智能腔室及智能腔室元件的制作方法
【專利摘要】處理腔室包括腔室主體、一或多個(gè)監(jiān)控裝置，及一或多個(gè)天線，腔室主體具有設(shè)置于腔室主體上的腔室蓋組件，一或多個(gè)監(jiān)控裝置與腔室蓋組件耦接，一或多個(gè)天線鄰近于與一或多個(gè)監(jiān)控裝置通信的腔室蓋組件設(shè)置。
【專利說(shuō)明】
智能腔室及智能腔室元件
[0001 ] 背景
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明公開的實(shí)施方式關(guān)于具有監(jiān)控腔室中或腔室上的元件以及監(jiān)控腔室中執(zhí)行的處理過程的能力的腔室。更具體而言，關(guān)于具有一個(gè)或多個(gè)有傳送/接收能力的集成監(jiān)控裝置的腔室和/或腔室元件。
【背景技術(shù)】
[0003]在電子器件的制造中，許多熱處理是在具有自耗元件和/或在多次循環(huán)后最終需要替換的元件的處理腔室中執(zhí)行。用于這些熱處理中(諸如蝕刻、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)、物理氣相沉積(PVD)與退火及其他熱處理)的元件需要頻繁監(jiān)控以確保符合要求的及安全的操作。此外，許多耗材受限于特定標(biāo)準(zhǔn)而于腔室中提供有效和/或安全的使用及提供產(chǎn)品的符合要求的結(jié)果。在一個(gè)示范例中，在集成電路與顯示器的制造中，某些PVD工藝使用濺射靶以將沉積材料濺射到基板上。電磁能被施加至濺射靶以促進(jìn)來(lái)自濺射靶材料的濺射及促進(jìn)材料濺射到基板上而在基板上形成薄膜。
[0004]然而，某些濺射靶適用于特定功率施加，所述特定功率施加可能不同于腔室能夠輸送的功率施加。例如，腔室能夠?qū)⒏吖β瘦斔偷綖R射靶，但特定濺射靶可適用于遠(yuǎn)低于腔室能力的功率施加而允許安全操作及在基板上符合要求的沉積。如果使用者使用大于適用于濺射靶的功率，則無(wú)法在基板上獲得適合的沉積。此外，傳送到濺射靶的功率可能損害濺射靶。適合于特定濺射靶的功率施加與腔室的能力之間的不匹配可能延伸到腔室的其它自耗元件和/或在腔室中執(zhí)行的工藝。
[0005]因此，存在對(duì)于包括提供監(jiān)控指標(biāo)、標(biāo)識(shí)和/或元件控制或在腔室中執(zhí)行的工藝控制的能力的腔室和/或腔室元件的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本文公開的實(shí)施方式關(guān)于具有一或多個(gè)監(jiān)控裝置的處理腔室。監(jiān)控裝置可包括用于處理腔室的多個(gè)元件的識(shí)別信息，及其他數(shù)據(jù)或信息。
[0007]在一個(gè)實(shí)施方式中，提供一種處理腔室。所述處理腔室包括腔室主體、一或多個(gè)監(jiān)控裝置，及一或多個(gè)天線，所述腔室主體具有設(shè)置于腔室主體上的腔室蓋組件，所述一或多個(gè)監(jiān)控裝置與所述腔室蓋組件耦接，所述一或多個(gè)天線鄰近于與一或多個(gè)監(jiān)控裝置通信的腔室蓋組件設(shè)置。
[0008]在另一個(gè)實(shí)施方式中，提供一種用于濺射腔室的濺射靶。所述濺射靶包括背板及監(jiān)控裝置，其中所述背板具有前側(cè)表面與背側(cè)表面，所述背側(cè)表面具有多個(gè)圓形槽及至少一個(gè)弧形通道，所述多個(gè)圓形槽互相分開，所述至少一個(gè)弧形通道切過所述多個(gè)圓形槽。所述濺射靶也包括安裝于背板的前側(cè)表面上的濺射板。
[0009]在另一個(gè)實(shí)施方式中，提供一種磁控管。所述磁控管包括磁鐵、配重位置及監(jiān)控裝置，配重位置鄰近于磁鐵，監(jiān)控裝置與磁控管的金屬元件耦接。
【附圖說(shuō)明】
[0010]通過參考實(shí)施方式(一些實(shí)施方式在附圖中說(shuō)明)，可獲得在上文中簡(jiǎn)要總結(jié)的本公開內(nèi)容的更具體的說(shuō)明，而能詳細(xì)了解上述的本公開內(nèi)容的特征。然而應(yīng)注意，附圖僅說(shuō)明本公開內(nèi)容的典型實(shí)施方式，因而不應(yīng)將這些附圖視為限制本公開內(nèi)容的范圍，因?yàn)楸竟_內(nèi)容可容許其它等效實(shí)施方式。
[0011 ]圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的處理腔室的截面圖。
[0012]圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的磁控管的正投影視圖。
[0013]圖3是包括安裝于背板上的濺射板的濺射靶的一個(gè)實(shí)施方式的截面?zhèn)纫晥D。
[0014]圖4是背板的背側(cè)表面的透視圖。
[0015]圖5是濺射板的前表面的頂視圖。
