专利名称：整体式的可拆卸屏蔽罩组件的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及用于真空室中的屏蔽罩组件。
背景技术：
在半导体处理，特别是在物理气相沉积中，真空室被用来在由衬底支撑构件支撑的衬底表面上沉积材料。通常由诸如钛、铝、或铜的材料做成的靶子固定在位于真空室上部的背板上，而真空室被提供有诸如氩气的惰性气体。直流或射频电压被施加到靶子上，以在衬底和靶子之间的区域内产生等离子体，以产生轰击靶子的离子，并使靶子材料溅射到衬底上。但是，靶子材料也沉积到室壁和诸如衬底支撑构件的室内元件上，并成为污染源。靶子材料可以累积并最终剥落而落在衬底上，这会在衬底中产生缺陷。
清洗真空室的传统方法包括湿式清洗工艺和使用清洗气体与沉积物反应的干式清洗工艺。在此方法中，在清洗工艺过程中沉积工艺必须停止，在沉积工艺重新开始之前需要额外的时间来将清洗材料和副产品从室内排出。
另外一种传统方法包括使用被耦合到接合环上的溅射屏蔽罩，以防止溅射材料直接沉积到室壁以及其他室内元件上。也可以提供覆盖环(屏蔽罩)以保护衬底支撑表面不沉积溅射材料。屏蔽罩被称为“消耗品(consumables)”，并需要周期性更换，以去除其上的任何累积物。为了从接合环上拆下传统的溅射屏蔽罩，必须将诸如绝缘体、O型环和紧固螺钉的其他元件从真空室上拆卸并移除。在这些元件被拆卸并移除之后，旧屏蔽罩被新屏蔽罩更换，并且所有的元件必须以正确的顺序和正确的对准重新安装，以保证真空室是真空密封的。因此，为了拆下消耗品、更换消耗品以及重新安装元件，真空室要有很长的停机时间。随着元件的经常拆卸和安装以更换屏蔽罩，螺钉和元件会相互摩擦并在真空室中产生污染物，并在衬底上引起缺陷。
因此，需要这样一种可拆卸的屏蔽罩组件，其优选地容易从处理室中拆下，需要较少的衬底处理停机时间，并且减少处理室的污染。
发明内容
本发明一般地涉及一种用于半导体处理系统中的整体式的可拆卸屏蔽罩组件。所述屏蔽罩组件可以包括上接合器组件、固定于所述上接合器组件上端的至少一个屏蔽罩构件、可拆卸地安置在所述屏蔽罩构件下部的覆盖环以及被安装到所述上接合器组件的所述上端的绝缘体构件。所述上接合器组件的尺寸使其可以被真空室的上部环形壁部分所容纳，所述上接合器组件可以呈环形，并且可以具有至少一个肩部，该肩部被构造成固定至少一个屏蔽罩构件。所述肩部可以包括至少一个螺母板，该螺母板被构造成容纳屏蔽罩固定螺栓。所述绝缘体构件可以包括由电绝缘材料制成的环形构件、从其中向外延伸的环形的暗区屏蔽罩，并且其尺寸可容纳处理靶子。所述至少一个屏蔽罩构件可以包括外屏蔽罩构件和同心地安置在所述外屏蔽罩构件之内的内屏蔽罩构件。所述外屏蔽罩构件可以呈圆柱形，并可包括穿过所述外屏蔽罩构件形成的多个径向布置的孔。所述覆盖环可以包括具有形成于其下表面的至少一个沟槽的环形构件，并且所述沟槽被构造成容纳从所述至少一个屏蔽罩构件的所述下部延伸的凸缘构件。所述覆盖环还可被构造成当衬底支撑构件被升至处理位置时与所述衬底支撑构件的外部接合。所述上接合器组件、所述至少一个屏蔽罩构件、所述覆盖环、和所述绝缘体构件被构造成作为整体式组件从所述半导体处理系统中共同拆下。
