DE69513876T2

DE69513876T2 - Abschirmungs-Anordnung für Vakuumkammer

Info

Publication number: DE69513876T2
Application number: DE69513876T
Authority: DE
Inventors: David E. Berkstresser; Richard E. Demaray; Akihiro Hosokawa
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 1994-04-29
Filing date: 1995-05-02
Publication date: 2000-05-11
Anticipated expiration: 2015-05-03
Also published as: JP4541305B2; JP3969755B2; EP0679730B1; EP0679730A1; DE69513876D1; US5518593A; JP2006144129A; JPH0892739A

Description

Die Erfindung betrifft den Aufbau und den Einsatz von Abschirmungen oder Auskleidungen, die in Vakuumbearbeitungskammern verwendet werden, und insbesondere Abschirmungen, die in PVD-(physikalische Dampfablagerung - Sputtern) Kammern zur Dampfablagerung von Materialien auf großen Substraten verwendet werden. Eine Vorrichtung, die solch eine Abschirmung und eine Heizanordnung umfaßt und die dem Oberbegriff von Anspruch 1 entspricht, und ein Verfahren zur Ausbildung eines Films auf einem Substrat, das dem Oberbegriff von Anspruch 23 entspricht, sind aus der EP-A- 320 016 bekannt.
In der Substratbearbeitung im allgemeinen und insbesondere in der PVD (Sputter)-Bearbeitung können Partikel, die vorhanden sind und die in der Bearbeitungskammer erzeugt werden, das zu bearbeitende Substrat verschmutzen und zerstören. Wenn solche Partikel (auch als "freie" Partikel bekannt) auf dem zu bearbeitenden Substrat landen, verschmutzen sie eine kleine Fläche des Substrats, welche weggeworfen werden kann, wenn das Substrat in einzelne Blättchen gestanzt wird. Wenn jedoch ein großes Substrat im folgenden als ein einzelnes Produkt (z. B. als eine Flachpanelanordnung) verwendet werden soll, bewirkt ein Fehler, daß die gesamte Einheit zurückgewiesen wird.
Die verschmutzenden Partikel entstehen aus verschiedenen Quellen. Unvollständiges oder mangelhaftes Säubern der Kammer erlaubt es Partikeln, in der Kammer zu bleiben und Verschmutzung zu verursachen. Jedoch können, auch wenn die Bearbeitungskammer sauber ist, Verschmutzungen vorhanden sein und werden während des Sputtervorgangs erzeugt. Eine Art der Verschmutzungspartikel stammt von durch Sputtern abgelagertem Material, das sich abgesehen von dem zur Ablagerung bestimmten Substrat auf Bearbeitungskammeroberflächen abgelagert hat und sich in der Folge von dem Ort innerhalb der Vakuumbearbeitungskammer absondert (abschält oder abfällt), wo es ursprünglich angelagert worden ist. Diese Partikel sind üblicherweise kühle, viele Moleküle große Blättchen von durch Sputtern abgelagertem Material, die während des Sputtervorgangs heiß waren, aber seitdem als Folge des Kontakts mit Umgebungsoberflächen abgekühlt sind. Anders hingegen das heiße Material, welches durch Sputtern abgelagert wird, bei dem molekülgroße Partikel des Materials (bei den hohen Temperaturen 250º bis 400ºC) sich leicht auf dem bereits heißen besputterten Substrat auftragen, wenn auch kühle Blättchen (Partikel) auf dem Substrat landen und im Substrat eingebettet werden. Solche Blättchen können Mängel schaffen, die das Zurückweisen des Substrats verursachen.
Eine andere Partikelquelle ist der Lichtbogenüberschlag zwischen dem hochgeladenen (unter Vorspannung gesetzten) Target und seinen umgebenden ungeladenen (geerdeten) Teilen. Lichtbogenüberschlag tritt in PVD Bearbeitungskammern an den Stellen zwischen der Kante des Targets und den umgebenden Oberflächen (üblicherweise eine Abschirmung, die das Target einschließt und die in den zum Target benachbarten Raum, der als "der dunkle Raumring oder die dunkle Raumnut" bekannt ist, hineinragt) auf. Lichtbogenüberschlag zwischen benachbarten Teilen verursacht eine große, auf eine Stelle begrenzte Temperaturspitze, welche in den meisten Fällen Moleküle von einem oder von beiden Materialien, zwischen denen der Funke überschlägt, freisetzt. Wenn sich die freigesetzten Moleküle auf dem Substrat ablagern, so erzeugen sie bestenfalls eine leichte, aber vertretbare Anomalie im Beschichtungsmuster, oder im schlimmsten Fall, wenn ein Partikel aus fremdem Material besteht, wird dann das Substrat verschmutzt und muß zurückgewiesen werden.
In einer PVD Bearbeitungskammer ist das Target, welches das Sputtermaterial enthält, im allgemeinen flach und parallel zum Substrat, das durch Sputtern beschichtet wird, angeordnet. Der Sputtervorgang umfaßt die Ionisation von Gasmolekülen (z. B. Argon) in der Bearbeitungskammer. Die Gasmoleküle werden aufgrund einer elektrischen Vorspannung, üblicherweise eine Gleichstromvorspannung, elektrisch ionisiert. Sobald sie ionisiert sind, bombardieren die positiven Ionen das negativ geladene Target, was zur Folge hat, daß das Targetmaterial in die Kammer als molekülgroße ballistische Partikel freigesetzt wird. In der luftverdünnten Vakuumatmosphäre der Vakuumkammer fliegen die Targetmoleküle fast unbehindert, bis sie das durch Sputtern zu beschichtende Substrat erreichen, das nur wenig entfernt angeordnet ist.
Dieses Sputtern beschichtet das Substrat wie durch das Verfahren erwünscht, da aber das zum Sputtern eingesetzte Targetmaterial vom Target in alle Richtungen weggesprüht wird, neigen die das Substrat umgebenden Oberflächen in der Bearbeitungskammer ebenfalls dazu, daß sie mit durch Sputtern aufgebrachtem Material beschichtet werden (z. B. der Schattenrahmen, die Kammerabschirmung). Da diese umgebenden Oberflächen anfänglich im allgemeinen im Gegensatz zur Temperatur des durch Sputtern aufgebrachten Materials, das zwischen 250º und 400ºC aufweist, kalt sind, d. h. sich auf Umgebungs- oder Raumtemperatur befinden, kühlt bei Berührung das durch Sputtern aufgebrachte Material auf die geringere Temperatur der Bearbeitungskammeroberflächen, die das Substrat umgeben, schnell ab. Der Anfangskontakt und die Haftung zwischen dem bei hoher Temperatur durch Sputtern aufgebrachten Material und den kühlen Kammeroberflächen, die das Substrat umgeben, schafft eine Kontaktfläche zwischen den beiden Materialien. In dem Maß, in dem das durch Sputtern aufgebrachte Material abkühlt, neigt es dazu, sich auf der kühlen inneren Oberfläche der Kammer zusammenzuziehen. Das Zusammenziehen des neuen durch Sputtern aufgebrachten Materials wird durch die Haftung zwischen den zwei Materialien an der anfänglichen Kontaktfläche erschwert. Wenn die Spannung im durch Sputtern aufgebrachten Material ansteigt (als ein Ergebnis der Tatsache, daß immer größere Bereiche des Inneren der Bearbeitungskammer beschichtet werden), schält sich das eine oder andere des durch Sputtern aufgebrachten Materials im weiteren von der Kammeroberfläche ab. Jedesmal, wenn durch Sputtern aufgebrachtes Material sich von der Kammeroberfläche abschält, entsteht ein Partikel, das zur Verunreinigung beitragen kann. In Anerkennung dieses Problems werden PVD Kammern mit "Abschirmungsteilen" aufgebaut, die als eine Auskleidung für die Bearbeitungskammer wirken. Ein Schattenrahmen und ein Schirm (gemeinsam "Abschirmung") kleiden die Innenseite der Bearbeitungskammer im wesentlichen zwischen dem Rand des Targets, das gesputtert wird, und dem Rand des Substrats, das für die Ablagerung vorgesehen ist, aus. Das durch Sputtern aufgebrachte Material bedeckt dann die Innenseite der "Abschirmung" und nicht die Innenseite der Kammerwand. Die "Abschirmung" kann dann leicht entfernt und gesäubert oder ersetzt werden, was die Abnützung und die Belastung der Kammerwand verringert, die sich jedoch ergeben würden, wenn die Wände der Bearbeitungskammer ununterbrochen dem ionisierten Verfahrensgas ausgesetzt wären und einer gründlichen Reinigung nach einer vorbestimmten Anzahl von Verfahrensdurchläufen unterzogen werden müßten.
Jedoch tritt das oben beschriebene Abschälphänomen im Laufe der Zeit auch in jenen Fällen auf, in denen eine "Abschir mung" verwendet wird, wenn sich gesputtertes Material auf der "Abschirmungs"-Oberfläche bis zu einer Stärke und noch darüber aufbaut, die über die Fähigkeit der "Abschirmung" hinausgeht, das Material ohne dessen Abschälen zurückzuhalten. Tröpfchenzerstäuben ist eine Technik, die allgemein eingesetzt wird, um die Haftung zwischen dem durch Sputtern aufgebrachten Material und der Abschirmungsoberfläche zu verbessern. Tröpfchenzerstäuben schafft zusätzliche Oberfläche für das durch Sputtern abgelagerte Material und kann wirksam eine mechanische Verbindung zwischen dem durch Sputtern aufgebrachten Material und der Oberfläche der Abschirmung schaffen, so daß das durch Sputtern aufgebrachte Material auf der Oberfläche der Abschirmung zurückgehalten wird und sich nicht abschält, wodurch Partikel in der Bearbeitungskammer geschaffen werden.
