレームは、第２シールドからシャドウフレームの高放射率ストリップ領域へ放射される熱エネルギを、容易に吸収する。そのことよって、スパッタリングプロセスからのエネルギがないとき、Ｚ形シャドウフレームは加熱されてその冷却（熱サイクルの範囲）を最小にする。そのことによってそのようなＺ形シャドウフレームからの粒子の剥離のリスクが減少する。
【００２４】
前記各技術および構成は、真空吸引中のプロセスチャンバ内の水分除去の促進という利点をもたらし、あるいは処理自体によって粒子が発生する可能性のある処理条件による粒子発生を低減または解消するのに役立つ。
【００２５】
【実施例】
ここに述べる本発明によるプロセスチャンバシールドの構成は、従来技術の欠点の全てではないにしても、それらの多くを克服する。
【００２６】
図１は一般的にＰＶＤスパッタリングプロセスチャンバに係わる部材の分解図である。更に詳細は、１９９４年４月２９日に Demaray等が出願した米国特許出願 08/236,715 に述べられている。プロセスチャンバ壁３１およびスリットバルブ３２を有するプロセスチャンバ３０が、ゲートバルブ３５および極低温真空ポンプ組立体３６に至るフレーム３４の上に支持されている。プロセスチャンバ３０は、フィンプレート４２の上に支持されたサセプタすなわちスパッタリングペデスタル３８を含む。スパッタリングペデスタル３８ハスパッタリングペデスタルエプロン４０により取り囲まれている。（図１には示さない）基板がスパッタリングペデスタル３８上に支持されると、スパッター堆積材料が基板の縁や裏側に堆積しないように、処理中、基板の縁をシャドウフレーム４４でカバーする。サセプタペデスタル３８上に支持された基板は、絶縁リング５０および下部外側絶縁部材５２によってプロセスチャンバ３０の上部フランジ上に支持されたターゲットあるいはタ−ゲット組立体５４に面する。シールド（またはシールド組立体）４６がスパッタリングペデスタル３８を取り囲み、ターゲット５４に近接して延在する。ターゲット組立体５４の上側はその周縁が頂部カバー５８を支持する上部絶縁体５６によってカバーされ、両者はキャップの役目を果たし、磁気ドライブ組立体（図示せず）を収容する。
【００２７】
頂部カバー５８は水などの冷却流体を含むことが多く、この冷却流体はターゲット組立体５４の裏側を冷却するため、カバーを貫通してパイプで送られる。その他の構成においては、必要な冷却を行うため、ターゲット組立体中の通路に流体を通してターゲット組立体５４を冷却する。ここに示した構造の上部カバー５８は持ち上げハンドル６０によってヒンジ６２，６３を中心としてスイングするように持ち上げることができるが、そのとき、上部カバーの開きは、ヒンジ付きプロセスチャンバ３０の片側または両側でキャップ６２（ミスプリント）とフレーム３４との間を結ぶひとつ以上のの加圧ガスゲ−ト補助ラム６４によって補助される。
【００２８】
図２は図１の分解図に示したものを組み立てたプロセスチャンバ３０の断面図である。図２の左側面拡大図が図３である。（これの別構造を、後に述べる図２０に示す）。図２の左側に見られるように、プロセスチャンバ３０は、下部外側絶縁部材５２に取り囲まれた絶縁リング５０を支持し、両者はターゲット組立体５４を支持する。ターゲット組立体５４は図２に示したように中実でも、あるいは冷却用の流体通路を貫通させてもよい。ターゲット組立体５４は図示したように一体でも、あるいはターゲット組立体５４は（図２０に示したように）ひとつの別部材をひとつの異なる材料から成るターゲット裏打ちプレートに半田づけまたは他の手段で接着してもよい。高価な材料をターゲットとして用いる必要がしばしば生じるが、それらはターゲット裏打ちプレートには適していない。例えば、インジウム−錫−酸化物（ＩＴＯ）はしばしばターゲット材料として用いられるが、チタン、アルミ、または銅が裏打ち材料として用いられる。その理由は、それらの材料は熱と電気の導体であり、ＩＴＯなしでは類似構造が現在実現できない高温強度を提供できるからである。
【００２９】
電気的にバイアスをかけられたターゲット組立体５４は、下部外側絶縁体５２および上部外側絶縁体５６によってカバーされ、外部に対して絶縁されている。上部カバー５８はひとつのチャンバを形成し、その中に液体を入れてターゲット組立体５４の裏側を冷却し、あるいはその中で真空吸引を行ってプロセスチャンバと同じ圧力にすることもできる。普通は上部カバー内に設けられる線走査マグネット担体５９は、スパッタリングプロセスを補助し、ターゲット材料の不均一腐食によって生じる廃棄物（waste ）を低減する。
【００３０】
基板６６はスパッタリングペデスタル３８上に支持される。スパッタリングペデスタル３８の縁はスパッタリングペデスタルエプロン４０によってカバーされる一方、基板６６の縁はシャドウフレーム４４によってカバーされる。