在另一个实施例中，整体式可拆卸屏蔽罩构件包括室绝缘体；固定并安置在所述室绝缘体下方的接合器构件；固定到所述接合器构件并从其向下延伸的内屏蔽罩构件；固定到所述接合器构件并从其向下延伸的外屏蔽罩构件，所述外屏蔽罩构件可以具有形成于其中的至少一个孔，以允许处理气体从所述孔中穿过；和可拆卸地安置在所述外屏蔽罩构件和所述内屏蔽罩构件中至少一个的下部的覆盖环，所述覆盖环被构造成当衬底支撑构件被移至处理位置时与所述衬底支撑构件的边缘部分接合。所述接合器构件可以包括环形构件，所述环形构件包括从所述接合器构件的内壁向内延伸的至少一个肩部构件。所述肩部构件还可以被构造成在其上容纳并固定所述室绝缘体、所述内屏蔽罩构件和所述外屏蔽罩构伯中的至少一个。所述内屏蔽罩包括具有上凸缘构件的圆柱形屏蔽罩构件，所述上凸缘构件从所述圆柱形屏蔽罩构件沿径向向外延伸，所述上凸缘构件被构造成安装到所述至少一个肩部构件。所述外屏蔽罩构件可包括直径大于内屏蔽罩构件直径的圆柱形状的屏蔽罩构件，所述外屏蔽罩构件具有从其沿径向向外延伸的上凸缘构件，所述上凸缘构件被构造成安装到所述至少一个肩部构件。所述内屏蔽罩构件被构造成覆盖形成于所述外屏蔽罩构件的所述至少一个孔，使得沉积到安置在内屏蔽罩内的衬底上的物质，不能穿过形成于所述于所述外屏蔽罩中的所述至少一个孔。所述覆盖环可以包括具有下表面的环形构件，所述下表面被构造成当所述衬底支撑构件被移至处理位置时与所述衬底支撑构件相接合，当所述衬支撑构件被移至非处理位置时与所述内屏蔽罩构件和所述屏蔽罩构件中至少一个的下部相接合。所述覆盖环还可以包括形成于所述下平面中的环形沟槽，所述环形构槽被构造成容纳所述内屏蔽罩构件和所述外屏蔽罩构件中至少一个的下凸缘部分。所述覆盖环还可以包括安置在所述覆盖环的内部边缘部分上的肩部构件，所述肩部构件呈环形并被构造成当衬底支撑构件被移至处理位置时与所述衬底支撑构件相接合。所述室绝缘体、所述接合构件、所述内屏蔽罩构件、所述外屏蔽罩构件和所述覆盖环被构造成通过整体式提升操作从所述半导体处理系统中共同拆下。
在又一个实施例中，提供了一种物理气相沉积系统，其包括具有底部、侧壁和可关闭的盖子构件的处理室，所述盖子构件具有安置于所述盖子构件下表面的物理气相沉积靶子；衬底支撑构件，其被安置在所述处理室内并被构造成在其上支撑用于处理的衬底，所述衬底支撑组件可以沿基本竖直的轴而有选择地调整；和整体式屏蔽罩组件，其可以包括被构造成电隔离所述整体式屏蔽罩构件和所述物理气相沉积系统中的电势的绝缘体、固定至所述绝缘体下表面的接合器构件、固定至所述接合器构件上并从其向下延伸的内屏蔽罩构件、固定至所述接合器构件上并从其向下延伸的外屏蔽罩构件以及可拆卸地安置在所述外屏蔽罩构件和所述内屏蔽罩构件中的至少一个的下部的覆盖环，所述外屏蔽罩构件同心布置在所述内屏蔽罩构件之外，所述覆盖环被构造成当所述衬底支撑构件被移至处理位置时与所述衬底支撑构件的边缘部分相接合。所述外屏蔽罩构件还包括形成于其中的至少一个孔，所述至少一个孔被构造成允许处理气体穿过其而到物理气相沉积系统的内部。
为了能够详细理解实现本发明上述实施例的方式，可以通过参照附图中所示的本发明实施例来对以上简单概括的本发明做更详细的描述。但应该注意到，附图仅仅图示了本发明的典型实施例，因此不应视为对其范围的限制，而本发明可以包括其它同样有效的实施例。
图1是布置在真空室内的可拆卸屏蔽罩组件的剖视图；图2是屏蔽罩组件的分解部分剖视图；图3图示了正从室中被拆下的屏蔽罩组件。
具体实施例方式