[0016]圖6是濺射靶的周緣剖面的截面?zhèn)纫晥D。
[0017]為了助于理解，已盡可能使用相同的附圖標(biāo)記指定各圖共有的相同元件。應(yīng)考慮一個(gè)實(shí)施方式所公開的元件可有利地用于其它實(shí)施方式而無(wú)需進(jìn)一步說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0018]圖1繪示示范性處理腔室100(例如物理氣相沉積(PVD)或?yàn)R射處理腔室，或化學(xué)氣相沉積腔室(CVD))。處理腔室100可以是適用于在基板190上濺射沉積氮化鋁(AlN)材料的PVD腔室，例如在MEMS的制造期間。然而，應(yīng)當(dāng)理解到處理腔室100可以是CVD腔室或其他適用于基板熱處理的腔室。
[0019]處理腔室100包括腔室主體108，腔室主體108具有界定于腔室主體108中的處理空間118。腔室主體108具有側(cè)壁110及底部112。腔室主體108及處理腔室100的相關(guān)元件的尺寸不受限制且一般在比例上大于將在處理腔室100中處理的基板190的尺寸。然而，由于任何適合的基板尺寸可被處理，處理腔室100可因此而調(diào)整尺寸。適合基板尺寸的示范例包括具有200mm直徑、300mm直徑或450mm直徑的基板。
[0020]腔室蓋組件104安裝于腔室主體108的頂部上。腔室主體108可由不銹鋼、鋁或其他合適的材料制造?；宄鋈肟?138穿過腔室主體108的側(cè)壁110而形成，利于基板190出入于處理腔室100的傳送。出入口 138可與傳送腔室和/或基板處理系統(tǒng)的其他腔室耦接。
[0021]基板支撐件150設(shè)置于腔室主體108內(nèi)?；逯渭?50是可移動(dòng)的以控制基板支撐件150的頂部與腔室蓋組件104間的間距。在一個(gè)實(shí)施方式中，基板支撐件150包括靜電夾盤(ESC)152。
[0022]氣源132與腔室主體108耦接以將處理氣體供應(yīng)入處理空間118。在一個(gè)實(shí)施方式中，如果需要的話，處理氣體可包括惰性氣體、非反應(yīng)氣體與反應(yīng)氣體?？捎蓺庠?32提供的處理氣體的示范例包括但不局限于:氬氣(Ar)、氦(He)、氖氣(Ne)、氪(Kr)、氙(Xe)、氮?dú)?N2)、氧氣(02)、氫氣(H2)、氨(NH3)、甲燒(CH4)、一氧化碳(CO)和/或二氧化碳(C02)等。在一個(gè)實(shí)施方式中，氣源132將N2與Ar供應(yīng)入腔室空間。
[0023]在處理氣體引入處理腔室100中后，氣體激發(fā)形成等離子體?？舌徑谔幚砬皇?00設(shè)置處理天線142，諸如一或多個(gè)電感器線圈。天線電源140可以為處理天線142供電以將能量(諸如射頻(RF)能量)電感耦合至處理氣體以形成等離子體。等離子體可在處理腔室100中界定的處理區(qū)域中形成，所述界定的處理區(qū)域在基板支撐件150與蓋組件104之間?；蛘撸蛄硗獾?，包括在基板190下的陰極及在基板190上的陽(yáng)極的處理電極可用于耦合RF功率以產(chǎn)生等離子體。還控制處理腔室100中的其他元件的操作的控制器180可控制天線電源140的操作。
[0024]蓋組件104—般包括靶120及與靶120耦接的接地屏蔽組件130。靶120可以在PVD處理期間提供能被濺射并沉積于基板190的表面上的材料源。靶120可在DC濺射期間作為等離子體電路的陰極。蓋組件104可進(jìn)一步包括安裝于靶120上的磁控管102，所述磁控管102在處理期間提升濺射自靶120的材料的效率。磁控管120允許簡(jiǎn)單而快速的處理控制以及定制的膜性質(zhì)，而同時(shí)確保一致的靶侵蝕及跨基板190的膜(諸如AlN)的均勻沉積。磁控管組件的示范例包括線性磁控管、蛇形磁控管、螺旋磁控管、雙指狀磁控管、矩形化螺旋磁控管及其他磁控管。
[0025]處理腔室100還包括監(jiān)控裝置，諸如耦接至靶120的監(jiān)控裝置173A以及耦接至磁控管102的監(jiān)控裝置173B。監(jiān)控裝置173A、173B的每個(gè)可以是具有儲(chǔ)存數(shù)據(jù)、通過一或多個(gè)天線175傳輸數(shù)據(jù)至控制器180和/或通過一或多個(gè)天線175接收來(lái)自控制器180的數(shù)據(jù)的射頻識(shí)別(RFID)芯片。監(jiān)控裝置173A、173B可將指令傳輸?shù)娇刂破?80，所述指令包括但不局限于關(guān)于處理配方、腔室100中氣流、功率應(yīng)用參數(shù)及時(shí)序的數(shù)據(jù)，處理期間的壓力參數(shù)，用于磁控管102的旋轉(zhuǎn)參數(shù)及其他指令等。監(jiān)控裝置173A、173B也能夠接收來(lái)自控制器180的處理信息。從控制器180接收的信息可儲(chǔ)存于監(jiān)控裝置173A、173B中?；蚴?，監(jiān)控裝置173A、173B的每個(gè)可以是掃描器可讀取的條形碼。