Lichtbogenüberschlag um den Rand des Sputtertargets kann ebenfalls Partikel schaffen. Lichtbogenüberschlag wird induziert, wenn die Vorspannungsspannung zwischen dem Target und einem nebenan geerdeten (oder entgegengesetzt vorgespannten) Element größer ist als eine bekannte Funktion eines multiplikativen Produkts des Gasdrucks und des Raumspalts zwischen dem Target und dem nebenan geerdeten (oder entgegengesetzt vorgespannten) Element. Die bekannte numerische Beziehung ist durch die Paschenschen Kurven vorgegeben (Einzelheiten werden im folgenden in der Besprechung von Fig. 16 betrachtet). Die Kurve zeigt Bedingungen, welche dem Überschlag zwischen dem Targetmaterial und der umgebenden Abschirmung in dem "dunklen Raumring" für ein bestimmtes Gas dienlich sind. Ein Lichtbogenüberschlag findet zwischen den Rändern des vorgespannten Targets und den geerdeten Teilen, wie der "Abschirmung", statt. Der Lichtbogen veranlaßt Blättchen, aus dem Material herauszubrechen. Solche Blättchen können das Substrat verunreinigen, und sie tun es auch.
Die Ausdehnung und das Zusammenziehen der Bearbeitungskammeraufbauten aufgrund von Veränderungen in ihrer Temperatur beeinflußt den Spalt oder Zwischenraum zwischen den Teilen, zwischen denen Überschläge auftreten können. Insbesondere aufgrund der Temperaturunterschiede zwischen dem Target, der Bearbeitungskammerwand und der Abschirmung ist es möglich, daß ein Überschlag nicht nur an einer inneren Kante der Dunkelraumnut zwischen dem Rand des Targets und dem Rand der Abschirmung, die dem Targetmaterial zugewandt ist, auftritt, sondern auch an einer äußeren Kante der Dunkelraumnut, die das Target umgibt, so daß, wenn das Target schrumpft oder sich die Abschirmung ausdehnt, die Größe des Spalts, der zwischen benachbarten Teilen geschaffen wird, den Überschlag verursacht.
Eine herkömmliche Lösung dieses Lichtbogenüberschlagproblems ist es, den Zwischenraum zwischen benachbarten Teilen (d. h. der Abschirmung und dem Target) unter dem unteren Ende der Paschenschen Kurve zu halten, um den Überschlag zu verhindern. Es gestaltet sich jedoch schwierig, einen konstanten Zwischenraum zwischen der Abschirmung und dem Targetmaterial aufrechtzuerhalten, da sich aufgrund der Belastung durch die ionisierten Gaspartikel und das gesputterte Material während des Vorgangs die Abschirmung ausdehnt und ihre Temperatur steigt. Es ist besonders schwierig, einen gewünschten Zwischenraumabmessungsbereich beizubehalten, wenn Sputtern für Flüssigkristallanzeigeanwendungen durchgeführt wird. Bei diesen Anwendungen ist die Größe der Fläche, die gesputtert wird, groß (470 mm · 370 mm), was eine lange und breite Abschirmung (Außenabmessung 660 mm · 570 mm) um den Umfang des zu sputternden Targets erfordert. Die größeren Abmessungen schaffen größere Bewegungen aufgrund von unterschiedlicher thermischer Ausdehnung, was bei der Gestaltung nur schwer umgangen werden kann. Des weiteren kann und wird, auch wenn Anordnungen geschaffen werden, die in der Theorie annehmbare Leistungen bei allen Temperaturen erlauben, ein kleiner Fehler in der Ausrichtung oder ein Versatz der Abschirmung vom Targetmaterial während des Zusammenbaus der Bearbeitungskammer einen Zwischenraum auf einer Seite der Kammer schaffen, der dem Lichtbogenüberschlag förderlich ist, und schafft daher so Partikel. Der Wärmezyklus der Abschirmungselemente durch zugeführte und abgegebene Energie, während das Sputtern an- und abgedreht wird, stellt die Haftbindung zwischen dem durch Sputtern aufgebrachten Material und den Abschirmungsteilen auf eine Probe. Schwach gebundene Blättchen werden als Ergebnis des Wärmezyklus bald abfallen oder sich abschälen, wodurch das Problem der Partikel in der Bearbeitungskammer verschärft wird.
Partikel, die entweder durch Abschälen von durch Sputtern aufgebrachtem Material von Bearbeitungskammeroberflächen oder durch Lichtbogenüberschläge geschaffen werden, können nicht hingenommen werden, da Partikelverschmutzung die Ausbeute bei der Halbleiterherstellung beeinflußt. Diese Schwierigkeiten müssen überwunden werden, um die Ausbeute bei der Herstellung von gesputterten Substraten zu erhöhen und die Substratrückweisung aufgrund von Partikelverschmutzung zu verringern oder zu beseitigen, wo die Partikel vom Sputtervorgang herrühren und nicht von irgendeinem mangelhaften vorherigen Reinigungsvorgang.
In der US-A-5 135 629 wird eine Blende für eine Vakuumbearbeitungskammer beschrieben, wobei eine Oberfläche der Blende eine gerauhte Anti-Verschmutzungsbeschichtung aufweist. Die Beschichtung ist direkt dem Target zugewandt.
Die vorliegende Erfindung beabsichtigt, diese Probleme zu überwinden. Die Aufgabe wird durch die Vorrichtung nach dem unabhängigen Anspruch 1, der Bearbeitungskammer nach den Ansprüchen 6, 8, 10, 15 und 18 und des weiteren durch das Verfahren zum Sputtern eines Substrats in einer Bearbeitungskammer nach dem unabhängigen Anspruch 23 gelöst.
Weitere Vorteile, Eigenschaften, Aspekte und Details der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Temperatur zwischen der "Abschirmung" (Schattenrahmen und Abschirmung (oder Hitzeschild)) und dem durch Sputtern aufgebrachten Material ausgeglichen und die "Abschirmung" wird ungefähr auf die Temperatur des durch Sputtern aufgebrachten Materials aufgeheizt, so daß es wenig bis gar keine thermische Differentialausdehnung zwischen dem durch Sputtern aufgebrachten Material und der nicht am Vorgang beteiligten Oberfläche gibt, auf der es abgelagert ist, wodurch die schädliche Spannungsbelastung im durch Sputtern aufgebrachten Material ausgeschaltet wird.
Die Temperatur des Hitzeschilds wird vorteilhaft durch einen Aufbau von Strahlungsheizelementen gesteuert, die so angeordnet sind, daß sie die Unterseite der Abschirmung aufheizen, ohne den Vorgang in der Kammer zu beeinflussen. Erhitzen der Abschirmung veranlaßt diese, sich auszudehnen. Das Targetmaterial dehnt sich ebenfalls aus, so daß die tatsächliche Veränderung im Zwischenraum zwischen dem Rand des Targets und dem Rand der Abschirmung in der Dunkelraumringnut minimiert wird.
Das Targetmaterial wird üblicherweise durch eine Flüssigkeit wie Wasser gekühlt, um es vor Überhitzung zu bewahren, so daß, obwohl das durch Sputtern aufgebrachte Material, wenn es vom Target ausgestoßen wird, eine örtliche Temperatur von 250º bis 400ºC aufweist, die Gesamtmasse des Targetmaterials oder des Targetmaterials und der Unterstützungsplatte, in den Fällen wo eine Unterstützungsplatte verwendet wird, eine durchschnittliche Temperatur von 50º bis 100ºC aufweist. Daher wird vorzugsweise eine Abschirmung mit stuhlförmigem oder "h"-förmigem Querschnitt geschaffen, wobei die Vorderseite des Stuhls der Mitte der Kammer zugewandt ist. Der obere Rückteil des Stuhls oder der obere Fortsatz des "h"-förmigen Querschnitts erstreckt sich nach oben von dem unteren geheizten Abschnitt der Abschirmung, um in die Dunkelraumringnut um das Target herum zu passen. Während die Temperatur der äußeren Oberfläche der Abschirmung benachbart oder direkt gegenüber der Heizung auf ungefähr 250ºC - 350ºC (ungefähr die Temperatur des durch Sputtern aufgebrachten Materials) gesteuert wird, weist die Temperatur der Oberfläche des Heizungsaufbaus eine vorbestimmte Beziehung (z. B. proportional) zu der Temperatur der Außenoberfläche der Abschirmung auf, so daß die Temperatursteuerung der Heizung durch Einsatz einer weniger anspruchsvollen (z. B. proportionalen) Steuerfunktion, wenn gewünscht, ausgeführt werden kann.
Der Heizungsaufbau ist vorteilhafterweise unter der Sitzfläche des Stuhls oder innerhalb des unteren Bogens des "h" angeordnet, wobei, obwohl die Temperatur der Abschirmung idealerweise einheitlich sein sollte, die Temperatur der Abschirmung aber in Wirklichkeit am äußersten oberen Bereich der Form, welcher benachbart zum Target liegt, leicht unterschiedlich zur Temperatur der Abschirmung benachbart der Heizung ist. Daher verringert die Vorhersehbarkeit von Temperaturunterschieden und die richtige Ausrichtung zwischen dem Targetmaterial und der Abschirmung, wenn die Abschirmung und die Bearbeitungskammer richtig zueinander ausgerichtet sind, die Möglichkeit von Lichtbogenüberschlägen über den gesamten Temperaturbereich, der im Sputtervorgang durchschritten werden könnte.
Nach einem bevorzugten Aspekt der Erfindung werden, um die Ausrichtung zwischen der Abschirmung und dem Dunkelraumring auf dem Target aufrechtzuerhalten, eine Reihe von vier sich seitlich erstreckenden Schneidkantenlagerstützen um den Umfang der Abschirmung geschaffen. Die Achsen der Schneidkanten erstrecken sich in Richtung des Mittelpunkts der Abschirmung (im allgemeinen auch die Mitte der Bearbeitungskammer). Jede Bewegung aufgrund von unterschiedlicher thermischer Ausdehnung zwischen der Abschirmung und den Bearbeitungskammerwänden wird automatisch von der Mitte der Kammer durch den Einsatz dieser Schneidkantenlagerstützen ausgeglichen, deren Achsen sich im Mittelpunkt der Abschirmung kreuzen.