图1是布置在真空室200内的可拆卸屏蔽罩组件100的剖视图。屏蔽罩组件100可以包括布置在传统物理气相沉积室(PVD室)200的墙壁130上的上接合器110。上接合器110被构造和安排成与包括PVD室200的任何真空室相配合，并通过螺栓或螺钉(未图示)固定到墙壁130上。室200的上部包括盖子210，该盖子210在背板220上具有靶子230。室200的下部包括布置在衬底支撑构件250上的衬底240。
在图2中进一步示出的屏蔽罩组件100，还可以包括室绝缘体115和一个或多个消耗品，例如外屏蔽罩145、内屏蔽罩150、暗区屏蔽罩125以及覆盖环155。外屏蔽罩145被设计成对溅射材料屏蔽室壁130。外屏蔽罩145在形状上一般为环形，其包括允许处理气体在真空室200内循环的孔160。在第一末端的凸缘147(见图2)通过夹紧环180(见图2)被夹持，位于第二末端的凸缘142用来容纳覆盖环155。内屏蔽罩150被设计成在衬底处理过程中对溅射材料屏蔽室壁130，并防止溅射材料穿过孔160。内屏蔽罩150在形状上也是环形，并且通常在半径和长度上小于外屏蔽罩145。暗区屏蔽罩125呈环形，并防止溅射材料沉积到背板220上。覆盖环155在衬底处理过程中保护衬底支撑件250不被溅射材料覆盖。在处理之前，衬底支撑构件250将衬底240向上移动到内屏蔽罩150内的处理位置中。在衬底支撑构件250向上移动时，其从凸缘142上顶起覆盖环155，并且在处理过程中，覆盖环155保持在支撑构件250上。在处理之后，支撑构件250向下移动，并且凸缘142锁住并固定覆盖环145，直到下一衬底240被移到处理位置。
图2是屏蔽罩组件100的分解部分剖视图。室绝缘体115位于上接合器110的肩部。暗区屏蔽罩125位于紧固环180上。紧固环180和紧固螺钉135将内屏蔽罩150的凸缘152以及外屏蔽罩145的凸缘147紧固到螺母板140上，该螺母板140被固定到上接合器110上。螺母板140可以通过螺钉137固定到上接合器110上。虽然没有示出，但是还包括O型环来密封屏蔽罩组件100的不同部分，以在真空室内进行处理。
在另一个实施例中，屏蔽罩组件100可以包括内屏蔽罩、外屏蔽罩、暗区屏蔽罩、覆盖环或用作屏蔽罩的任何其他元件的一个或任意组合。屏蔽罩组件100可以被设计和构造成具有保护室200及其元件不沉积靶子材料所需的许多屏蔽罩。
图3图示正从室200中被拆下的屏蔽罩组件100。移动盖子210，以容易操作屏蔽罩组件100。拆下将上接合器110固定到室壁130的螺栓，以能够手动或用提升设备(lift aid)来拆下屏蔽罩组件100。在将屏蔽罩组件100从真空室200中拆下后，其能够用另一个屏蔽罩组件100来替换。盖子210随后被关闭并通过传统装置相对室绝缘体115密封固定，而且可以进行周期性的维护循环。当真空室200进入周期性维护循环接下来的步骤时，例如抽气(pump down)、烘干(bake-out)或烧入(burn-in)，可以在附近工作台上拆卸旧屏蔽罩组件100，在该工作台上，可以更符合人机工效学(ergonomically)地来操作屏蔽罩100。可以从室中拆卸掉屏蔽罩组件100的元件，藉使可能产生的任何污染物不再污染真空室200。另外，在室200继续其维护中的下一步骤的同时，可以更换诸如内屏蔽罩150、外屏蔽罩145、覆盖环155以及暗区屏蔽罩125的消耗品，并且可以维护屏蔽罩组件100的其他元件。在消耗品被更换后，更换屏蔽罩组件100已经可在真空室200的下一个周期性维护中使用。