監(jiān)控裝置173A、173B的每個(gè)可包括控制器及至少能夠讀取/寫入操作的存儲(chǔ)器。一或多個(gè)天線175可專用于監(jiān)控裝置173A、173B的每個(gè)，或與監(jiān)控裝置173A、173B的每個(gè)共享。天線175可直接與蓋部177的內(nèi)表面耦接，或設(shè)置于與蓋部177的內(nèi)表面耦接的架(未圖示出)上。隨著安全與保障的增進(jìn)，包含于監(jiān)控裝置173A、173B內(nèi)的數(shù)據(jù)可用專用手段加密。加密的應(yīng)用與好處是進(jìn)一步證實(shí)與核實(shí)監(jiān)控裝置173A、173B內(nèi)數(shù)據(jù)的內(nèi)容。所述數(shù)據(jù)可包括諸如序號(hào)或用于元件的其他識(shí)別符、元件的制造日期、元件服務(wù)的第一個(gè)日期、元件的處理小時(shí)數(shù)及任何能夠用于預(yù)測(cè)元件安全使用壽命與元件安全使用壽命到期的其他數(shù)據(jù)的信息。
[0026]監(jiān)控裝置173A、173B可以在不同于腔室100中使用的頻率的頻率操作。監(jiān)控裝置173A、173B的頻率可包括第一頻率范圍或高頻范圍，諸如超高頻(UHF)范圍，而腔室100能夠在小于第一頻率范圍的第二頻率范圍中操作，如高頻(HF)范圍或特高頻(VHF)范圍。在一個(gè)實(shí)施方式中，監(jiān)控裝置173A、173B可于約840-930MHZ的范圍中操作，而腔室100可于約400KHz (DC、脈沖DC)的頻率或13MHz范圍(RF偏置)中操作。因此，不同的頻率允許監(jiān)控裝置173A、173B的操作不受腔室100操作的干擾?？刹槐剡B續(xù)從監(jiān)控裝置173A、173B讀取和/或?qū)懭氲奖O(jiān)控裝置173A、173B。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，可在基板處理周期之間執(zhí)行從監(jiān)控裝置173A、173B讀取和/或?qū)懭氲奖O(jiān)控裝置173A、173B。在這些周期期間，當(dāng)腔室不處理基板時(shí)，監(jiān)控裝置173A、173B可經(jīng)詢問(query)以檢查和/或確認(rèn)各個(gè)元件在全面運(yùn)行，及將結(jié)果寫回監(jiān)控裝置173A、173B。
[0027]在一個(gè)示范例中，監(jiān)控裝置173A、173B可在基板經(jīng)處理后被詢問，及監(jiān)控裝置173A、173B可在基板經(jīng)處理后通過時(shí)鐘與計(jì)數(shù)器的結(jié)果的寫回而更新。所述詢問也可確認(rèn)全部在運(yùn)行及另一個(gè)基板可準(zhǔn)備好用于處理。此外，在詢問/讀取/寫入周期期間，可執(zhí)行基板傳送工藝使得不發(fā)生顯著的腔室停機(jī)，而不影響到產(chǎn)量。栗送口 192穿過腔室主體108的底部112而形成。栗裝置194與處理空間118耦接而降低及控制處理空間118中的壓力。
[0028]靶120(或靶板)可由用于將要形成于處理腔室100中的沉積層或沉積層的元件的材料制成。高壓電源(諸如電源144)與靶120連接而促進(jìn)濺射來(lái)自靶120的材料。靶120可由包含硅(Si)、鈦(Ti)金屬、鉭金屬(Ta)、鉿(Hf)、鎢(W)金屬、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋁(Al)、以上各者的合金、以上各者的組合或其類似物的材料制成。此外，處理期間的自靶的電子發(fā)射可由靶的η型或P型摻雜控制。靶120可用傳導(dǎo)元素?fù)诫s，諸如硼(B)。在一個(gè)實(shí)施方式中，靶120可包括用于產(chǎn)生Al離子的Al鋁合金，Al離子與基板190上的氮離子結(jié)合以形成AlNjlo
[0029]靶120—般包括外周部分128與中央部分124。外周部分128設(shè)置于腔室的側(cè)壁110上方。靶120的中央部分124可具有稍微向基板190表面延伸的曲率，基板190設(shè)置于基板支撐件150上。革Ε120與基板支撐件150之間的間距可維持在約50mm至約150mm之間。值得注意的是，靶120的尺寸、形狀、材料、構(gòu)造與直徑可依特定工藝或基板需求而改變。靶120也可包括一起形成靶的鄰近的瓦(tile)或分段材料。