【００３１】
スパッタリングペデスタル３８が破線３８ａで示した所定位置に降ろされた後、ロボットパドル（図示しない）はスリットバルブ３２を介して基板６６をプロセスチャンバ内の所定位置に移動させる。次に上昇組立体６８が基板６６をロボットパドルから持ち上げると、ロボットパドルが引き下がる。次にスパッタリングペデスタル３８が上昇し、基板６６に係合して、それとシャドウフレーム４４とを処理位置へと持ち上げる。アンローディングはこの逆の順序で行う。
【００３２】
スパッタリングペデスタル３８、エプロン４０、および（上述の）基板サポート組立体のシャドウフレーム４４の周囲は椅子状すなわち「ｈ」形断面を有するシールド４６によって取り囲まれている。シールド４６は、プロセスチャンバ内においてスパッタリングターゲットおよびスパッタされる基板との間のライニングの役割を果たす。シールドの断面形状は椅子状すなわち「ｈ」形であって、椅子の前側がプロセスチャンバの中心に面し、ターゲットが上部に隣接し、ヒーターが両脚の間にある。シールド４６の椅子状断面の下側は一般的にヒーター組立体に近接しかつ曝されており、ヒーター組立体は１個または複数のヒーターユニットから成る（図２、１３、２０にはヒーターユニット７６のみを示した）。シールド４６は、一連のナイフエッジ式支持シリンダ（８４のような）を保持するプロセスチャンバの壁３１のレッジ（棚状部分）から支持されている。
【００３３】
図４、図５および図６はシールド４６の平面図、正面図および側面図である。シールド４６はシールド真直部４７およびシールドコーナー部４９を含み、内部を破線で示した図面から分かるように、先に述べたような椅子状の「ｈ」形断面に形成されている。真直部４７およびコーナー部４９は電子ビーム溶接によって溶接合体されている。シールド４６は一般的に金属（３１６Ｌステンレスが好ましい）で作られる。ナイフエッジ受け溝９７、９８、９９、１００はシールドコーナー部４９の短い直線部に形成され、シールド４６の外側の縁において底面に、コーナー部４９の実際のカーブに隣接したシールド長方形の長辺に沿って位置しているが、全体的にはシールドコーナー部４９の範囲内にある。これらの溝の拡大断面を図７に示す。溝の山（または谷）は、図４に示すシールドの長辺から約４５゜（この例では対称にするためおよびプロセスチャンバ内で他の部材との干渉を避けるため４６．５゜）に延びる中心線１０２および１０３に沿っている。中心線１０２および１０３はシールドの長方形の中心で交差し、この中心は基板プロセス中のプロセスチャンバ３１の中心に一致する。
【００３４】
図８は図４の８−８断面を示す。内側脚９４（１．２２インチ＝３１．０ｍｍ）および外側脚９５（１．５８インチ＝４０．１ｍｍ）は、チャンバ内の諸形状（例えばスリットバルブ開口部３２およびチャンバの壁からの鋭い突起）との干渉を避けるためその長さを変えて（例えば、寸法９５ｄ＝０．３６インチ＝９．１ｍｍ）あり、以下に述べるように、シールドがエッジ上に完全に浮き上がって中心が合っているようにするために干渉は避けねばならない。椅子の背もたれに相当する部分の高さ９１ａは１．８４インチ＝４６．７ｍｍ、厚さは０．２インチ＝５．１ｍｍである。椅子形断面の背もたれ部分９１の上部０．２５インチ＝６．３５ｍｍは、シールド９１とターゲット組立体５４との間のクリアランスを減らすため、厚さが０．０３０インチ＝０．７６ｍｍである。椅子のシートに相当する部分９２の長さは１．８４インチ＝４６．７ｍｍで、厚さは０．２５インチ＝６．３５ｍｍである。内側脚９４の厚さは０．２５インチ＝６．３５ｍｍであり、外側脚９５の厚さは０．３２５インチ＝８．２５ｍｍである。
【００３５】
図９はシールド４６の見取り図であり、ナイフエッジ式支持シリンダ８４、８５、８６、８７（これらはナイフエッジ溝とともに１セット（すなわち複数）のナイフエッジ形状を形成する）の詳細を示すため、一部を破断してあり、これらのシリンダは、プロセスチャンバ３０の内側の対応穴に緩く垂直に延びて嵌合する（直径のクリアランスは約、０．００６ないし０．０１５インチ＝０．１５ないし０．３８ｍｍ）。この構成により、シリンダが回転してナイフエッジ溝の方向誤差を吸収することができるが、なおかつ、熱サイクルによる膨張収縮によるシリンダの横方向への移動を確実に阻止する。
【００３６】