通过使用屏蔽罩组件100，室200允许在消耗品被更换时继续维护，而不用等待在室自身内部更换消耗品。因此，室200的维护时间减少，而且使室的停机时间最小化。另外，因为屏蔽罩组件100是整体式的，所以许多屏蔽罩组件100可以提前安装以备使用。
虽然上文是针对本发明的实施例的，但可以在不违背本发明的基本范围的情况下设计出本发明的其它的以及进一步的实施例，并且本发明的范围由所附权利要求来确定。
权利要求
1.一种用于半导体处理系统中的可拆卸屏蔽罩组件，包括上接合器组件；至少一个屏蔽罩构件，固定于所述上接合器组件的上端；覆盖环，可拆卸地安置在所述至少一个屏蔽罩构件的下部；和绝缘体构件，被安装到所述上接合器组件的所述上端。
2.如权利要求1所述的可拆卸屏蔽罩构件，其中所述上接合器组件的尺寸使其可以被真空室的上部环形壁部分容纳。
3.如权利要求2所述的可拆卸屏蔽罩构件，其中所述上接合器组件包括环形构件，所述环形构件包括至少一个肩部，所述肩部被构造成在其上固定所述至少一个屏蔽罩构件。
4.如权利要求3所述的可拆卸屏蔽罩构件，其中所述至少一个肩部还包括至少一个螺母板，所述螺母板被构造成在其中容纳屏蔽罩固定螺栓。
5.如权利要求1所述的可拆卸屏蔽罩构件，其中所述绝缘体构件包括由电绝缘材料制成的环形构件，所述环形构件的尺寸使其能够在其内部区域容纳处理靶子。
6.如权利要求5所述的可拆卸屏蔽罩构件，其中所述绝缘体构件还包括从其向外延伸的环形暗区屏蔽罩。
7.如权利要求1所述的可拆卸屏蔽罩构件，其中所述至少一个屏蔽罩构件包括外屏蔽罩构件；和内屏蔽罩构件，同心地安置在所述外屏蔽罩构件之内。
8.如权利要求7所述的可拆卸屏蔽罩构件，其中所述外屏蔽罩构件呈圆柱形的形状，并包括穿过所述外屏蔽罩构件形成的多个径向布置的孔。
9.如权利要求1所述的可拆卸屏蔽罩构件，其中所述覆盖环还包括具有形成于其下表面的至少一个沟槽的环形构件，所述至少一个沟槽被构造成容纳从所述至少一个屏蔽罩构件的所述下部延伸的凸缘构件。
10.如权利要求9所述的可拆卸屏蔽罩构件，其中所述覆盖环被构造成当衬底支撑构件被升至处理位置时与所述衬底支撑构件的外部接合。
11.如权利要求1所述的可拆卸屏蔽罩构件，其中所述上接合器组件、所述至少一个屏蔽罩构件、所述覆盖环、和所述绝缘体构件被构造成作为整体式组件从所述半导体处理系统中共同拆下。
12.一种用于半导体处理系统中的整体式可拆卸屏蔽罩构件，包括室绝缘体；接合器构件，固定到所述室绝缘体上，以便所述接合器构件安置在所述室绝缘体的下方；内屏蔽罩构件，固定到所述接合器构件并从其向下延伸；外屏蔽罩构件，固定到所述接合器构件并从其向下延伸，所述外屏蔽罩构件具有形成于其中的至少一个孔，以允许处理气体从所述孔中穿过；和覆盖环，可拆卸地安置在所述外屏蔽罩构件和所述内屏蔽罩构件中至少一个的下部，所述覆盖环被构造成当衬底支撑构件被移至处理位置时与所述衬底支撑构件的边缘部分接合。
13.如权利要求12所述的整体式可拆卸屏蔽罩构件，其中所述接合器构件包括环形构件，所述环形构件包括从所述接合器构件的内壁向内延伸的至少一个肩部构件。
14.如权利要求13所述的整体式可拆卸屏蔽罩构件，其中所述至少一个肩部构件被构造成在其上容纳并固定所述室绝缘体、所述内屏蔽罩构件和所述外屏蔽罩构件中的一个。