[0030]蓋組件104的接地屏蔽組件130包括接地框架106與接地屏蔽122。接地框架106可將靶120與處理腔室100的其他元件電絕緣。接地屏蔽組件130也可包括其他腔室屏蔽構(gòu)件、靶屏蔽構(gòu)件、暗空間屏蔽及暗空間屏蔽框架。接地屏蔽122通過接地框架106而與外周部分128耦接，接地框架106界定處理空間118中在靶120的中央部分下面的上處理區(qū)域126。接地框架106將接地屏蔽122與靶120電絕緣，而同時(shí)通過側(cè)壁110提供接地路徑到處理腔室100的腔室主體108。接地屏蔽122將處理期間產(chǎn)生的等離子體限制于上處理區(qū)域126內(nèi)，并且將靶源材料從靶120的限制中央部分124去除，從而允許被去除的靶源主要沉積于基板表面上而不是腔室側(cè)壁110。在一個(gè)實(shí)施方式中，接地屏蔽122可由一或多個(gè)工件片段和/或多個(gè)這些工件形成，多個(gè)這些工件通過所屬領(lǐng)域中習(xí)知的工藝接合，諸如焊接、膠接、高壓壓縮等。
[0031]控制器180與處理腔室100耦接?？刂破?80包括中央處理器(CPU) 184、存儲(chǔ)器182及支持電路186?？刂破?80用于控制處理順序，管理從氣源132進(jìn)入處理腔室100的氣流及控制靶120的離子轟擊。CPU 184可以是能夠用于工業(yè)設(shè)定的任何形式的一般用途計(jì)算機(jī)處理器。軟件例程可以儲(chǔ)存于存儲(chǔ)器182中，諸如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器、磁盤或硬盤驅(qū)動(dòng)器，或其他形式的數(shù)字儲(chǔ)存。支持電路186通常與CPU 184耦接，并且可包括高速緩存、時(shí)鐘電路、輸入/輸出子系統(tǒng)、電源及類似物。當(dāng)由CPU 184執(zhí)行軟件例程時(shí)，所述軟件例程將CPU轉(zhuǎn)換為控制處理腔室100的特定用途計(jì)算機(jī)(控制器)180，使得工藝依照本發(fā)明公開內(nèi)容執(zhí)行。軟件例程也可由距處理腔室100遠(yuǎn)程定位的第二控制器儲(chǔ)存和/或執(zhí)行。軟件例程也可通過從監(jiān)控裝置173A和/或173B接收的數(shù)據(jù)而改變。
[0032]在處理期間，材料自靶120濺射并沉積于基板190表面上。靶120及基板支撐件150通過電源144而相對(duì)于彼此偏置，和/或相對(duì)于接地偏置以維持從由氣源132供應(yīng)的處理氣體形成的等離子體。來(lái)自等離子體的離子向著靶120加速并撞擊靶120，使得靶材料從靶120去除。去除的靶材料與反應(yīng)工藝氣體一起在基板190上形成具有所需組成的層。RF、DC或快速切換脈沖DC電源，或以上各電源的組合提供用于對(duì)濺射組成與濺射材料的沉積速率精確控制的可調(diào)整的靶偏壓。
[0033]軸164延伸通過腔室主體108的底部112而與升降機(jī)構(gòu)160耦接。升降機(jī)構(gòu)160被配置為在下傳送位置與上處理位置之間移動(dòng)基板支撐件150。波紋管(belloWS)162在軸164周圍并與基板支撐件150耦接以提供波紋管162與基板支撐件150之間的柔性密封，從而維持用于處理腔室100的處理空間118的真空完整性。
[0034]如上所述，基板支撐件150包含具有夾盤電極158的靜電夾盤(ESC)ASC 152使用異性電荷相吸以在處理期間同時(shí)保持介電與導(dǎo)電基板190 二者，并且ESC 152由DC電源166供電。ESC 152包括嵌入于介電主體153的夾盤電極158 AC電源166可提供約200至約2000伏特的DC夾持電壓至夾盤電極158 JC電源166也可包括系統(tǒng)控制器180以通過將DC電流導(dǎo)向電極以?shī)A持及松開基板190而控制夾盤電極158的操作。
[0035]在某些實(shí)施方式中，在層沉積工藝的不同相期間對(duì)基板190有一偏壓。因此，可自源154(如DC和/或RF源)提供一偏壓到基板支撐件150中的偏壓電極156(或夾盤電極158)，使得在沉積工藝的一或多個(gè)相期間，基板190將由形成于等離子體中的離子轟擊。
[0036]遮蔽框架136設(shè)置于基板支撐件150的外周區(qū)域上，并被配置為將自靶120濺射的源材料的沉積限制到基板表面的所需部分。腔室屏蔽134可設(shè)置于腔室主體108的內(nèi)壁上及具有向內(nèi)延伸至處理空間118的唇部，唇部被配置為支撐設(shè)置在基板支撐件150周圍的遮蔽框架136。當(dāng)基板支撐件150被升起到用于處理的上部位置時(shí)，設(shè)置于基板支撐件150上的基板190的外部邊緣被遮蔽框架136嚙合，及遮蔽框架136被向上舉起并與腔室遮蔽134分開。當(dāng)基板支撐件150下降到鄰近基板傳送出入口 138的傳送位置時(shí)，遮蔽框架136設(shè)置回到腔室屏蔽134上。升降銷(未圖示出)經(jīng)選擇性地移動(dòng)通過基板支撐件150以將基板190舉起至基板支撐件150之上以通過傳送機(jī)械人或其他適合的傳送機(jī)構(gòu)而方便獲取基板190。