Um die Wirkung des Heizungsaufbaus auf die Temperatur der Abschirmung zu verbessern, weist eine innere (Boden-) Oberfläche der Abschirmung eine behandelte Oberfläche auf (Tröpfchenzerstäubung oder oxydiert), um einen hohen Emissionsvermögenskoeffizienten zu schaffen, während die äußere (obere) Oberfläche behandelt ist (vorzugsweise poliert), um einen niederen Emissionsvermögenskoeffizienten aufzuweisen. Der hohe Emissionsvermögenskoeffizient auf der Bodenoberfläche der Abschirmung, die dem Heizungsaufbau zugewandt ist, veranlaßt das Abschirmungsmaterial bereitwillig Wärmeenergie aufgrund von Strahlung (was die hauptsächliche Art der Wärmeübertragung in Vakuumumgebungen darstellt) aufzunehmen und abzustrahlen. Der niedere Emissionsvermögenskoeffizient auf den oberen Oberflächen der Abschirmung veranlaßt das Material der Abschirmung, die Absorption und die Abstrahlung von Wärmeenergie aufgrund von Strahlungswärmeübertragung zu minimieren. Diese Anordnung läßt die Temperatur des Abschirmungsmaterials leicht von einer Veränderung in der Wärmeenergiezufuhr von der Heizungsanordnung betroffen sein, ohne großem Gewinn oder Verlust aufgrund von Strahlung von den oberen Abschirmungsoberflächen ausgesetzt zu sein.
Vorteilhafterweise schaffen die polierten oberen Oberflächen der Abschirmung den zusätzlichen Nutzen des Entfernens der Feuchtigkeit. Feuchtigkeit, welche sich leicht an der Innenseite der Bearbeitungskammer in der Zeit niederschlägt, in der die Bearbeitungskammer den sie umgebenden atmosphärischen Bedingungen ausgesetzt ist, wird leichter von der Oberfläche der Abschirmung unter hohem Vakuum verdampft, wenn die Abschirmungsoberfläche glatt ist. Ein hohes Vakuum kann daher sehr viel schneller erzielt werden, wenn dieselbe Vakuumpumpenausrüstung mit polierten inneren Oberflächen verwendet wird, als wenn eine rauhe Oberfläche auf der Abschirmungsoberfläche zugelassen wird.
In einigen Fällen muß sichergestellt werden, daß die Abschirmung frei von Feuchtigkeit und anderen potentiell flüchtigen Substanzen ist. Temperaturen der Abschirmung in der Bearbeitungskammer werden dann auf ungefähr bis 450ºC erhöht, um das Ausbacken jedweder Feuchtigkeit oder anderer unerwünschter flüchtiger Substanzen zu beschleunigen, die eine Tendenz aufweisen, an rauhen, kühlen Oberflächen der Bearbeitungskammer anzuhaften, wodurch sie dem Ziehen eines hohen Vakuums in diesen Bearbeitungskammern entgegenstehen oder es verzögern. Das Schaffen von polierten Abschirmungsoberflächen verringert die Zeit, die für ein Ausbacken gebraucht wird, wenn es überhaupt noch notwendig ist.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung umfaßt der "h"-förmige Querschnitt einer zweiten Abschirmung einen im wesentlichen horizontalen Flansch, der sich in Richtung der Mitte der Kammer vom Ende des mittleren Beins des "h" Querschnitts der zweiten Abschirmung erstreckt. Ein Z-förmiger Schattenrahmen erstreckt sich vom Flansch der Abschirmung über die Kante des Sputterständers (Ersatz für die Sputterständerschürze) und weist einen horizontalen Flansch an seiner Kante auf, der sich nach außen von der Mitte der Kammer aus erstreckt, so daß der horizontale Flansch des Z-förmigen Schattenrahmens sich über den horizontalen Flansch der Abschirmung erstreckt, wenn er in der Bearbeitungskammer in Stellung gebracht ist. Um jedoch Fehler in der Aufbauausrichtung auszuschließen und gleichmäßige Ausdehnung in alle Richtungen von der Mitte der Kammer aus sicherzustellen, umfaßt der sich horizontal mittig erstreckende Flansch der zweiten Abschirmung vorzugsweise eine Reihe von zwei Schneidkantenvorsprüngen, deren Kanten entlang zweier Achsen gefluchtet sind, ähnlich den Schneidkantenlagerungen, welche die Abschirmung stützen (oben beschrieben). In ähnlicher Weise umfaßt der sich nach außen erstreckende Flansch des Z-förmigen Schattenrahmens Schneidkantennuten, um mit den Schneidkantenvorsprüngen auf dem horizontalen Flansch der zweiten Abschirmung zusammenzupassen und durch diese unterstützt zu werden.
Um den Temperaturunterschied zwischen dem Z-förmigen Schattenrahmen und der zweiten Abschirmung zu verringern, und zwar ohne daß die aus dem Sputtervorgang empfangene Wärmeenergie vorhanden ist (der Schattenrahmen empfängt aufgrund der großen Nähe zu dem gesputterten Substrat während des Sputtervorgangs eine große Wärmemenge), weist ein Satz von horizontalen Streifen auf einander zugewandten Oberflächen von sowohl dem Z-förmigen Schattenrahmen als auch der zweiten Abschirmung vorteilhafterweise hohe Emissionsvermögenskoeffizienten auf. Das Heizen der zweiten Abschirmung läßt die Temperatur der zweiten Abschirmung ansteigen, was wiederum den Hochemissionsbereich der horizontalen Streifen auf der Außenseite der zweiten Abschirmung Wärmeenergie als Strahlung abgeben läßt. Da der horizontale Streifenbereich auf der Außenseite der Abschirmung einem im allgemeinen ähnlichen, horizontalen Streifenbereich mit hoher Emission auf der Außenseite des Z-förmigen Schattenrahmens zugewandt ist, nimmt der Schattenrahmen leicht die Wärmeenergie auf, die auf seine Hochemissionsoberfläche von horizontalen Streifen von der zweiten Abschirmung eingestrahlt wird. Der Z-förmige Schattenrahmen wird dadurch aufgeheizt, um sein Abkühlen (Umfang des Wärmeschwankungszyklus) während der Abwesenheit von Energie aus dem Sputtervorgang so gering wie möglich zu halten. Das Risiko, daß sich Partikel von so einem Z- förmigen Schattenrahmen abschälen, wird dadurch verringert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Vakuumkammer geschaffen,
wobei das erste Emissionsvermögen sich von dem zweiten Emissionsvermögen durch einen Emissionsvermögenskoeffizienten von zumindest 0,1 unterscheidet;
wobei die Abschirmungstemperatur auf im wesentlichen die gleiche Temperatur wie die Temperatur des durch Sputtern aufgebrachten Materials während des Sputtervorgangs gesteuert wird;
wobei die Abschirmung in der Kammer durch einen Satz von Schneidkantenunterstützungsanordnungen gleitend gehalten wird, wobei jede Anordnung eine Schneidkantengratlinie aufweist, die auf einen Mittelpunkt der Abschirmung ausgerichtet ist;
wobei einer der Sätze von Schneidkantenunterstützungs anordnungen einen Schneidkantenunterstützungszylinder aufweist, der einen Grat auf einer oberen Oberfläche davon aufweist sowie eine zylindrische Senkung in der Kammer zum Eingriff und zur Aufnahme eines Bodens und der Seiten des Zylinders derart, daß, wenn der Schneidkantenunterstützungszylinder in der zylindrischen Senkung angeordnet ist und eine Schneidkantennut, die so konfiguriert ist, daß sie mit der Schneidkantengratlinie ausgerichtet ist und den Grat des Zylinders aufnimmt, in der Abschirmung mit dem Grat in Kontakt gebracht wird, der Zylinder sich zu der Schneidkantengratlinie des Schneidkantenunterstützungszylinders dreht, die mit der Schneidkantennut ausgerichtet ist;
einen allgemein rechteckigen Sockel innerhalb der Kammer zur Unterstützung eines rechteckigen Substrats;
ein Abschirmelement, welches zwischen dem Sockel und den Wänden der Vakuumkammer angeordnet ist und vier im wesentlichen gerade Abschnitte umfaßt, die durch vier gekrümmte Abschnitte verbunden sind, wobei der gerade Abschnitt einen bogenförmigen Bereich aufweist, der einer Rückseite des Sockels zugewandt ist; und
vier im wesentlichen gerade Strahlungsheizelemente, die benachbart zu und wenigstens teilweise innerhalb der bogenförmigen Bereiche des geraden Abschnitts angeordnet sind und sich daran entlang erstrecken;
wobei die nach hinten weisenden Oberflächen der Zentralabschnitte auf eine Güte von 40 Ra oder besser poliert sind;
des weiteren umfassend einen "Z"-förmigen Schattenrahmen, der den Umfang eines Substratunterstützungssockels umgibt, wobei der "Z"-förmige Schattenrahmen einen Schenkel aufweist, der sich über eine Kante eines auf dem Substratunterstützungssockel zu bearbeitenden Substrats erstreckt, wobei der "Z"-förmige Rahmen als eine Schürze für einen Umfang des Substratunterstützungssockels dient, wobei der "Z"-förmige Rahmen einen zweiten Schenkel umfaßt, der sich als ein Flansch in Richtung auf eine Wand der Kammer erstreckt;
wobei die Abschirmung einen ersten Satz von Schneidkantenvorsprüngen unterstützt; und
wobei der Schattenrahmen derart konfiguriert ist, daß er einen ersten Satz von Schneidkantennuten aufweist, die mit dem ersten Satz von Schneidkantenvorsprüngen derart zusammenpassen, daß der Schattenrahmen von dem ersten Satz Schneidkantenvorsprüngen der Abschirmung gehalten wird, die allgemein mit dem ersten Satz von Schneidkantennuten in Berührung stehen.
Jede der Techniken und Anordnungen, die oben beschrieben ist, schafft einen Vorteil in der Beschleunigung der Entfernung von Feuchtigkeit aus der Bearbeitungskammer während der Zeit, in der das Vakuum gezogen wird, oder sie trägt zum Verringern oder Unterbinden der Partikelerzeugung aufgrund von Vorgangsbedingungen bei, unter denen Partikel durch den Vorgang selbst entstehen können.
Fig. 1 ist eine auseinandergezogene Ansicht einer PVD Vakuumbearbeitungskammer, in welcher eine Ausführungsform nach dieser Erfindung typischerweise eingesetzt werden kann;
Fig. 2 ist ein Querschnitt einer zusammengebauten PVD Vakuumbearbeitungskammer, wie sie in Fig. 1 gezeigt wird, geschnitten entlang der Linie 2-2;
Fig. 3 ist eine Großansicht der linken Seite des Querschnitts der Bearbeitungskammer aus Fig. 2;
Fig. 4 ist eine Draufsicht einer Ausführungsform einer Abschirmung nach der Erfindung;
Fig. 5 ist ein Aufriß von Fig. 4;
Fig. 6 ist ein Aufriß der rechten Seite von Fig. 4;
Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht einer Schneidkantennut nach der Erfindung, geschnitten entlang der Linie 7-7 in Fig. 4;
Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht von Fig. 4 entlang der Linie 8-8;
Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht einer Abschirmung mit Schneidkantenmerkmalen gemäß der Erfindung;
Fig. 10 ist eine auseinandergezogene Ansicht eines Schneidkantenbauteils aus Fig. 11;
Fig. 11 ist eine Großansicht, die einen Schneidkantenbauteil aus Fig. 9 zeigt, dort als Linie 11-11 gekennzeichnet;
Fig. 12 zeigt eine Draufsicht eines Schneidkantenunterstützungszylinders nach der Erfindung;
Fig. 13 zeigt eine Seitenansicht eines Schneidkantenunterstützungszylinders nach der Erfindung;
Fig. 14 zeigt eine Großansicht von Einzelheiten des Vorsprungs, der den Grat für den Schneidkantenunterstützungszylinders bildet, wie in Fig. 12 gezeigt;
Fig. 15 ist eine Großansicht einer Abschirmung und einer Heizanordnung nach der Erfindung, wie in Fig. 3 gezeigt;
Fig. 16 ist eine typische Paschensche Kurve;
Fig. 17 zeigt eine Unterseitenansicht einer Abschirmung nach der Erfindung, welche typische Anordnungsstellen für Heizeinheiten zeigt, wenn die Abschirmung in der Bearbeitungskammer angeordnet ist;
Fig. 18 zeigt eine seitliche Großansicht einer Heizeinheit, die in einer Bearbeitungskammer nach der Erfindung befestigt ist;
Fig. 19 zeigt eine Seitenansicht der Endunterstützungsklammer aus Fig. 18, aufgenommen entlang von Linie 19-19, welche das Ende einer Heizeinheit nach der Erfindung hält;
Fig. 20 zeigt eine Großansicht einer Bearbeitungskammer, wie sie auch in Fig. 2 gezeigt wird, die aber eine andere Anordnung einer Abschirmung und eines Schattenrahmens in der Bearbeitungskammer nach der Erfindung zeigt;
Fig. 21 zeigt einen Querschnitt einer Abschirmung aus Fig. 4, geschnitten entlang der Linie 21-21, wobei die Abschnitte gekennzeichnet sind, in denen unterschiedliche Koeffizienten des Oberflächen emissionsvermögens angeordnet sind;
Fig. 22 ist ein Graph, der den Abschirmungstemperaturanstieg verglichen mit einer konstanten Heizungstemperatur darstellt, wo die Emissionsvermögen sowohl auf der unteren wie auch der oberen Seite einer Abschirmung gleich und vernachlässigbar (d. h. 0,1) sind; und
Fig. 23 ist ein Graph, der den Abschirmungstemperaturanstieg verglichen mit einer konstanten Heizungstemperatur für eine Abschirmung nach der Erfindung darstellt, wo das Emissionsvermögen auf der Oberfläche nahe der Heizung hoch ist (d. h. 0,46), während das Emissionsvermögen auf der anderen Oberfläche der Abschirmung gering (d. h. 0,1) ist.
Die Anordnung der Bearbeitungskammerabschirmung nach der Erfindung, wie sie hierin beschrieben wird, überwindet viele, wenn nicht alle der Nachteile des Stands der Technik.
Fig. 1 zeigt eine auseinandergezogene Ansicht der Bauteile, welche im allgemeinen mit einer PVD Sputterbearbeitungskammer in Verbindung gebracht werden. Mehr Einzelheiten werden in der US-A-5 518 593 (US-Patentanmeldung 08/326,715, eingereicht am 29. April 1994 durch Demaray et al.). Eine Bearbeitungskammer 30 mit einer inneren Bearbeitungskammerwand 31 und einem Schlitzventil 32 wird von einem Rahmen 34 gehalten, der zu einem Einlaßventil 35 und einer Niedrigsttemperaturvakuumpumpenanordnung 36 führt. Die Bearbeitungskammer 30 umfaßt eine Aufnahme oder einen Sputtersockel 38, welcher über einer Führungsplatte 42 sitzt. Der Sputtersockel 38 wird von einer Sputtersockelschürze 40 umgeben. Sobald ein Substrat (nicht in Fig. 1 gezeigt) sich auf dem Sputtersockel 38 befindet, bedeckt ein Schattenrahmen 44 die Ränder des Substrats während der Bearbeitung, um zu verhindern, daß durch Sputtern aufgebrachtes Material sich am Rand und auf der Hinterseite des Substrats ablagert. Das Substrat, welches auf dem Aufnahmesockel 38 gehalten wird, ist dem Target oder dem Targetaufbau 54 zugewandt, welcher von dem oberen Flansch der Bearbeitungskammer 30 durch einen Isolierungsring 50 und einen unteren Außenisolator 52 gehalten wird. Eine Abschirmung (oder eine Abschirmungsanordnung) 46 umgibt den Sputtersockel 38 und erstreckt sich eng benachbart zum Target 54. Die Oberseite der Targetanordnung 54 wird an ihrem Umfang mit einem oberen Isolator 56 bedeckt, der eine obere Abdeckung 58 hält, die sowohl als eine Kappe wirkt als auch eine Magnetantriebsanordnung aufnimmt (nicht gezeigt).
Die obere Abdeckung 58 nimmt oft eine Kühlflüssigkeit, wie Wasser, auf, die durch die Abdeckung geleitet wird, um die Hinterseite der Targetanordnung 54 zu kühlen. In anderen Ausführungsformen wird die Targetanordnung 54 gekühlt, indem Flüssigkeit durch Durchgänge in der Targetanordnung hindurchgeschickt wird, um die notwendige Kühlung zu schaffen. Die obere Abdeckung 58, wie sie in der vorliegenden Anordnung gezeigt wird, kann mittels einer Anhebevorrichtung 60 angehoben werden, um an Scharnieren 62, 63 derart wegzuschwenken, daß die Öffnung der oberen Abdeckung 58 durch einen oder mehrere Gasdruckeinlaßöffnungsstößel 64, die mit dem Deckel 62 und dem Rahmen 34 auf einer oder auf beiden Seiten der klappbaren Bearbeitungskammer 30 verbunden sind, unterstützt wird.
Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht der zusammengebauten Bearbeitungskammer 30, die in Fig. 1 in ihrem nicht zusammengebauten Zustand gezeigt ist. Eine Großansicht der linken Seite der Fig. 2 wird in Fig. 3 dargestellt (eine alternative Konfiguration wird in der unten besprochenen Fig. 20 gezeigt). Wie auf der linken Seite von Fig. 2 erkannt werden kann, hält die Bearbeitungskammer 30 den Isolierring 50, der von dem unteren Außenisolator 52 umgeben ist, wobei beide die Targetanordnung 54 halten. Die Targetanordnung 54 kann ein massiv aufgebaut sein, wie in Fig. 2 gezeigt, oder kann durch sie hindurchlaufende Flüssigkeitskanäle zum Kühlen aufweisen. Die Targetanordnung 54 kann wie gezeigt einstückig sein oder die Targetanordnung 54 kann ein getrenntes Stück sein, das durch andere Mittel auf eine Targetgrundplatte aus einem unterschiedlichen Material gelötet oder geklebt wird (wie in Fig. 20 gezeigt). Oft müssen teure Materialien als Target verwendet werden, die aber nicht als Targetgrundplatte geeignet sind. Zum Beispiel wird oft Indium-Zinnoxid (ITO) als ein Targetmaterial verwendet, aber Titan, Aluminium oder Kupfer werden als die Grundplattenmaterialien eingesetzt, da diese Materialien Wärme und Elektrizität leiten und Festigkeit bei den erhöhten Temperaturen bieten, wo eine ähnliche Konfiguration aus ITO ohne Grundplatte derzeit nicht geschaffen werden kann.
Die Targetanordnung 54, welche elektrisch vorgespannt ist, wird von der Außenseite durch den unteren Außenisolator 52 und den oberen Isolator 56 bedeckt und isoliert. Die obere Abdeckung 58 schafft eine Kammer, in welche Flüssigkeit eingeleitet werden kann, um den Rücken der Targetanordnung 54 zu kühlen, oder in welcher Vakuum gezogen werden kann, um den Druck mit der Bearbeitungskammer auszugleichen. Ein Linearabtastmagnetträger 59, der typischerweise in der oberen Abdeckung 58 vorhanden ist, hilft beim Sputtervorgang und verringert den Abfall, der durch ungleiche Abtragung des Targetmaterials entsteht.
Ein Substrat 66 wird vom Sputtersockel 38 getragen. Die Ränder des Sputtersockels werden durch die Sputtersockelschürze 40 bedeckt, während die Ränder des Substrats 66 durch den Schattenrahmen 44 bedeckt werden.
Ein Roboterausleger (nicht gezeigt) bringt das Substrat 66 in der Bearbeitungskammer durch das Schlitzventil 32 in Stellung, nachdem der Sputtersockel 38 in eine Position abgesenkt worden ist, die in ihrer Umfangslinie 38a gestrichelt gezeigt wird. Eine Hebeanordnung 68 hebt dann das Substrat 66 vom Roboterausleger und der Roboterausleger zieht sich zurück. Der Sputtersockel 38 hebt sich dann, um mit dem Substrat 66 in Eingriff zu gelangen, um es und den Schattenrahmen 44 in die Bearbeitungsposition zu heben. Entladen wird in der umgekehrten Reihenfolge durchgeführt.
Der Sockel 38, die Schürze 40 und der Schattenrahmen 44 der Substrathalteanordnung (oben beschrieben) werden durch eine Abschirmung 46 an ihrem Umfang umgeben, wobei diese einen stuhlförmigen oder "h"-förmigen Querschnitt aufweist. Die Abschirmung 46 wirkt als eine entfernbare Auskleidung der Bearbeitungskammer zwischen dem Sputtertarget und dem zu besputternden Substrat. Die Abschirmung ist so konfiguriert, daß sie einen Querschnitt eines Stuhls oder eines "h" aufweist, wobei die Vorderseite des Stuhls der Mitte der Bearbeitungskammer, dem Target benachbart dem Deckel zugewandt ist, und sie eine Heizung zwischen den Beinen besitzt. Die Unterseite des stuhlförmigen Querschnitts der Abschirmung 46 ist allgemein nahe an einer Heizanordnung und dieser ausgesetzt, wobei diese aus einer oder mehreren Heizeinheiten besteht (nur die Heizeinheit 76 wird in den Fig. 2, 13 und 20 gezeigt). Die Abschirmung 46 wird durch einen Absatz in der Bearbeitungskammerwand 31 abgestützt, welcher eine Reihe von Schneidkantenunterstützungszylinder trägt (wie 84).
Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen die Draufsicht, den Aufriß und die Seitenansicht der Abschirmung 46. Die Abschirmung 46 umfaßt gerade Abschirmungsabschnitte 47 und Abschirmungseckabschnitte 49, welche, wie aus den gestrichelten Linien der verdeckten Ansichten abgelesen werden kann, in dem stuhlförmigen oder "h"-förmigen Querschnitt, wie bereits vorher erwähnt, ausgebildet sind. Die geraden Abschirmungsabschnitte 47 und die Eckabschnitte 49 werden unter Einsatz von Elektronenstrahlschweißen zusammengeschweißt. Die Abschirmung 46 ist im wesentlichen aus einem Metall hergestellt (vorzugsweise 316L Rostfreistahl). Die Schneidkantenaufnahmenuten 97, 98, 99, 100 sind in den kurzen geraden Bereichen der Abschirmungseckabschnitte 49 ausgebildet und auf dem Boden an der Außenkante der Abschirmung 46 entlang der langen Seiten des Abschirmungsrechtecks benachbart den tatsächlichen Kurven der Eckabschnitte 49 angeordnet, aber befinden sich trotzdem völlig innerhalb der Abschirmungseckabschnitte 49. Eine Großansicht dieser Nuten im Querschnitt wird in Fig. 7 gezeigt. Die Ausrichtung des Grats (oder der Rille) der Nuten erfolgt entlang der Mittellinien 102 und 103, die ungefähr in 45º (in diesem Beispiel tatsächlich 46,5º, um symmetrisch zu sein und um zu vermeiden, daß sie mit anderen Gegenständen in der Bearbeitungskammer zusammenstoßen) von der langen Seite des Rechtecks der Abschirmung verlaufen, wie in Fig. 4 gezeigt. Die Mittellinien 102 und 103 kreuzen einander im Rechteckszentrum der Abschirmung, welche mit dem Mittelpunkt der Bearbeitungskammer 30 während der Substratbearbeitung übereinstimmt.
Fig. 8 zeigt einen Querschnitt aus Fig. 4, entlang der Linie 8-8. Die Längen sowohl des inneren Beins 94 (1,22" (31,0 mm)) und des äußeren Beins 95 (1,58" (40,1 mm)) sind veränderlich (z. B. Abmessungen 95d (0,36" (9,1 mm)), um Störungen mit anderen Elementen in der Kammerwand (wie der Schlitzventilöffnung 32 und der scharfeckigen Vorsprünge von der Kammerwand) zu vermeiden, die vermieden werden müssen, um die Abschirmung vollständig gleitend und mittig auf ihren Schneidkantenunterstützungen zu halten, wie dies im folgenden besprochen wird. Die Höhe des Rückens des Stuhls 91a beträgt 1,84" (46,7 mm) und weist eine Stärke von 0,20" (5,1 mm) auf. Die oberen 0,25" (6,35 mm) des Stuhlrückens 91 weisen eine Stärke von 0,030" (0,76 mm) auf, um den Spielraum zwischen der Oberkante der Abschirmung 91 und der Targetanordnung 54 zu verringern. Der Sitz des Stuhls 92 weist eine Länge von 1,84" (46,7 mm) und eine Stärke von 0,25" (6,35 mm) auf. Das innere Bein 94 hat eine Dicke von 0,25" (6,35 mm) und das äußere Bein hat eine Dicke von 0,325" (8,25 mm).
Fig. 9 zeigt eine perspektivische Ansicht der Abschirmung 46, welche aufgebrochene Bereiche umfaßt, um die Schneidkantenunterstützungszylinder 84, 85, 86, 87 hervorzuheben (die zusammen mit den Schneidkantennuten einen Satz (oder eine Mehrzahl) von Schneidkantenbauteilen bilden), die lose (ein Durchmesserspielraum von ungefähr 0,006-0,015 in. (0,15-0,38 mm)) in passende, sich vertikal erstreckende zylindrische Senkungen auf der Innenseite der Bearbeitungskammer 30 hineinpassen. Diese Konfiguration erlaubt es, die Zylinder zu drehen, um die Ausrichtung der Schneidkantennuten anzupassen, verhindert aber wirksam, daß sich die Zylinder während der Ausdehnung und des Zusammenziehens aufgrund des Wärmezyklusses zur Seite bewegen.
Fig. 10 zeigt einen Schneidkantenunterstützungszylinder 84 (wie in den Fig. 12, 13 und 14 genau gezeigt), wobei der Schneidkantenunterstützungszylinder 84 einen gegenüberliegenden Vorsprung oder Grat 88 mit einer Gratlinie 88a aufweist. Der Zylinder oder die Walze 84 weist einen Durchmesser "D" (0,745" (18,9 mm)) und eine Sockelhöhe "H" (0,5" (12,7 mm)) auf, der Grat besitzt eine Höhe von 0,189" (4,80 mm) und der dreieckige Vorsprung hat eine Basis mit einer Breite von 0,394" (10,0 mm). Dieser Schneidkantengrat 88 trifft auf die geschlitzte Schneidkantenaufnahmenut 97, wie in Fig. 7 gezeigt. Während die Bezeichnung "Schneidkante" einen Linienkontakt nur entlang der Gratlinie 88a des Grats 88 erwarten läßt, ist die Gratlinie 88a tatsächlich, wie in Fig. 14 gezeigt, gerundet, wie es auch bei den Kanten 88b, 88c zwischen der ebenen Zylinderdeckfläche und den schrägen Seitenflächen des Grats 88 der Fall ist. Die Abschirmung 46 wird auf den seitlich geneigten Oberflächen des Grats 88 abgestützt, welche die Last (Gewicht der Abschirmung) über ihren Oberflächenbereich verteilen und Schaden aufgrund von unnötig hoher Oberflächenpunktlast verhindern. Die Schneidkantenunterstützungszylinder 84 können aus einem Metall wie Aluminium oder rostfreiem Stahl oder aus einem keramischen Material hergestellt werden. Die Abschirmung 46 ist von den umgebenden Bearbeitungskammerwänden 31 durch diese Schneidkantenunterstützungen sowie aufgrund der minimalen Berührungsfläche der Oberflächen und des direkten Kontakts zwischen den beiden getrennt, daher sind Wärmeverluste aufgrund von ableitendem Wärmeübergang gering. In einigen Fällen kann es erwünscht sein, daß eine elektrische Aufladung der Abschirmung 46 (unterschiedlich zur Polung, die dem Targetaufbau zukommt) erfolgt. In jenen Fällen trennt ein Satz von isolierenden Schneidkantenunterstützungen (z. B. Keramik-Aluminiumoxid) die Abschirmung 46 von der geerdeten Kammerwand und eine elektrische Polung (Wechselstrom oder Gleichstrom) wird an der Abschirmung angelegt. In anderen Fällen, wenn die Erdung der Abschirmung 46 erforderlich ist, stellt ein außerordentliches Erdungsband (nicht gezeigt), das zwischen der Abschirmung 46 und der Kammer 30 befestigt ist, die Erdung sicher, obwohl auch ein Satz von leitenden Metallschneidkantenunterstützungszylindern die Abschirmung 46 hält.
Wenn der Schneidkantenunterstützungszylinder 84, wie in den Fig. 9 und 10 gezeigt, in eine genau angeordnete zylindrische Senkung 89 in der Wand 31 der Kammer 30 eingesetzt wird und die Schneidkantenunterstützungsaufnahmenut 97 der Abschirmung 46 durch Absenken in Stellung gebracht wird, richtet der Grat 88 der Schneidkantenunterstützungsaufnahmenut 97 den Grat 88 des Schneidkantenunterstützungszylinders 84 automatisch im Winkel aufgrund der losen Passung des Zylinders 84 in der zylindrischen Senkung aus, so daß die Schneidkantenunterstützungsanordnung mit der Mittellinie 102 fluchtet, wie in Fig. 9 gezeigt. Ähnlich wird der Schneidkantenunterstützungszylinder 86 entlang der Mittellinie 102 ausgerichtet, während das andere Paar von Schneidkantenunterstützungszylindern 85, 87 entlang der anderen Mittellinie 103 ausgerichtet wird. Ausdehnung oder Zusammenziehen der Abschirmung 46 bewirkt eine seitliche Kraft, die versucht, die Schneidkanten aus der Flucht zu bringen oder den Schneidkantenunterstützungszylinder 84 aus der zylindrischen Senkung 89 zu bewegen. Bevor jedoch die Schneidkantengrate aus der Flucht gebracht sind oder irgendeine tatsächliche Bewegung der Schneidkante auftritt, rutschen die Teile in einen Gleichgewichtspunkt. Da die zwei Achsen (Mittellinien) 102, 103 sich auf der vertikalen Mittellinie der Bearbeitungskammer schneiden, behält die Abschirmungsanordnung, wie hier beschrieben, einen im wesentlichen gleichen Abstand zur Mitte der Bearbeitungskammer und gleichförmige Beheizung der Abschirmung 46 schafft eine im wesentlichen gleichmäßige Ausdehnung von der Mitte weg in alle Richtungen.
Beheizen der Abschirmung hilft auch beim Beibehalten des Spielraums zwischen der Oberkante der Abschirmung 46 und der Dunkelraumnut (Ring) 55 um das Target 54 herum, um den Lichtbogenüberschlag zwischen dem Target 54 und der Abschirmung 46 zu verhindern, was unerwünschte Partikel erzeugen könnte. Die Ausdehnung der Abschirmung 46 erfolgt in dieselbe Richtung wie die Ausdehnung des Targets oder der Targetanordnung 54, in deren Dunkelraumringnut 55 sich der obere Fortsatz 91 der Abschirmung 46 erstreckt, wie in Fig. 15 gezeigt. Aufgrund größerer Temperaturschwankungen in der Abschirmung verändert sich der Spielraum zwischen den Teilen etwas.
Der Umriß der Abschirmung 46, der in Vollinien in Fig. 15 gezeigt wird, zeigt die Position der Abschirmung, wenn sich die Abschirmung 46 auf Umgebungstemperatur befindet. Wenn die Temperatur der Abschirmung 46 erhöht wird, dehnt sie sich gleichförmig so aus, daß sie eine Position einnimmt, die durch die gestrichelten Linien 48 angezeigt wird, welche die Lage einer Abschirmung zeigt, die sich durch Erwärmung ausgedehnt hat. Um das Überschlagen zwischen dem oberen Fortsatz 91 der Abschirmung 46 und dem Target 54 zu verhindern, müssen der innere Spielraum 72 und der äußere Spielraum 74 zwischen der Abschirmung 46 und jeweils den inneren und äußeren Kanten der Dunkelraumringnut 55 so erhalten bleiben, daß die Entladungsbedingungen von Druck, Spannung und Zwischenraum unter das untere Ende der Paschenschen Kurve 115 fallen, wie typischerweise durch den Bereich 116 in Fig. 16 gezeigt wird, der klar unterhalb der geringsten Werte liegt, die durch den niedrigsten Punkt 115a der Kurve 115 dargestellt werden. Die Breitenabmessung am oberen Ende des oberen Fortsatzes 91 der Abschirmung wird um den erwünschten Zwischenraum von 0,030" (0,76 mm) vergrößert, wenn sie kalt ist. Ein typischer Sputtervorgang setzt Argongas mit 0,53 Pa (4 mTorr) ein, um das Aluminiumtarget mit 10 kW bei 450 Volt mit einem inneren Target/Abschirmungszwischenraum von 0,060-0,090" (1,52 mm -2,29 mm) zu zerstäuben.