図１０はナイフエッジ式支持シリンダ８４（詳細は図１２、１３、１４）を示し、ナイフエッジ式支持シリンダ８４は、リッジ線８８ａを有する直径方向の突起すなわちリッジ８８を有する。シリンダすなわちローラー８４の直径Ｄは０．７４５インチ＝１８．９ｍｍ、基本高さＨは０．５インチ＝１２．７ｍｍ、リッジの高さは０．１８９インチ＝４．８０ｍｍ、三角突起の基部の幅は０．３９４インチ＝１０．０ｍｍである。ナイフエッジリッジ８８は、図７に示すように、細長いナイフエッジ受け溝９７に嵌まる。「ナイフエッジ」という言葉はリッジ８８のリッジ線８８ａのみによる線接触を意味するが、実際は図１４に示すようにリッジ線は８８ａコーナー８８ｂ，８８ｃとしてシリンダの平らな上面とリッジ８８の傾斜面との間で丸めてある。シールド４６は実際にはリッジ８８の両側の傾斜面で支持されて、両斜面は負荷（シールドの重量）をそれら全面に分布させ、面上の不必要に大きな点負荷による損傷を防いでいる。ナイフエッジ式支持シリンダ８４の材質はアルミ、ステンレス鋼等の金属あるいはセラミックでもよい。シールド４６は、これらナイフエッジ式支持体によって周囲のプロセスチャンバ壁３１から絶縁されており、これら両部材間の直接接触面積がごく小さいので、熱伝導による熱損失はごく小さい。場合によっては、シールド４６に電気的バイアス（ターゲット組立体へかけるバイアスとは異なる）をかける必要がある。そのような場合には、１セットの絶縁ナイフエッジ式支持体（例えばセラミック・アルミナ）でシールド４６を接地されたチャンバの壁から絶縁し、シールドに電気的バイアス（ＡＣまたはＤＣ）をかける。その他、シールド４６の接地が必要であるときは、１セットの導体金属ナイフエッジ式支持シリンダがシールド４６を支持するが、接地を確実にするため、更にシールド４６とチャンバ３０との間に接地ストラップ（図示せず）を取り付ける。
【００３７】
ナイフエッジ式支持シリンダ８４が、図９および図１０に示すように、チャンバ３０の壁３１内に正確に位置決めされた対応穴８９に挿入され、シールド４６のナイフエッジ支持受け溝９７が所定位置に降ろされると、対応穴へのシリンダ８４の嵌合が緩い（緩み嵌め）ので、ナイフエッジ支持受け溝９７のリッジ８８が自動的に角度的にナイフエッジ式支持シリンダ８４のリッジ８８に整合し、図９に示すようにナイフエッジ支持組立体が中心線１０２に整合する。同様に、ナイフエッジ式支持シリンダ８６は中心線１０２に整合し、一方、他のナイフエッジ式支持シリンダ対８５、８７は中心線１０３に沿って整列する。シールド４６の膨張収縮は横方向の力を発生し、ナイフエッジの整合を外そうとしたり、ナイフエッジ式支持シリンダ８４を対応穴８９から外れさせようとする。しかし、ナイフエッジのリッジが整合から外れたりナイフエッジが動いたりする前に、各部材が平衡点へとスライドする。２本の軸１０２、１０３がプロセスチャンバの垂直中心線において交差するので、上記のシールド構成は、シールド４６を一般的に（ほぼ）プロセスチャンバの中心線から均等な距離に維持し、シールド４６の均等な加熱は中心から全方向への膨張をほぼ均等にする。
【００３８】
シールドを加熱することはまた、ターゲット５４の周りにおいてシールド４６の上端とダ−ク空間溝（リング）５５との間のクリアランスを維持するのに役立ち、望ましくない粒子を発生する可能性のあるターゲット５４とシールド４６との間のアークの発生を防止する。図１５に示すように、シールド４６の膨張は、ターゲットまたはターゲット組立体５４の膨張と方向が同じであり、そのダ−ク空間溝５５の中へシールド４６の上部脚９１が入り込んでいる。シールドにおける温度変化が大きいので、各部材間のクリアランスは多少変化する。
【００３９】
図１５の実線で示すシールド位置は、常温におけるシールド４６の位置である。シールド４６の温度が上昇すると、シールド４６は均等に膨張して破線で示した熱膨張した位置に来る。シールド４６の上部脚９１とターゲット５４との間のアークを防止するため、シールド４６とダ−ク空間リング溝５５の内外縁との間の内側クリアランス７２および外側クリアランス７４は、圧力、電圧およびクリアランスの各条件が、図１６の領域１１６によって典型的に示したように、パッシェン曲線１１５の下限点１１５ａで表した最小値より十分低くなければならない。シールドの上部脚９１の幅は、冷えているときに必要なクリアランス０．０３０インチ＝０．７６ｍｍを達成するために大きくした。典型的なスパッタリングプロセスにおいてはアルゴンガスを４ｍ ｔｏｒｒ で用い、アルミのターゲットを４５０ボルト１０ｋＷで、ターゲットとシールドとの内側クリアランス０．０６０ないし０．０９０インチ（１．５２ｍｍないし２．２９ｍｍ）でスパッタする。
【００４０】
図１６は、特定のガスに関するパッシェン曲線を示し、Ｘ軸１１９は特定のガスの圧力と分離距離（ギャップクリアランス）との積を、Ｙ軸１１７はガスによって選択される２個の導体要素間の破壊電圧を示す。フラットパネル液晶ディスプレイの寸法が大きい可能性があるので（例えば一方向に６５０ｍｍ）シールドの熱膨張は５ｍｍにも達する可能性がある。シールドをナイフエッジの中心に維持し、熱膨張をターゲットの膨張と同方向にして、内外クリアランス７２、７４を最小にし、アークの発生を皆無ではないにしても、低減させる。シールド４６において維持する温度は、スパッタされる材料によって異なった値とする。シールド温度は、ガス衝突によってキックアウト（スパッタ）されるターゲット材料の温度によって決まる。ガス（例えばアルゴン）の運動エネルギ（一定である）は、キックアウトされる材料の熱エネルギに変換される。従って、ターゲット材料の分子量が小さければシールド温度は高くすべきで、大きければ低くする。ターゲット材料の代表的なシールド温度は、アルミが３５０℃、ＩＴＯが３３０℃、タンタルが３００℃であり、これらの温度はできるだけ近傍に（±１５℃以内が好ましい）維持すべきである。