[0037]圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的磁控管200的正投影視圖。磁控管200可以是適合用于圖1的腔室100中。磁控管200包括支撐板202、多個(gè)U形磁鐵204、第一磁極片206與第二磁極片208。支撐板202可由銅制成，及磁極片可由不銹鋼制成。第一磁極片206可以是圈，并且U形磁鐵205的每個(gè)的一端設(shè)置于第一磁極片206上。第二磁極片208可以是板，并且U形磁鐵205的每個(gè)的另一端設(shè)置于第二磁極片208上。磁極片206、208可以是共面的。在一個(gè)實(shí)施方式中，磁鐵由圓柱形磁鐵制成或包括圓柱形磁鐵，其中主要頂板是磁性SST(410合金)及底部磁極片也是由410制成。
[0038]如圖2所示，監(jiān)控裝置173B圖示為定位于磁控管200的外周處。監(jiān)控裝置173B可與磁控管200的金屬構(gòu)件耦接，諸如配重物214。在一個(gè)實(shí)施方式中，監(jiān)控裝置173B是RFID標(biāo)簽216。RFID標(biāo)簽216可以用陶瓷材料覆蓋、用陶瓷材料涂覆，或包括由陶瓷材料制成的殼體。用于將RFID標(biāo)簽216安裝于配重物214上的可能安裝方法包括環(huán)氧樹脂封裝(epoxypotting)、旋入式外殼(screwed-1n housing)、緊固至配重物214的覆蓋、彈簧夾及類似方法。替代的監(jiān)控裝置也可能適用。例如，也可使用粘貼式RFID標(biāo)簽216或條形碼標(biāo)簽。在一個(gè)實(shí)施方式中，RFID標(biāo)簽216的背側(cè)接觸或很靠近金屬背板以增強(qiáng)通過天線175的可讀性(示于圖1中)。此外，為了增強(qiáng)通過天線175的可讀性(示于圖1中)，約Imm至約5_的間距可環(huán)繞RFID 標(biāo)簽216。
[0039]監(jiān)控裝置173B在磁控管200外周上的定位最小化來(lái)自磁控管200產(chǎn)生的磁場(chǎng)的干擾。此外，如圖2所示，監(jiān)控裝置173B在磁控管200頂側(cè)上的定位將監(jiān)控裝置173B放置更靠近天線175(示于圖1中)。
[0040]圖3-6是濺射靶300的示范性實(shí)施方式的多個(gè)視圖。靶300可使用于圖1腔室100中以將濺射的材料沉積于帶有減少侵蝕的凹槽及微裂縫的基板上。參照?qǐng)D3，在一個(gè)實(shí)施方式中，濺射靶300包括背板305及濺射板310 ο濺射板310與背板305可以是包括由相同高純度材料制成的單一結(jié)構(gòu)的單塊體，并且所述單塊體同時(shí)作為背板與濺射板，或者濺射板310與背板305可是接合在一起以形成濺射靶的分離結(jié)構(gòu)。濺射板310包括中央圓柱臺(tái)面315，中央圓柱臺(tái)面315用作濺射表面320及具有在于圖1的腔室100中使用靶300期間與基板190(如圖1所示)的平面維持平行的頂部平面322。濺射板310由金屬或金屬化合物制成。例如，濺射板310可以是由例如鋁、銅、鈷、鎳、鉭、鈦、鎢及以上各者的合金組成。濺射板310也可以是金屬化合物，諸如氮化鉭、氮化鎢或氮化鈦。在一個(gè)方案中，濺射板310包括高純度水平的鈦，例如至少約99.9%，或甚至少約99.99%。此外，如1^(:0、1^?(^、1^?(^(8)氧化釩(￥(^)的介電材料可用于濺射板310的材料。
[0041]在一個(gè)方案中，濺射板310安裝于背板305上。背板305可以是具有支撐濺射板310的前表面324及延伸過濺射板310半徑的環(huán)狀凸緣326的分離結(jié)構(gòu)。環(huán)狀凸緣326包括外周圓形表面及具有靜置于如圖1所示的腔室100中的接地框架106上的外部凸緣328。接地框架106將背板305與腔室100電絕緣并將背板305與腔室100分隔開，且通常是由諸如氧化鋁陶瓷材料制成的環(huán)。
[0042]背板305由經(jīng)選擇而具有高熱傳導(dǎo)率及在其中使熱傳遞流體循環(huán)的材料制成。背板305合適的高熱傳導(dǎo)率至少約220W/mK，例如從約220至約400W/mK。這樣的熱傳導(dǎo)率水平允許靶300通過有效散失靶300中產(chǎn)生的熱而操作更長(zhǎng)的處理時(shí)間周期。在一個(gè)方案中，背板305由金屬制成，諸如銅或鋁。在另一個(gè)方案中，背板305包括金屬合金，諸如銅鋅(黃銅)或鉻銅合金。在一個(gè)示范性實(shí)施方式中，背板305包括C18000，C18000是具有Cr(0.8%)、Cu(96.1%),Ni(2.5% )及Si (0.6 % )的組分重量的合金。背板305也可以是含有一或多個(gè)接合板的分離結(jié)構(gòu)。背板305可是平坦的或凹曲的(dished)。
[0043]背板305也可以具有在所需范圍內(nèi)的電阻率以減少侵蝕凹槽而同時(shí)仍然允許用于延長(zhǎng)時(shí)間周期的靶300的操作。電阻率應(yīng)夠低以允許靶300在濺射期間被電偏置或充電。然而，電阻率也應(yīng)夠高以減少靶300中的渦流效應(yīng)，因?yàn)楫?dāng)渦流沿著通過靶300的路徑移動(dòng)時(shí)，渦流產(chǎn)生的熱正比于沿著所述路徑所遇到的電阻率。在一個(gè)方案中，背板305的電阻率是從約2至約5微歐姆厘米(yohm cm)或甚至從約2.2至約4.1yohm cm。