15.如权利要求13所述的整体式可拆卸屏蔽罩构件，其中所述内屏蔽罩包括具有上凸缘构件的圆柱形屏蔽罩构件，所述上凸缘构件从所述圆柱形屏蔽罩构件沿径向向外延伸，所述上凸缘构件被构造成安装到所述至少一个肩部构件。
16.如权利要求13所述的整体式可拆卸屏蔽罩构件，其中所述外屏蔽罩构件包括直径大于所述内屏蔽罩构件直径的圆柱形状屏蔽罩构件，所述外屏蔽罩构件具有从其沿径向向外延伸的上凸缘构件，所述上凸缘构件被构造成安装到所述至少一个肩部构件。
17.如权利要求12所述的整体式可拆卸屏蔽罩构件，其中所述内屏蔽罩构件被构造成覆盖形成于所述外屏蔽罩构件中的所述至少一个孔，使得沉积到安置在内屏蔽罩构件内的衬底上的物质，不穿过形成于所述外屏蔽罩构件中的所述至少一个孔。
18.如权利要求12所述的整体式可拆卸屏蔽罩构件，其中所述覆盖环包括具有下表面的环形构件，所述下表面被构造成当所述衬底支撑构件被移至处理位置时与所述衬底支撑构件相接合，并当所述衬底支撑构件被移至非处理位置时与所述内屏蔽罩构件和所述屏蔽罩构件中至少一个的下部相接合。
19.如权利要求18所述的整体式可拆卸屏蔽罩构件，其中所述覆盖环包括形成于所述下平面中的环形沟槽，所述环形构槽被构造成容纳所述内屏蔽罩构件和所述外屏蔽罩构件中至少一个的下凸缘部分。
20.如权利要求18所述的整体式可拆卸屏蔽罩构件，其中所述覆盖环包括安置在所述覆盖环的内部边缘部分上的肩部构件，所述肩部构件呈环形并被构造成当所述衬底支撑构件被移至处理位置时与所述衬底支撑构件相接合。
21.如权利要求12所述的整体式可拆卸屏蔽罩构件，其中所述室绝缘体、所述接合构件、所述内屏蔽罩构件、所述外屏蔽罩构件和所述覆盖环被构造成通过整体式提升操作从所述半导体处理系统中共同拆下。
22.一种物理气相沉积系统，包括处理室，具有底部、侧壁和可关闭的盖子构件，所述盖子构件具有安置在所述盖子构件的下表面的物理气相沉积靶子；衬底支撑构件，安置在所述处理室内并被构造成在其上支撑用于处理的衬底，所述衬底支撑组件可以沿基本竖直的轴而有选择地调整；整体式屏蔽罩组件，包括绝缘体，被构造成电隔离所述整体式屏蔽罩构件和所述物理气相沉积系统中的电势；接合器构件，固定至所述绝缘体的下表面；内屏蔽罩构件，固定至所述接合器构件上并从其向下延伸；外屏蔽罩构件，固定至所述接合器构件上并从其向下延伸，所述外屏蔽罩构件同心布置在所述内屏蔽罩构件之外；和覆盖环，可拆卸地安置在所述外屏蔽罩构件和所述内屏蔽罩构件中至少一个的底部，所述覆盖环被构造成当所述衬底支撑构件移至处理位置时与所述衬底支撑构件的边缘部分相接合。
23.如权利要求22所述的物理气相沉积系统，其中所述外屏蔽罩构件包括形成于其中的至少一个孔，所述至少一个孔被构造成允许处理气体穿过所述至少一个孔而到所述物理气相沉积系统的内部。
全文摘要
本发明公开了一种更换真空室中消耗品的装置。一种整体式可拆卸屏蔽罩组件(100)被提供来快速地更换诸如屏蔽罩(145，150)之类的消耗品。屏蔽罩组件可以包括上接合器组件(110)、至少一个屏蔽罩构件(145，150)、覆盖环(155)和绝缘体构件(115)。屏蔽罩构件被设计成使得消耗品可以在一个步骤中被更换并允许所述室继续其维护循环。
文档编号C23C14/56GK1610766SQ03801833
公开日2005年4月27日 申请日期2003年2月24日 优先权日2002年3月6日
发明者艾伦·巴里·刘, 伊利娅·拉维斯凯, 迈克尔·罗森斯坦 申请人:应用材料公司