【００４１】
シールドは、図１５および図１８に示すように、シールド４６の直線部４７にほぼ沿って配置された４個の別々の放射ヒ−タ−ユニットから成るひとつのヒ−タ−組立体によって加熱される。ヒ−タ−ユニットは、シールド４６の下に、 （シールドの椅子形の断面において水平に延在しているシート部分、すなわち 「ｈ」の下部アーチ９２の下）に位置し、２本の垂直に延在している脚部９３ （訳注：９５の誤り）および９４のほぼ中間にある。シールド４６の温度の上昇および制御は、ヒ−タ−ユニットの温度を変化させて行い、シールド４６の外面温度がほぼスパッター堆積材料の温度に等しくなるようにする。これらの条件下においては、スパッター堆積材料がヒ−タ−シールドの外側に到達したとき、スパッター堆積材料とシールドとの間の温度差はあったとしてもごく僅かであり、両者が室温まで冷却されたとき熱膨張による境界応力は無視できる。シールドは冷却されないのが理想的である。スパッター堆積材料の放出や剥離に寄与する可能性のある熱サイクルは、ヒ−タ−を用いてシールド４６の温度を常に通常の運転温度である２５０℃ないし４００℃に維持することで避けられる。スパッタリング中は、プロセスから大量のエネルギが投入されるので、ヒ−タ−はごく小量のエネルギを供給する。スパッタリング作業と次のスパッタリング作業との間には、処理された基板を取り出して新しい基板を処理のために所定の位置に取り込む間、ヒ−タ−は、シールド温度を２５０℃ないし４００℃に維持するため、大量の投入エネルギを供給する。
【００４２】
図１８はヒ−タ−ユニット７６の側面図であり、その端面を図１５に示す。ヒ−タ−ユニット７６は、一端において９０°の接続角度をもって垂直脚８１に接続する鞘（さや）１２６を含み、垂直脚８１は、チャンバ３０の壁の一部を貫通するヒ−タ−ステム８３に接続している。ステム通路はヒ−タ−ステムシール （例えばＯ‐リング）１０７によってシールされ、ネジ付きナット１１３で固定される。ヒ−タ−ユニットはヒ−タ−巻線１２７を含み、これはヒ−タ−鞘１２６に覆われている。すなわち、巻線はヒ−タ−鞘の水平部分の内側に延在する。温度センサ（例えば熱電対）１２８が巻線１２７の中心に配置されてヒ−タ−ユニット７６の温度調節を補助する。動力配線１０９およびセンサー配線１１１がヒ−タ−ステム８３を貫通している。ヒ−タ−鞘１２６はステンレス鋼等の剛性で薄肉の材料から成るが、ヒ−タ−巻線が発する高熱によってヒ−タ−ユニットが垂れ下がるおそれがあるので、ヒ−タ−端部支持ブラケット１０５（図１９参照）をヒ−タ−ユニット７６の端に設けてプロセスチャンバ壁にヒ−タ−の端を取り付けて整列させ、ヒ−タ−ユニットをシールド４６の底部の範囲内に整列して保持する。ブラケット１０５はチャンバ壁３１にボルト締めする。
【００４３】
シールドの上面および、選択された底面は、高真空ポンピングシステムに接続したとき、粗い表面にＨ₂ Ｏ分子が付着して短時間での高真空達成を妨げないよう、２０マイクロインチＲａ（中心線平均粗さ）（好ましくは３０Ｒａまたはそれ以上）の高度の鏡面に研磨する。スムーズな表面は分子の付着力を減じ、同様な粗い面または研磨してない面に比べてポンプダウンに要する時間が短縮される。
【００４４】
シールドの表面は、シールドの外面は放射率が低くなるように処理（すなわち研磨）する一方、ヒーターの両端に面する内面はヒーター組立体から受ける熱をよりよく吸収するために放射率が高くなるよう処理される。この表面放射率の相違は、シールドを処理温度にまで加熱するのに要するエネルギを減らすとともに、シールドを所定の乾燥（bake-out）温度（通常４５０℃）にまで加熱するのに要するエネルギを減らす。
【００４５】