Fig. 16 zeigt eine typische Paschensche Kurve für ein bestimmtes Gas, wobei die X-Achse 119 das Produkt aus dem Druck mal dem Trennungsabstand (Spaltspielraum) für ein bestimmtes Gas zeigt und die Y-Achse 117 die Durchschlagsspannung zwischen den zwei leitenden Elementen, die durch das Gas getrennt sind. Aufgrund der großen Größe der möglichen Flüssigkristallflachtafelanzeigen, z. B. 650 Millimeter in eine Richtung, kann sich die Abschirmung um bis zu 5 Millimeter aufgrund der Wärmeausdehnung ausdehnen. Indem die Abschirmung auf den Schneidkanten mit einer Temperaturausdehnung in dieselben Richtungen wie die Ausdehnung des Targets zentriert gehalten wird, wird die Veränderung der inneren und äußeren Zwischenräume 72, 74 so klein wie möglich gehalten und die Möglichkeit eines Überschlags wird verringert, wenn nicht überhaupt verhindert. Die Abschirmung 46 wird für unterschiedliche Sputtermaterialien auf unterschiedlichen Temperaturen gehalten. Die Abschirmungstemperatur wird durch die Temperatur des Targetmaterials, das durch Gasbeschuß herausgeschlagen (gesputtert) wird, festgelegt. Die Bewegungsenergie des Gases (z. B. Argon) (die konstant ist) wird in die Wärmeenergie des herausgeschlagenen Materials umgewandelt. Daher sollte die Temperatur der Abschirmung hoch sein, wenn das Targetmaterial ein leichtes Molekulargewicht aufweist, und umgekehrt. Typische Temperaturen der Abschirmung für Targetmaterialien sind wie folgt: Al, 350ºC; ITO, 330ºC; Ta, 300ºC; und diese Temperaturen sollten so genau wie möglich eingehalten werden (vorzugsweise innerhalb von ± 15ºC).
Die Abschirmung wird durch eine Heizungsanordnung geheizt, die vier getrennte Strahlungsheizeinheiten umfaßt, die in den Fig. 15 und 18 gezeigt werden und im allgemeinen entlang der geraden Abschnitte 47 der Abschirmung 46 angeordnet sind. Die Heizeinheiten sind unter der Unterseite der Abschirmung 46 (in dem Querschnitt der Abschirmung unter dem sich waagrecht erstreckenden Sitzabschnitt 92 des Stuhls oder des unteren Bogens des "h") und im allgemeinen zwischen den zwei sich vertikal erstreckenden Beinabschnitten 93 und 94 angeordnet. Die Temperatur der Abschirmung 46 wird erhöht und gesteuert durch Verändern und Steuern der Temperatur der Heizeinheiten, so daß die Temperatur der Außenoberfläche der Abschirmung 46 nahe an die Temperatur des durch Sputtern aufgebrachten Materials herankommt. Unter diesen Bedingungen besteht sehr wenig, wenn überhaupt, Temperaturunterschied zwischen dem durch Sputtern aufgebrachten Material und der Abschirmung, wenn das durch Sputtern aufgebrachte Material an der Außenseite der Heizungsabschirmung ankommt, so daß, wenn sie beide auf Umgebungstemperaturen abgekühlt sind, die Kontaktflächenbelastung aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnung vernachlässigbar ist. Idealerweise darf die Abschirmung nicht abkühlen. Ein Wärmezyklus, der zum Freisetzen oder Abschälen von durch Sputtern aufgebrachtem Material beitragen könnte, wird durch Einsatz der Heizungen zur fortgesetzten Beibehaltung der Temperatur der Abschirmung 46 auf ihren normalen Betriebstemperaturen im Bereich von 250ºC - 400 ºC vermieden. Während des Sputterns erbringen die Heizungen nur eine geringe Energieabgabe, da es dann viel Wärmeenergieabgabe aus dem Verfahren gibt. Zwischen den Sputtervorgängen liefern die Heizungen viel Energie, um zu versuchen, die Abschirmungstemperatur auf 250ºC - 400ºC zu halten, während das bearbeitete Substrat entfernt wird und ein neues Substrat für die Bearbeitung in Stellung gebracht wird.
Fig. 18 zeigt eine Seitenansicht einer Heizeinheit 76, von der eine Endseitenansicht in der Ansicht in Fig. 15 gezeigt wird. Die Heizeinheit 76 umfaßt eine Rohrhülle 126, welche an einem Ende eine 90º Gehrung aufweist, wo sie sich mit einer vertikalen Abstützung 81 trifft, welche mit einem Heizungssockel 83 verbunden ist, der sich wiederum durch einen Wandbereich der Bearbeitungskammer 30 hindurcherstreckt. Der Sockeldurchlaß wird von einer Heizsockeldichtung (z. B. O-Ring) 107 abgedichtet und mit einer Gewindemutter 113 befestigt. Die Heizeinheit umfaßt die Heizwindungen 127, die in der Heizhülle 126 eingewickelt sind; die Windungen erstrecken sich entlang der Mitte und umgeben die Mitte des waagrechten Teils der Heizhülle. Ein Temperaturfühler (z. B. ein Thermokuppler) 128 liegt in der Mitte der Windungen 127, um die Temperaturregelung der Heizeinheit 76 zu unterstützen. Die Stromverkabelung 109 und die Temperaturfühlerverdrahtung 111 sind durch den Heizsockel 83 geführt. Die Heizhülle 126 ist aus einem steifen Dünnwandmaterial wie rostfreier Stahl hergestellt, aber unter den hohen Temperaturen, die sich um die Heizwindungen herum ergeben, kann sich das Ende der Heizeinheit absenken. Daher ist eine Heizungsendunterstützungsklamner 105 (wie in Fig. 19 ersichtlich) am Ende der Heizeinheit 76 vorhanden, um das Heizungsende an der Wand der Bearbeitungskammer zu befestigen und daran auszurichten und die Heizeinheit im Unterteil der Abschirmung 46 ausgerichtet zu halten. Die Klammer 105 ist mit der Kammerwand 31 vernietet.
Die oberen Oberflächen und ausgewählte untere Oberflächen der Abschirmung sind auf einen Hochglanz von 20 Ra (vorzugsweise 30 Ra oder besser) poliert, um die Oberflächenhaftkraft von H&sub2;O Molekülen an rauhen Oberflächen so klein wie möglich zu halten, was das schnelle Erzielen eines Hochvakuums verhindern würde, wenn ein Hochvakuumpumpensystem angelegt wird. Die glatten Oberflächen verringern die molekularen Haftkräfte und verringern die Zeit, die zum Herunterpumpen gebraucht wird, wenn sie mit der Zeit verglichen wird, die aufgewendet werden muß, wenn vergleichbare, aber rauhe oder nicht polierte Flächen vorhanden sind.
Die Oberflächen der Abschirmung werden so behandelt, daß die Außenseitenoberfläche ein geringes Emissionsvermögen (z. B. sie ist poliert) aufweist, während ihre Innenseitenoberfläche, die den Enden der Heizung zugewandt ist, ein hohes Emissionsvermögen aufweist, um die Strahlungswärme, die vom Heizungsaufbau empfangen wird, besser aufzunehmen. Dieser Unterschied in den Oberflächenemissionsvermögen verringert die aufzubringende Energie, um die Abschirmung auf Verfahrenstemperatur zu erwärmen, und verringert auch die aufzuwendende Zeit, um die Abschirmung auf eine vorbestimmte Ausbacktemperatur (üblicherweise 450ºC) zu bringen.
Fig. 17 zeigt eine Unteransicht der Abschirmung 46 und zeigt die Umrisse der Heizeinheiten 76, 77, 78, 79, die entlang der vier geraden Seiten 47 der Abschirmung 46 angeordnet sind und im allgemeinen die Quadratmittellinien 104 der Abschirmung 46 überkreuzen. Die Ecken der Abschirmung 46 sind nicht beheizt. In einem Versuch, die Abwesenheit von direkter Heizung in den Ecken der Abschirmung auszugleichen und die Temperatur um die Abschirmung herum auszugleichen, werden in dieser Anordnung unterschiedliche Oberflächenemissionsvermögen an unterschiedlichen Positionen an der Unterseitenoberfläche (Innenseite) angeordnet.
Beschichtungen mit hohem Emissionsvermögen (wie Tröpfchenzerstäubung oder Oxidation) werden in den punktierten Bereichen 121, 122, 123, 124 nahe den Ecken geschaffen, während eine Oberflächenqualität mit niederem Emissionsvermögen in dem Bereich in der Mitte jeder der geraden Seiten 47 vorhanden ist, so daß die direkte Heizung der Abschirmung 46 im Bereich benachbart den Mittellinien 104, wo die innere Oberfläche der Abschirmung hochpoliert ist (vorzugsweise 20 Ra, aber innerhalb eines Bereichs von 30 Ra oder besser), weniger Strahlungsabsorption aufweist und so dazu neigt, die Temperatur auf der Abschirmung 46 zu mitteln. Die Temperatur der Abschirmung, von der erwartet wird, daß sie im wesentlichen überall gleich ist, wird durch einen nicht in Berührung tretenden Thermokuppler 82 (US-Patent Nr. 5,105,200) gemessen, der in einer Ecke der Abschirmung 46 angeordnet ist, wie in Fig. 17 gezeigt.
Fig. 21 zeigt einen Querschnitt der ersten Abschirmung 46, wie vorhin beschrieben. Die gestrichelte Linie 130 beschreibt den Bereich, der als die Abschirmungsoberfläche nahe der Heizung betrachtet wird. Die Bezeichnung 132 beschreibt und bezeichnet die Oberflächen, die nicht die Oberflächen nahe der Heizung sind. Das Außenbein 95, das Innenbein 94, der Sitz (Mitte) 92 und der obere Abschnitt 91 der Abschirmung 46 sind bezeichnet.