[0044]示范性背板305由包括銅鉻的金屬合金制成。在銅鉻的溫度超過600攝氏度前，銅鉻的電阻率不變，所述溫度足夠高以超過一般的濺射處理溫度。在一個(gè)方案中，銅鉻合金包括從約80:1至約165:1的銅鉻比。銅鉻合金包括從約98.5至約99.1百分比重量(wt% )的銅及約0.6至1.2百分比重量的鉻。銅鉻合金具有約340W/mK的熱傳導(dǎo)率及約2.2yohm cm的電阻率。
[0045]在一個(gè)實(shí)施方式中，背板305包括與前側(cè)表面324相對(duì)的背側(cè)表面330。背側(cè)表面330具有圓形凹槽332(或凹槽334a及334b)的同心圖案及交叉的弧形通道336。圓形凹槽332可被脊部338分開。交叉的弧形通道336以相對(duì)于在交叉點(diǎn)處的凹槽332的局部水平切線60至90度的角度范圍切過圓形凹槽332。交叉的凹槽分隔圓形凹槽332的連續(xù)溝槽結(jié)構(gòu)以允許熱傳遞流體在交叉點(diǎn)的凹槽332之間循環(huán)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)交叉的弧形通道336顯著減少圓形凹槽332的連續(xù)溝槽結(jié)構(gòu)內(nèi)的熱傳遞流體的停滯。
[0046]濺射靶300包括圖3與圖4中所示的監(jiān)控裝置173A。在一個(gè)實(shí)施方式中，監(jiān)控裝置173A是RFID標(biāo)簽216。在一個(gè)實(shí)施中，RFID標(biāo)簽216設(shè)置于穴356中，穴356形成于背板305的環(huán)狀凸緣326外周中。穴356可經(jīng)調(diào)整尺寸而大于RFID標(biāo)簽216的尺寸，使得約Imm至5mm的間距可環(huán)繞RFID標(biāo)簽216以增強(qiáng)通過天線175的可讀性(示于圖1中)AFID標(biāo)簽216可安裝于穴356中背板305的金屬材料上。離開穴356中金屬材料的RFID標(biāo)簽216的間距增強(qiáng)RFID標(biāo)簽216的功能性。RFID標(biāo)簽216可用陶瓷材料覆蓋、用陶瓷材料涂覆，或包括由陶瓷材料制成的殼體。用于將RFID標(biāo)簽216安裝于背板305的環(huán)狀凸緣326上的可能安裝方法包括環(huán)氧樹脂封裝、旋入式外殼、以旋入覆蓋(a cover that screws in)、彈簧夾及類似方法。也可使用粘貼式RFID標(biāo)簽216或條形碼標(biāo)簽。在一個(gè)實(shí)施方式中，RFID標(biāo)簽216的背側(cè)接觸或很靠近金屬背板以增強(qiáng)通過天線175的可讀性(示于圖1中)。
[0047]監(jiān)控裝置173A在派射革E1300外周上的定位最小化來(lái)自電磁場(chǎng)的干擾。此外，如圖4所示，監(jiān)控裝置173A在濺射靶300頂側(cè)上的定位將監(jiān)控裝置173A放置更靠近天線175(示于圖1中)。
[0048]再一次參照背側(cè)表面330，彎曲通道336也可以具有彎曲的尖端區(qū)域340，彎曲的尖端區(qū)域340往背板305的背側(cè)表面330向上逐漸變細(xì)，如圖3與圖6所示。彎曲尖端區(qū)域340在約外部圓形凹槽334b的半徑處開始。
[0049]凹槽332與通道336可以通過將預(yù)成型的背板305機(jī)械加工而形成，例如通過車床或銑床切割。凹槽332的角與所產(chǎn)生的脊部338也可以在機(jī)械加工過程中變圓，以減少在角處的應(yīng)力集中及侵蝕。
[0050]在一個(gè)方案中，濺射板的濺射表面320被成型以減少如圖3-6中所示工藝沉積的剝落。在示范性實(shí)施方式中，外周傾斜緣342環(huán)繞濺射表面320的頂部平面322。傾斜緣342相對(duì)于濺射表面320的平面322傾斜至少約8度的角度，例如，從約10度至20度，或甚至約15度?；⌒未讲?48定位于傾斜緣342周圍及包括自傾斜緣342向外與向上延伸的彎曲部分。彎曲部分結(jié)束于向內(nèi)的凸出部分(ledge)346中，向內(nèi)的凸出部分346實(shí)質(zhì)平行于濺射表面320的平面并自唇部348的外周邊緣344向內(nèi)延伸。向內(nèi)的凸出部分346連接至圓柱凹陷側(cè)壁350，圓柱凹陷側(cè)壁350自弧形唇部348的外周邊緣344向內(nèi)凹陷。當(dāng)靶300安裝在處理腔室100中時(shí)，向內(nèi)的凸出部分346也提供表面以接住凹陷側(cè)壁350的剝落的處理沉積。