図１７はシールド４６の底面図であり、ヒーターユニット７６、７７、７８、７９のアウトラインを示し、これらユニットはシールド４６の４個の真直な辺に沿って配置され、一般的にシールド４６の直角中心線１０４をまたいでいる。シールド４６のコーナーは加熱しない。シールドの各コーナーを直接加熱しないようにするため、そしてシールドの周りの温度を平均化するため、この構成においては、底（内）面の各部にそれぞれ異なった表面放射率が与えられている。高放射率表面コーティング（ビードブラスティングまたは酸化など）がコーナーの近傍のクロスハッチング部１２１、１２２、１２３、１２４に施されている。一方、低い放射率の表面仕上げが各直線辺４７の領域に施され、中心線１０４に隣接する、シールドの内面が高度に研磨されている（好ましくは２０Ｒａ、ただし３０Ｒａまたはそれ以上の範囲）領域の直接加熱が放射の吸収を減少させ、シールド４６の周りの温度を平均化する傾向がある。温度がほぼ均一であると期待されるシールドの温度を、図１７に示すように、シールド４６のひとつのコーナーに配置した非接触熱電対８２（米国特許 5,105,200）によって測定する。
【００４６】
図２１は前述の第１シールド４６の断面図である。２点鎖線はヒーター近傍のシールド面と考えられる領域を示す。１３２は、ヒーター近傍面以外の表面を示す。シールド４６の外側脚９５、内側脚９４、シート（ミドル）９２、および上部９１が識別されている。
【００４７】
図２２は、ヒーター近傍面１３０の放射率が０．１でその他の面１３２の放射率も０．１であるときの、ヒーター近傍面のシールド温度１３６とシールド温度１３４との比較を時間１３８にわたって示す。冷たい（室温の）シールドを時間ゼロにおいて予め通電してあるヒーター組立体の上方の所定位置に置く。これは図２３に対応し、この図２３は同様な条件下においてヒーター近傍面１３０の放射率が０．４６でその他の面１３２の放射率も０．１であるシールド４６のヒーター近傍面のシールド温度１３６とシールド温度１３４を示す。性能の差および熱保持の差はかなり大きい。ヒーター近傍面１２０とヒーター近傍以外の面１３２との表面放射率の最小差が約０．１あれば、製造工程の変動による表面放射率の通常の変動以上の有利な効果が期待される。
【００４８】
図２０は図３に示した断面に関連する他のシールド構造を示す。前記シールド４６に一部分を除いて同一の第２シールド４７は、ほぼ連続した、チャンバ３０の中心方向に延び、１セットのシールドナイフエッジ突起を支持する水平フランジ５１を有する（この図においては突起９６のみを示す）。シールドナイフエッジ突起は４個あり、それらは互いに対角線軸（すなわちチャンバーナイフエッジ突起に関して前記したような１０２、１０３）に沿って整列し、チャンバの中心線において交差し、これは図９に示したナイフエッジ式支持シリンダと類似である。この構成においては、（ピラミッド状の）シールドナイフエッジ突起（例えば９６）は（好ましくは溶接によって）水平フランジ５１に固定される。この構成においては、図３の構成における基板ペデスタルエプロン４０およびシャドウフレーム４４の代わりにＺ形シャドウフレーム４３を用いる。このＺ形シャドウフレーム４３は、Ｚ形断面を有し、その上方脚４３ａがスパッターされる基板６６の縁を越えてチャンバ３０の中心方向へ延びている。下部脚４３ｂはチャンバの中心から外に向かって第２シールド４７の水平フランジ５１をシェード（陰に）するように延びている。このオーバーラップすなわちシャドーイングは、スパッター堆積材料が直線経路でプロセスチャンバ３０の下部に到達するのを防止する。シャドウフレーム４３の下部脚４３ｂは一連のシャドウフレームナイフエッジ溝（シールド周縁に関して前記したものと類似）を含み、第２シールド４７の水平フランジ５１上のシールドナイフエッジ突起（例えば９６）位置に合致する。この構成により、Ｚ形シャドウフレーム４３とそれを支持する第２シールド４７との間の温度差膨張は、これら部材をチャンバの垂直中心軸に関して不整合にしない。図２０にはチャンバー壁と第２シールドとの間のチャンバーからシールドナイフエッジ支持形状は何も示されていないが、シールドおよびシャドウフレームの整列とともにシールドとチャンバとの整列を維持するためにそのような形状を用いることが望ましい。
【００４９】
Ｚ形シャドウフレーム４３の温度サイクル（基板がスパッターされるとき温度が上がり、新しい基板の載せ降ろしの際スパッタリングが中止されると温度は下がる）は、スパッター堆積材料がＺ形シャドウフレーム４３から離脱して基板を汚染する可能性を増大させる。そのような温度サイクルを最小化するため第２シールド４７内においてＺ形シャドウフレーム４３をヒーター組立体（例えば７６）によって間接的に加熱する。ヒーター組立体は、図２、３、１５、１７における構成に関連して述べたように第２シールド４７を加熱する。しかし、第２シールドの上面および外面のすべてが高度に研磨（例えばＲａ３０またはそれ以上（好ましくは２０Ｒａ）の仕上げ）されているわけではなく、内側脚９４の一部分（水平な帯状部分）が、Ｚ形シャドウフレーム４３の外面と類似した高い表面放射率の領域４７ａを有する。 第２シールド４７を加熱すると、外側領域４７ａがＺ形シャドウフレームの領域４３ｃに向かって熱を放射し、この領域が放射の大部分を吸収しＺ形シャドウフレームを加熱し、先に経験した熱サイクルを低減させる。この構成においては、第２シールド４７および拡張されるシャドウフレームを３１６ＬＳ．Ｓで作ることが望ましい。