Fig. 22 zeigt einen Graphen der Abschirmungstemperatur heizungsnaher Oberflächen 136 im Vergleich mit der Abschirmungstemperatur 134 über die Zeit 138, wenn das Emissionsvermögen der heizungsnahen Oberflächen 130 0,1 beträgt und das Emissionsvermögen der anderen Oberflächen 132 ebenfalls 0,1 beträgt. Eine kalte (Umgebungstemperatur) Abschirmung wird über einem bereits unter Strom gesetzten Heizungsaufbau zum Zeitpunkt 0 (null) in Stellung gebracht. Dies ist unterschiedlich zu Fig. 23, welche die Temperatur heizungsnaher Oberflächen 136 und die Abschirmungstemperatur 134 für eine Abschirmung 46 zeigt, welche ein Emissionsvermögen für die heizungsnahen Oberflächen 130 von 0,46 und ein Emissionsvermögen für die anderen Oberflächen 132 von 0,1 unter ähnlichen Bedingungen aufweist. Der Unterschied in Leistung und Wärmespeicherung ist erheblich. Es wird erwartet, daß der Mindestunterschied im Koeffizienten des Oberflächenemissionsvermögens zwischen der heizungsnahen Oberfläche 120 und den nicht heizungsnahen Oberflächen 132 von ungefähr 0,1 eine vorteilhafte Wirkung nach der Erfindung schafft, größer als die Wirkung, die durch normale Variationen im Oberflächenemissionsvermögen aufgrund der Abweichungen im Herstellungsvorgang beobachtet wird.
Fig. 20 zeigt eine andere Abschirmungsanordnung, die in Beziehung zum Querschnitt steht, der in Fig. 3 gezeigt wird. Eine zweite Abschirmung 47b, die sonst ähnlich der vorher beschriebenen Abschirmung 46 ist, umfaßt ebenfalls einen im wesentlichen fortlaufenden, waagrechten Flansch 51, der sich in Richtung der Mitte der Kammer 30 erstreckt, und unterstützt einen Satz von Abschirmungsschneidkantenfortsätzen (nur Fortsatz 96 wird in dieser Ansicht gezeigt). Es gibt vier Abschirmungsschneidkantenfortsätze und sie sind zueinander entlang diagonaler Achsen ausgerichtet (das sind 102, 103, wie vorher für die Kammerschneidkantenfortsätze beschrieben) und sie kreuzen sich auf der Mittellinie der Kammer, ähnlich zu jenen, die für die Schneidkantenunterstützungszylinder in Fig. 9 gezeigt worden sind. In dieser Anordnung sind die Schneidkantenfortsätze (pyramidenförmig) (z. B. 96) am waagrechten Flansch 51 fixiert (vorzugsweise durch Schweißen). In dieser Anordnung nimmt ein Z-förmiger Schattenrahmen 43 die Stelle der Substratsockelschürze 40 und des Schattenrahmens 44 in der Anordnung aus Fig. 3 ein. Dieser Z-förmige Schattenrahmen 43 weist einen "Z"-förmigen Querschnitt mit seinem oberen Fortsatz 43a auf, der sich in Richtung der Mitte der Kammer 30 über den Rand des zu besputternden Substrats 66 legt. Der untere Fortsatz 43b erstreckt sich weg von der Mitte der Kammer, um den waagrechten Flansch 51 der zweiten Abschirmung 47b abzudecken. Dieses Uberlappen oder Abschatten verhindert, daß das durch Sputtern aufgebrachte Material die unteren Bereiche der Bearbeitungskammer 30 auf geradlinigem Pfad erreicht. Der untere Fortsatz 43b des Schattenrahmens 43 umfaßt auch eine Reihe von Schattenrahmenschneidkantennuten (ähnlich jenen, die vorher für den Abschirmungsumfang beschrieben worden sind), um die Position der Schneidkantenfortsätze (z. B. 96) auf dem waagrechten Flansch 51 der zweiten Abschirmung 47b abzudecken. Mit dieser Anordnung bringt unterschiedliche Wärmeausdehnung zwischen der zweiten Abschirmung 47b, die den Z- förmigen Schattenrahmen 43 unterstützt, diese Bauteile nicht in bezug auf die vertikale Mittelachse der Kammer aus der Flucht. Während kein Schneidkantenunterstützungelement von Kammer zu Abschirmung zwischen Kammerwand und der zweiten Abschirmung in Fig. 20 gezeigt ist, wird es trotzdem bevorzugt, daß so ein Element eingesetzt wird, um die Ausrichtung zwischen der Abschirmung und der Kammer gemeinsam mit der Abschirmungs-Schattenrahmenausrichtung aufrechtzuerhalten.
Der Temperaturzyklus des Z-förmigen Schattenrahmens 43 (Temperatur steigt an, wenn ein Substrat gesputtert wird, und sinkt, wenn das Sputtern angehalten wird, um zu entladen und ein neues Substrat zu laden) erhöht die Möglichkeit, daß das durch Sputtern aufgebrachte Material sich vom Z-förmigen Schattenrahmen 43 löst und das Substrat verunreinigt. Um solche Temperaturschwankungen so klein wie möglich zu halten, wird der Z-förmige Schattenrahmen 43 indirekt durch die Heizanordnung (z. B. 76) innerhalb der zweiten Abschirmung 47b geheizt. Die Heizanordnung heizt die zweite Abschirmung 47b so, wie für die in den Fig. 2, 3, 15 und 17 Anordnungen beschrieben. Jedoch sind nicht alle oberen und äußeren Oberflächen der zweiten Abschirmung hochpoliert (z. B. auf eine Oberflächengüte von Ra 30 oder besser (vorzugsweise 20 Ra), sondern ein Bereich (waagrechtes Band) des inneren Fortsatzes 94 weist eine Fläche 47a von hohem Oberflächenemissionsvermögen auf, die einer ähnlichen Fläche 43c von hohem Oberflächenemissionsvermögen auf einer Außenseitenoberfläche des Z-förmigen Schattenrahmens 43 zugewandt ist. Aufheizen der zweiten Abschirmung 47b bewirkt dadurch Strahlungsemission ihrer Außenseitenfläche 47a in Richtung des Bereichs 43c des Z-förmigen Schattenrahmens, welcher einen großen Anteil dieser Strahlung absorbiert und dadurch das Material des Z-förmigen Schattenrahmens aufheizt, um die Größe der vorher erlebten Temperaturschwankung zu verringern. In dieser Anordnung werden sowohl die zweite Abschirmung 47b als auch der erweiterte Schattenrahmen vorzugsweise aus 316L Rostfreistahl hergestellt.
Die Erfindung schafft daher eine temperaturstabile "Abschirmung" (einschließlich des Schattenrahmens), welche weniger anfällig für Lichtbogenüberschläge und für Abschälen ist, wodurch die Menge an Partikeln verringert wird. Die Erfindung erlaubt es der Abschirmungstemperatur, sich schnell mit der beigefügten Heizanordnung auszugleichen.
Die oben besprochenen Ausführungsformen des Aufbaus der Erfindung werden dazu verwendet, um Verfahren zur Verringerung der Verunreinigung einer Bearbeitungskammer durch Partikel durchzuführen.
Ein Verfahren umfaßt die Schritte des Bestimmens der Temperatur des durch Sputtern auf der Abschirmung aufgebrachten Materials, während Material von einem Target auf ein Substrat aufgesputtert wird, und des Aufheizens der Abschirmung, welche die Bearbeitungskammer auskleidet, indem sie im wesentlichen die Wand der Bearbeitungskammer zwischen einem Sputtertarget und einem Substrat, das gesputtert wird, abdeckt, auf die Temperatur des durch Sputtern darauf aufgebrachten Materials.
Ein bevorzugtes Verfahren, das die Erfindung der vorliegenden Anmeldung ausnützt, umfaßt die Schritte des Schaffens eines ersten Emissionsvermögens auf einer ersten Seite der Abschirmung und des Schaffens eines zweiten Emissionsvermögens auf einer zweiten Seite der Abschirmung, wobei das erste Emissionsvermögen sich gegenüber dem zweiten Emissionsvermögen durch einen Unterschied in den Emissionsvermögenskoeffizienten von ungefähr 0,1 oder mehr unterscheidet. Dieses Verfahren umfaßt des weiteren die Schritte der Anordnung eines Satzes von Einzelheizungen gegenüber einer Rückseite der Abschirmung an einem oder mehreren Orten und des Schaffens einer Oberflächengüte auf der Oberfläche der Rückseite der Abschirmung, die den Heizelementen zugewandt ist, so daß die den Heizelementen direkt benachbarte Oberfläche ein erstes Emissionsvermögen aufweist und eine Oberfläche an einer Stelle auf der Rückseite, anders als die den Heizelementen zugewandte Oberfläche, ein zweites Emissionsvermögen aufweist, wobei das erste Emissionsvermögen größer als das zweite Emissionsvermögen um einen Unterschied im Emissionsvermögenskoeffizienten von ungefähr 0,1 oder mehr ist.
Ein weiteres bevorzugtes Verfahren nach der Erfindung umfaßt die Schritte des Schaffens einer Heizanordnung in einer Vakuumkammer; des Schaffens einer Abschirmung, die so angeordnet ist, daß sie einen Bogen aufweist, in welchem die Heizanordnung im wesentlichen umfaßt ist, wobei die Abschirmung einen oberen Fortsatz aufweist, welcher sich vom Bogen aus erstreckt, um benachbart dem Target zu enden; und des Aufheizens der Abschirmung durch das Versorgen der Heizanordnung mit Strom.
Ein alternatives Verfahren, das die Erfindung zum indirekten Heizen des Schattenrings einsetzt, umfaßt die Schritte des Aufheizens der Abschirmung von einer ersten Seite aus, des Schaffens eines Oberflächenbereichs mit hohem Oberflächenemissionsvermögen auf einer zweiten Seite der Abschirmung, der einem ähnlichen Oberflächenbereich mit hohem Emissionsvermögen auf einem Schattenrahmen in im wesentlichen großer Nähe zur Abschirmung zugewandt ist.
Ein weiteres Verfahren, das die Erfindung einsetzt, umfaßt die Schritte des Unterstützens der Abschirmung, um einen im wesentlichen gleichen Abstand von der Mitte der Bearbeitungskammer zu erzielen, sowie die Schritte des Schaffens der Schneidkantenausrüstungsbauteile, um eine Abschirmung von einer Wand der Kammer zu unterstützen, und des Schaffens eines Satzes von Schneidkantenausrüstungsbauteilen am Rand der Abschirmung, um diese mit den Schneidkantenausrüstungsbauteilen, die sich auf der Wand der Kammer befinden, zusammenzupassen.
Noch ein weiteres Verfahren zur Ausnützung der Erfindung umfaßt das Schaffen einer Abschirmung mit einer Reihe von Schneidkantenausrüstungsbauteilen und das Schaffen einer Reihe von Schneidkantenausrüstungsbauteilen in einem Schattenrahmen, um sie mit den Schneidkantenausrüstungsbauteilen der Abschirmung zusammenzupassen und den Schattenrahmen mit Hilfe der Schneidkantenausrüstung zu unterstützen.
Während die Erfindung mit Bezug auf besondere Ausführungsformen beschrieben worden ist, werden Fachleute erkennen, daß Veränderungen in der Form und in der Einzelheit, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen, durchgeführt werden können.