[0051]凹陷側(cè)壁350與背板305的環(huán)狀凸緣326連接。環(huán)狀凸緣326實(shí)質(zhì)平行于濺射表面320的平面并包括外部凸緣328。外部凸緣328可靜置于接地框架106(示于圖1中)上及包括用于流體密封的0型環(huán)凹槽360。環(huán)狀凸緣326的部分及靶300的側(cè)表面可以用保護(hù)涂層354涂覆以提供更好的濺射材料的黏附并減少材料自這些表面的剝落。
[0052]在一個(gè)方案中，內(nèi)部凸緣表面352及凹槽側(cè)壁350以保護(hù)涂層354涂覆，如圖4與圖5中所示的雙線電弧噴涂招涂層(twin-wire arc sprayed aluminum coating)。在涂覆前，內(nèi)部凸緣表面352及凹槽側(cè)壁350脫脂并與碳化硅盤接地以達(dá)到200至300微英寸的粗糙度。涂層354延伸以覆蓋濺射板310的凹槽側(cè)壁350及背板305的內(nèi)部凸緣表面352。涂層354具有約500至約900微英寸的最終表面粗糙度，及從約5至約1mils的厚度。涂層354保護(hù)靶300的邊緣并提供濺射材料與這些表面的更好的黏附。
[0053]本發(fā)明所描述的實(shí)施方式提供可附著于或嵌入于靶120的主體或磁控管102的監(jiān)控裝置173A、173B形式的識(shí)別裝置。監(jiān)控裝置173A、173B可包括條形碼或其他形式的獨(dú)特視覺識(shí)別。監(jiān)控裝置173A、173B可包括獨(dú)特識(shí)別射頻裝置或其他電子標(biāo)簽裝置。監(jiān)控裝置173A、173B可包括非易失性存儲(chǔ)器400(示于圖4)中。
[0054]非易失性存儲(chǔ)器可包括用于儲(chǔ)存關(guān)于靶120或磁控管102的信息的位(Mt)。所述信息可包括獨(dú)特識(shí)別和/或包括靶120或磁控管102工藝限制的固定數(shù)據(jù)與可變數(shù)據(jù)中的一或兩者。所述信息可進(jìn)一步包括制造日期、服務(wù)中的第一個(gè)日期、有效處理的時(shí)間、RF能量的累積小時(shí)數(shù)和/或處理氣體容量。所述信息可進(jìn)一步包括靶120與磁控管102的預(yù)測(cè)使用期限。所述期限可被定義及可以與裝置內(nèi)的其他數(shù)據(jù)(可包括歷史數(shù)據(jù))或外部?jī)?chǔ)存的其他數(shù)據(jù)(可包括歷史數(shù)據(jù))比較。監(jiān)控裝置173A、173B中的數(shù)據(jù)可經(jīng)加密以防止損害和/或未經(jīng)授權(quán)的觀看。
[0055]處理腔室100可使用監(jiān)控裝置173A、173B內(nèi)的數(shù)據(jù)以建立元件和/或處理腔室100的安全操作限制。安全操作限制包括但不局限于:最大射頻功率、相容工藝與工藝材料、相容處理工具及可用于增進(jìn)工具與操作者安全和處理均勻性的其他信息。
[0056]本文所述實(shí)施方式包括處理系統(tǒng)主機(jī)的RFID讀取器模塊，在一個(gè)實(shí)施方式中，處理系統(tǒng)主機(jī)的RFID讀取器模塊能夠讀取多達(dá)4個(gè)獨(dú)立天線175。各天線175可定位于PVD腔室源(蓋)的外周上方，使得各天線175能夠發(fā)送及接收來(lái)自安裝于靶120的緣中的監(jiān)控裝置173B以及位于旋轉(zhuǎn)磁控管102上的監(jiān)控裝置173A的數(shù)據(jù)。在各沉積前或各沉積后，或系統(tǒng)被暫停的任何時(shí)間，控制器180中的軟件可讀取靶120中的監(jiān)控裝置173A。同樣地，在各沉積前或各沉積后，或系統(tǒng)被暫停的任何時(shí)間，監(jiān)控裝置173B可被控制器180的軟件所讀取。
[0057]信息可間隔地即從監(jiān)控裝置173A、173B被讀取又被寫回監(jiān)控裝置173A、173B以記錄具有特定操作壽命的元件的使用。例如，靶120上的監(jiān)控裝置173A可記錄各沉積過程及(經(jīng)由計(jì)算機(jī)屏幕)通知人員有多少個(gè)額外沉積過程可使用。監(jiān)控裝置173A、173B也可用于識(shí)別用途及包括工藝方法配方數(shù)據(jù)與處理限制。例如，靶120的額定功率可傳送到控制器180并指示控制器180限制功率應(yīng)用在所述額定值內(nèi)。
[0058]除了如料號(hào)與序號(hào)信息外的數(shù)據(jù)可以經(jīng)加密以減少無(wú)意或有意的修改使用限制的可能。具有監(jiān)控裝置173A、173B的已核準(zhǔn)元件的(經(jīng)由控制器180的)檢測(cè)可以接著用于允許較高功率沉積配方的應(yīng)用，否則較高功率沉積配方可被鎖定以保護(hù)腔室和/或基板。例如，如果元件沒有被識(shí)別為核準(zhǔn)用于高功率操作，處理腔室100依然可允許運(yùn)作，但只能以用于已識(shí)別元件所接受的已知功率水平運(yùn)作。在腔室中使用RFID標(biāo)簽的結(jié)果已經(jīng)測(cè)試證明。隨著安全與保障的增進(jìn)，包含于RFID芯片內(nèi)的數(shù)據(jù)可用專用手段加密。