【００５０】
本発明はこのようにして、アーク発生および剥離の可能性が小さく、従って粒子を減少させる、温度に対して安定なシールド（シャドウフレームを含む）を提供する。本発明は、シールド温度がその関連するヒーター組立体と速やかに平衡することを可能にする。
【００５１】
上記発明の実施例構造は、粒子によるプロセスチャンバの汚染低減方法を実行するために用いられる。
【００５２】
ひとつの方法は下記ステップを含む：ターゲットから基板上へ材料をスパッターする際、シールド上にスパッター堆積される材料の温度を測定し、スパッターターゲットとスパッターされる基板との間のプロセスチャンバの壁を全体的にカバーするようにプロセスチャンバをライニングしているシールドを、基板上へスパッター堆積される材料とほぼ同じ温度に加熱すること。
【００５３】
この用途の本発明を利用した代替の方法は下記ステップを含む：シールドの第１の側に第１の放射率を与え、シールドの第２の側に第２の放射率を与え、第１の放射率と第２の放射率との間に放射係数で約０．１以上の差をもたせる。この方法はさらに下記ステップを含む：個々のヒ−タ−の１セットを１箇所以上においてシールドの裏側に面して置き、シールドの裏側のヒ−タ−に面する面に表面仕上げを施し、ヒ−タ−に直接隣接する表面が第１の放射率を有し、ヒ−タ−に面する表面以外の位置の表面が第２の放射率を有し、前記第１の放射率が前記第２の放射率より放射率係数で約０．１以上大きい。
【００５４】
本発明によるひとつの代替方法は下記ステップを含む：真空チャンバ内にヒ−タ−組立体を設けること、ヒ−タ−組立体がほぼ内包されるアーチを有するように構成されたシールドを備えること、前記シールドはアーチから延びてターゲットの近傍で終わる上部脚を有し、およびヒ−タ−組立体に通電することによりシールドを加熱すること。
【００５５】
シャドウリングを間接的に加熱するための本発明を利用するひとつの代替方法は下記ステップを含む：第１の側からシールドを加熱すること、およびシールドの全体的近傍におけるシャドウフレーム上の同様に高放射率表面領域に面するシールドの第２の側に表面放射率の高い表面領域を設けること。
【００５６】
本発明を利用するひとつの代替方法は下記ステップを含む：シールドがプロセスチャンバの中心からほぼ等しいクリアランスを有するように支持すること、更に下記ステップを含む：チャンバの壁からシールドを支持するためナイフエッジ形状部材を設けること、シールドの縁に１セットのナイフエッジ形状部材を設けてチャンバの壁から支持されたナイフエッジ形状部材に当接させること。
【００５７】
本発明を利用するひとつの代替方法は下記ステップを含む：一連のナイフエッジ形状部材を有するシールドを設けること、シャドウフレーム内に一連のナイフエッジ形状部材を設けてシールドのナイフエッジ形状部材に当接させ、ナイフエッジ形状部材を用いてシャドウフレームを支持すること。
【００５８】
特定の実施例に関して本発明を説明したが、当業者は、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態および細部における変形がなされ得ることを認識するであろう。
【００５９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、「シ−ルド」（シャドウフレ−ムとシ−ルド（または熱シ−ルド））とスパッタ−堆積材料との間の温度を均等化することによって、また、スパッタ−堆積材料と非処理面との間の熱膨張差がほとんどないあるいは全くないように「シ−ルド」の温度を、略スパッタ−堆積材料の温度まで加熱して非処理面に堆積するスパッタ−堆積材料中の不利な引張応力をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に従う実施例を典型的に用いたＰＶＤ真空プロセスチャンバの分解図である。
【図２】図２は、図１に示したものを組み立てたＰＶＤ真空プロセスチャンバの２−２断面図である。
【図３】図３は、図２に示したプロセスチャンバ断面の拡大左側面図である。
【図４】図４は、本発明に従うシ−ルド実施例の平面図である。
【図５】図５は、図４の正面図である。
【図６】図６は、図４の右側面図である。
【図７】図７は、本発明に従うナイフエッジ溝の、図４における７−７断面図である。
【図８】図８は、図４の８−８断面図である。
【図９】図９は、本発明に従うナイフエッジ形状を備えたシ−ルドを示す斜視図である。
【図１０】図１０は、図１１のナイフエッジ形状の分解図である。
【図１１】図１１は、図９の１１−１１で示したナイフエッジ形状を示す拡大図である。
【図１２】図１２は、本発明に従うナイフエッジ支持シリンダの平面図である。
【図１３】図１３は、本発明に従うナイフエッジシリンダの側面図である。
【図１４】図１４は、図１２に示すナイフエッジ支持シリンダのリッジを形成する突起の詳細を示す拡大図である。
【図１５】図１５は、図３に示す本発明に従うシ−ルドとヒ−タ−との構成の拡大図である。
【図１６】図１６は、通常のパッシェン曲線 (Paschen's curve)を示す図である。
【図１７】図１７は、本発明に従うシ−ルドの底面図であり、シ−ルドをプロセスチャンバ内へ位置せしめたときのヒ−タ−ユニットの典型的な配置を示す。
【図１８】図１８は、本発明に従ってプロセスチャンバ内へ取り付けたヒ−タ−ユニットの拡大側面図である。
【図１９】図１９は、本発明に従ってヒ−タ−ユニット端部を支持する端部支持ブラケットの、図１８の１９−１９矢視端面図である。
【図２０】図２０は、図２に示すようなプロセスチャンバの拡大図であるが、プロセスチャンバ内のシ−ルドとシャドウフレ−ムの、本発明に従う別の構成を示す。
【図２１】図２１は、図４に示すシ−ルドの２１−２１断面図であり、種々の表面放射率を有する各領域を示す。
【図２２】図２２は、一定のヒ−タ−温度と比較したシ−ルドの温度増加を示すグラフであり、ここでシ−ルドの上下両側での放射率は等しく、無視できる値（例えば、０．１）である。
【図２３】図２３は、本発明に従うシ−ルドにおいて、一定のヒ−タ−温度と比較したシ−ルドの温度増加を示すグラフであり、ここでヒ−タ−近傍の面の放射率は高く（例えば、０．４６）、それ以外のシ−ルド面の放射率は低い（例えば、０．１）。
【符号の説明】
３０…プロセスチャンバ、３１…プロセスチャンバ壁、３２…スリットバルブ （開口）、３４…フレ−ム、３５…ゲ−トバルブ、３６…極低温真空ポンプ組立体、３８…スパッタリングペデスタル（サセプタペデスタル）、４０…スパッタリングペデスタルエプロン、４２…フィンプレ−ト、４３…シャドウフレ−ム、４３ａ…上方脚（高い表面放射率領域）、４３ｂ…下方脚、４３ｃ…Ｚ型シャドウフレ−ム領域、４４…シャドウフレ−ム、４６…シ−ルド、４７…シ−ルド真直部（第２シ−ルド）、４７ａ…高い表面放射率領域、４９…シ−ルドコーナー部、５０…絶縁リング、５１…水平フランジ、５２…下部外側絶縁部材、５４…タ−ゲット組立体、５５…ダ−ク空間リング溝、５６…上部絶縁部材、５８…頂部カバ−、５９…線走査マグネット担体、６０…持ち上げハンドル、６２…ヒンジ部品（キャップ）、６３…ヒンジ部品、６４…ラム、６６…基板、６８…リフタ−組立体、７２…内側クリアランス、７４…外側クリアランス、７６，７７，７８，７９…ヒ−タ−ユニット、８１…垂直脚、８２…非接触式熱電対、８３…ヒ−タ−ステム、８４，８５，８６，８７…ナイフエッジ式支持シリンダ、８８…リッジ、８８ａ…リッジ線、８８ｂ，８８ｃ…隅部、８９…対応穴、９１…椅子型部の背もたれ部分（上方脚）、９２…椅子型部のシ−ト部分、９３…脚部分、９４…内側脚、９５…外側脚、９６…シ−ルドナイフエッジ突起、９７，９８，９９，１００…ナイフエッジ受け溝、１０２，１０３，１０４…中心線、１０５…ヒ−タ−端部支持ブラケット、１０７…ヒ−タ−ステムシ−ル、１０９…動力配線、１１１…センサ−配線、１１３…ナット、１１５…パッシェン曲線、１１７…Ｙ軸、１１９…Ｘ軸、１２６…鞘、１２７…ヒ−タ−巻線、１２８…温度センサ−

Claims (15)

1. チャンバ内の特定の場所において基板処理が行われる真空プロセスチャンバの内面を覆うためのシールドを有する装置であって、
   前記シールドは内面および外面を有し、前記内面は、処理が行われる前記プロセスチャンバ内の特定の場所から前記外面より離れて向き合い、前記外面は、処理が行われる前記プロセスチャンバ内の特定の場所に前記内面より近づいて向き合い、前記内面は第１の表面放射率を有し、前記外面は第２の表面放射率を有し、前記第１の表面放射率は前記第２の表面放射率より大きく、
   前記装置が更に前記シールドの内面に面するヒーターを有する、装置。
2. 前記シールドの構成がアーチ形の断面を含んでいて、前記内面が前記アーチの凹面上にあり、前記外面が前記アーチの凸面上にあるように成した、請求項１に記載した装置。
3. 前記アーチ形断面が前記シールドの「ｈ」形断面の下部を形成し、前記内面が前記「ｈ」形断面の凹面の内側にあり、前記外面が前記アーチの凸面上の面を含む前記内面以外の前記シールドの表面を含む、請求項２に記載した装置。
4. 前記ヒーターは、前記内面の近傍において、かつそれに面して前記チャンバ内に配置されているヒーター組立体からなる、請求項１〜３のいずれか一項に記載した装置。