[0059]盡管以上針對(duì)本公開內(nèi)容的實(shí)施方式，但可在并未背離本公開內(nèi)容的基本范疇的情況下設(shè)計(jì)本公開內(nèi)容的其它及進(jìn)一步的實(shí)施方式。且本公開內(nèi)容的范圍由以下專利申請(qǐng)范圍確定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種處理腔室，包括: 腔室主體，所述腔室主體具有設(shè)置于所述腔室主體上的腔室蓋組件； 一或多個(gè)監(jiān)控裝置，所述一或多個(gè)監(jiān)控裝置與所述腔室蓋組件耦接;及一或多個(gè)天線，所述一或多個(gè)天線鄰近于與所述一或多個(gè)監(jiān)控裝置通信的所述腔室蓋組件設(shè)置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理腔室，其中所述一或多個(gè)監(jiān)控裝置包括用于所述腔室蓋組件的元件的識(shí)別信息。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的處理腔室，其中所述信息包括固定數(shù)據(jù)與可變數(shù)據(jù)中的一個(gè)或兩者。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的處理腔室，其中所述信息包括制造日期、服務(wù)的第一個(gè)日期、有效處理的時(shí)間、射頻施加的累積小時(shí)數(shù)及以上各者的組合。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的處理腔室，其中所述信息包括使用期限。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的處理腔室，其中所述信息包括操作參數(shù)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理腔室，其中所述一或多個(gè)監(jiān)控裝置的每個(gè)包括射頻識(shí)別目.ο8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理腔室，其中所述一或多個(gè)監(jiān)控裝置的各個(gè)包括存儲(chǔ)器。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理腔室，其中所述腔室蓋組件包括磁控管及濺射靶。10.一種用于濺射腔室的濺射靶，所述濺射靶包括: 背板，所述背板具有前側(cè)表面與背側(cè)表面，所述背側(cè)表面具有: 多個(gè)圓形槽，所述多個(gè)圓形槽互相分開;及 至少一個(gè)弧形通道，所述至少一個(gè)弧形通道切過所述圓形槽； 監(jiān)控裝置，所述監(jiān)控裝置在所述背板的所述背側(cè)表面上;及 濺射板，所述濺射板安裝于所述背板的所述前側(cè)表面上。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的靶，其中所述監(jiān)控裝置包括射頻識(shí)別標(biāo)簽。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的靶，其中所述監(jiān)控裝置包括用于所述靶的識(shí)別信息。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的靶，其中所述信息包括制造日期、服務(wù)的第一個(gè)日期、有效處理的時(shí)間、射頻施加的累積小時(shí)數(shù)及以上各者的組合。14.一種磁控管，包括: 磁鐵； 配重位置，所述配重位置鄰近于所述磁鐵;及 監(jiān)控裝置，所述監(jiān)控裝置與所述磁控管的金屬元件耦接。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的磁控管，其中所述監(jiān)控裝置包括用于所述磁控管的識(shí)別信息。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的磁控管，其中所述信息包括制造日期、服務(wù)的第一個(gè)日期、有效處理的時(shí)間、射頻施加的累積小時(shí)數(shù)及以上各者的組合。
【文檔編號(hào)】H01L21/203GK106062921SQ201580008206
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2015年2月16日
【發(fā)明人】西蒙·尼古拉斯·賓斯, 布賴恩·T·韋斯特, 羅納德·維恩·肖爾, 羅杰·M·約翰遜, 邁克爾·S·考克斯
【申請(qǐng)人】應(yīng)用材料公司