5. 前記ヒーターが前記シールドの周縁に沿って間隔をあけて数個のヒーターユニットを含み、前記内面が前記数個のヒーターユニットのうち第１のユニットの中心から直接対面する第１の中心領域表面部分を含み、前記中心領域は第３の放射率を有し、前記内面は前記中心領域表面部分の縁から始まって前記数個のヒーターユニットのうちのひとつの端を越えて、前記数個のヒーターユニットのうち第２のユニットに対面する第２の中心領域表面部分の端まで伸びる端部またはコーナー領域表面部分を含み、前記端部領域表面部分が第４の表面放射率を有し、前記第３の表面放射率および前記第４の表面放射率を有する前記両領域表面部分がまとめて効果的に前記第１の放射率を提供する、請求項４に記載した装置。
6. 前記第１の放射率が前記第２の放射率より放射率係数において０．１以上大きい、請求項１に記載した装置。
7. 基板を処理するためのプロセスチャンバであって、
   前記基板を内部で支持する真空チャンバであって、前記基板上の処理面に対面する内壁を有する、前記真空チャンバと、
   前記内壁の内側に配置され、前記処理領域に面する外面と前記処理領域の反対側に面する内面とを有する、前記内壁を覆うシールドと、
   前記シールドの内面に面するヒーターと、
   を有し、
   前記外面および、前記ヒーターに面し前記ヒーターにより直接加熱される前記内面の一部が研磨される、プロセスチャンバ。
8. 前記シールドは、４つのコーナーで結合される４個の真直な辺を有し、前記ヒーターは、前記真直な辺に沿って配置され、前記内面の一部は、前記真直な辺の中央部分である、請求項７に記載のプロセスチャンバ。
9. 前記内面が第１の表面放射率を有し、前記外面が第２の表面放射率を有し、前記第１の表面放射率が前記第２の表面放射率より大きい、請求項７に記載した真空チャンバ。
10. 前記内面が前記第２の表面放射率を有するよう、酸化されている、請求項９に記載した真空チャンバ。
11. 前記第１の表面放射率と前記第２の表面放射率との差が放射率係数で０．１以上である、請求項９に記載した真空チャンバ。
12. 前記第１の放射率と前記第２の放射率の差が放射率係数で少なくとも０．１であり、前記シールドの温度が、スパッタリングプロセス中に堆積させられるスパッター堆積材料の温度とほぼ同一に制御され、前記シールドが、前記シールドの中心に向かって整列されたナイフエッジリッジをそれぞれ有するナイフエッジ式支持組立体のセットによって浮遊支持され、前記ナイフエッジ式支持組立体セットのうちのひとつの組立体が、上面にリッジを有するナイフエッジ支持シリンダと、前記シリンダの底面および側面に係合して受容する対応穴を前記チャンバ内に含み、前記ナイフエッジ支持シリンダが前記対応穴に配置されたとき、前記ナイフエッジリッジ線に整列し前記シリンダの前記リッジを受容するように構成されたナイフエッジ溝が、前記シールド内において前記リッジに接触させられ、前記シリンダが回転して前記ナイフエッジ支持シリンダの前記ナイフエッジリッジ線が前記ナイフエッジ溝と整合し、長方形の基板を支持するための前記チャンバ内のほぼ長方形のペデスタル、前記ペデスタルと真空チャンバの壁との間に配置され４個の湾曲部分によって結合された４個の実質的に直線的な部分から成るシールド部材を有し、前記直線部分は前記ペデスタルの後方に向いた円弧状部分を含み、および前記直線部分の前記円弧状部分に隣接して沿いかつ少なくとも部分的にその中に配置された４個の実質的に直線的な４個の放射ヒーターを有し、前記中央部分の前記後ろ向き表面が４０マイクロインチ（＝１．０１６μｍ）Ｒａ（中心線平均粗さ）以上に細かく研磨され、更に、基板支持ペデスタルの周縁を取り囲むＺ形シャドウフレームを有し、前記Ｚ形フレームは、前記基板支持ペデスタル上の処理されるべき基板の縁を越えて延びるひとつの脚を有し、前記Ｚ形フレームは前記基板支持ペデスタルの周縁のエプロンとして作用し、前記Ｚ形フレームはフランジとしてチャンバの壁に向かって延びる第２の脚を有し、前記シールドがナイフエッジ突起の第１のセットを支持し、および前記シャドウフレームがナイフエッジ溝の第１のセットを含むように構成されてナイフエッジ突起の前記第１のセットに接合し、前記シャドウフレームがナイフエッジ溝の前記第１のセットに全体的に接触する前記シールドのナイフエッジ突起の前記第１のセット上に支持される、請求項５に記載した装置。
13. 前記真空プロセスチャンバは、前記基板上のターゲットの材料をスパッタリングする為のスパッタリングチャンバである、請求項１に記載した装置。
14. 前記基板上のターゲットの材料をスパッタリングするように構成されている、請求項７に記載したプロセスチャンバ。
15. 前記内面は、直線辺の領域とコーナーの領域とを有し、前記コーナーの領域は、前記直線辺の領域より高い放射率を有する、請求項７に記載した装置。

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