Claims

1. Vorrichtung mit:

einer Abschirmung (46,47b) zur Auskleidung einer Vakuumbearbeitungskammer (30), in der eine Substratbearbeitung an einer bestimmten Position in der Kammer durchgeführt wird, wobei die Abschirmung eine innere Oberfläche und eine äußere Oberfläche aufweist, wobei die innere Oberfläche im allgemeinen von der bestimmten Position in der Bearbeitungskammer, wo die Bearbeitung durchgeführt wird, abgewandt angeordnet ist und die äußere Oberfläche im allgemeinen der bestimmten Position in der Bearbeitungskammer, wo die Bearbeitung durchgeführt wird, zugewandt angeordnet ist;

eine Heizanordnung (76-79), die so konfiguriert ist, daß sie einem Bereich der inneren Oberfläche der Abschirmung (46, 47b) zugewandt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche ein erstes Oberflächenemissionsvermögen aufweist und die äußere Oberfläche ein zweites Oberflächenemissionsvermögen aufweist, wobei das erste Emissionsvermögen höher ist als das zweite Emissionsvermögen.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Abschirmungsanordnung (46, 47b) einen bogenförmigen Querschnitt aufweist derart, daß die innere Oberfläche auf einer konkaven Oberfläche des Bogens angeordnet ist und die äußere Oberfläche auf einer konvexen Oberfläche des Bogens.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der bogenförmige Querschnitt den unteren Bereich eines "h"-förmigen Querschnitts für die Abschirmung bildet und die innere Oberfläche innerhalb der konkaven Oberflächen des Bogens des "h"-förmigen Querschnitts angeordnet ist und die äußere Oberfläche die Oberflächen der Abschirmung aufweist mit Ausnahme der inneren Oberfläche, die die Oberflächen auf der konvexen Oberfläche des Bogens umfaßt.

4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Heizanordnung in der Kammer (30) nahe der inneren Oberfläche der Abschirmung (46, 47b) angeordnet ist.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4,

wobei die Heizanordnung mehrere Heizeinheiten (76, 77, 78, 79) umfaßt, die entlang eines Umfangs der Abschirmung (46, 47b) voneinander beabstandet angeordnet sind,

wobei die innere Oberfläche einen ersten Zentralabschnittsoberflächenbereich umfaßt, der direkt gegenüber eines Mittelpunkts einer ersten der mehreren Heizeinheiten angeordnet ist, wobei der Zentralabschnittsoberflächenbereich ein drittes Emissionsvermögen aufweist,

wobei die innere Oberfläche einen End- oder Eckenabschnittsoberflächenbereich aufweist, der an der Kante des Zentralabschnittsoberflächenbereichs beginnt und sich über das Ende eines ersten der mehreren Heizeinheiten bis zu einer Kante eines zweiten Zentralabschnittsoberflächenbereichs gegenüber einer zweiten der mehreren Heizeinheiten erstreckt, wobei der Endabschnittsoberflächenbereich ein viertes Oberflächenemissionsvermögen aufweist, wobei die Abschnittsoberflächenbereiche mit dem dritten Oberflächenemissionsvermögen und dem vierten Oberflächenemissionsvermögen zusammen das erste Emissionsvermögen wirksam zur Verfügung stellen.

6. Bearbeitungskammer, die die Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 umfaßt, mit:

einer Vakuumkammer (30), in der das Substrat gehalten wird, wobei die Kammer eine innere Wand (31) aufweist, die der Substratbearbeitungsposition über dem Substrat zugewandt ist; und

der Abschirmung (46), die die innere Wand auskleidet und innerhalb der inneren Wand angeordnet ist, wobei die äußere Oberfläche und ausgewählte Bereiche der inneren Oberfläche derart poliert sind, daß sie eine Oberflächengüte von etwa 30 Ra oder besser aufweisen.

7. Bearbeitungskammer gemäß Anspruch 6, wobei das erste Emissionsvermögen von dem zweiten Emissionsvermögen um einen Emissionsvermögenskoeffizienten von etwa 0,1 oder mehr unterscheidet.

8. Bearbeitungskammer gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei

die Abschirmung (46) schwebend in der Kammer von einer Mehrzahl von Schneidkantenunterstützungsanordnungen gehalten wird, von der jede eine Schneidkantenausrichtungslinie (102, 103) aufweist, die in Richtung auf einen Mittelpunkt der Abschirmung ausgerichtet sind.

9. Bearbeitungskammer gemäß Anspruch 8, wobei einer der Sätze von Schrieidkantenunterstützungsanordnungen einen Schneidkantenunterstützungszylinder (84) aufweist, der einen Grat (88) auf einer oberen Oberflächen davon aufweist sowie eine zylindrische Senkung (89) in der Kammer zum Eingriff und zur Aufnahme eines Bodens und der Seiten des Zylinders (84) derart, daß, wenn der Schneidkantenunterstützungszylinder in der zylindrischen Senkung angeordnet ist und eine Schneidkantennut (97, 98, 99, 100), die so konfiguriert ist, daß sie mit der Schneidkantengratlinie (88a) ausgerichtet ist und den Grat (88) des Zylinders (84) aufnimmt, in der Abschirmung (46) mit dem Grat (88) in Kontakt gebracht wird, der Zylinder (84) sich zu der Schneidkantengratlinie (88a) des Schneidkantenunterstützungszylinders dreht, die mit der Schneidkantennut (97, 98, 99, 100) ausgerichtet ist.

10. Bearbeitungskammer gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, die des weiteren umfaßt:

ein allgemein rechteckiger Sockel (38) innerhalb der Kammer zur Unterstützung eines rechteckigen Substrats;

wobei das Abschirmelement (46) zwischen dem Sockel (38) und Wänden (31) der Vakuumkammer vorgesehen ist und vier im wesentlichen gerade Abschnitte (47) umfaßt, die durch vier gekrümmte Abschnitte (49) verbunden sind, wobei der gerade Abschnitt einen bogenförmigen Bereich aufweist, der einer Rückseite des Sockels (38) zugewandt ist,

wobei die Heizanordnung vier im wesentlichen gerade Strahlungeheizelemente (76, 77, 78, 79) aufweist, die benachbart zu und wenigstens teilweise innerhalb der bogenförmigen Bereiche des geraden Abschnitts angeordnet sind und sich daran entlang erstrecken.

11. Bearbeitungskammer gemäß Anspruch 10, wobei die vier gekrümmten Abschnitte (49) keine Strahlungsheizelemente aufweisen, die sich daran entlang erstrecken.

12. Bearbeitungskammer gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei die gekrümmten Bereiche (49) ebenfalls bogenförmige Bereiche aufweisen, die in eine Richtung weisen, die sich rückwärtig von dem Sockel (38) erstreckt, weisen, und wobei die nach hinten weisenden Oberflächen der bogenförmigen Bereiche der gekrümmten Bereiche (49) und erste nach hinten weisenden Oberflächen von Endbereichen der bogenförmigen Bereiche der geraden Abschnitte ein im wesentlichen höheres optisches Emissionsvermögen aufweisen als zweite nach hinten weisende Oberflächen von Zentralbereichen der bogenförmigen Bereiche der geraden Abschnitte.

13. Bearbeitungskammer gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die nach hinten weisenden Oberflächen der Zentralabschnitte auf eine Güte von 40 Ra oder besser poliert sind.

14. Bearbeitungskammer gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, die des weiteren umfaßt:

ein über dem Sockel (38) angeordnetes Sputtertarget (54), wobei die Abschirmung (46) einen Bereich (91) aufweist, der sich senkrecht von den bogenförmigen Bereichen der geraden und gekrümmten Abschnitte in eine ringförmige Nut (55) erstreckt, die um einen Umfang des Sputtertargets (54) gebildet ist, wobei der sich senkrecht erstreckende Bereich separat von dem Sputtertarget angeordnet ist.

15. Bearbeitungskammer gemäß einem der Ansprüche 6 bis 14, wobei

die Abschirmung (46) "h"-förmig ausgebildet ist und einen Bereich einer Wand der Kammer (30) auskleidet, der sich über einen Bereich zwischen einem Sputtertarget (54) und einem Substrat (66) erstreckt, auf welchem Targetmaterial durch Sputtern aufgebracht werden soll.

16. Bearbeitungskammer gemäß Anspruch 15, wobei die Heizanordnung (76) unter dem Bogen des unteren Bereichs der "h"-Form angeordnet ist.

17. Bearbeitungskammer gemäß Anspruch 15 oder 16, wobei die Abschirmung (46) im allgemeinen rechteckförmig ist, um einer Rechteckform der Kammer (30) zu entsprechen.

18. Bearbeitungskammer gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, die des weiteren umfaßt:

einen "Z"-förmigen Schattenrahmen (43), der den Umfang eines Substratunterstützungssockels (38) umgibt, wobei der "Z"-förmige Schattenrahmen einen Schenkel (51) aufweist, der sich über eine Kante eines auf dem Substratunterstützungssockel zu bearbeitenden Substrats erstreckt, wobei der "Z"-förmige Rahmen als eine Schürze für einen Umfang des Substratunterstützungssockels (38) dient, wobei der "Z"-förmige Rahmen einen zweiten Schenkel umfaßt, der sich als ein Flansch in Richtung auf eine Wand der Kammer erstreckt.

19. Bearbeitungskammer gemäß Anspruch 18, wobei die Abschirmung (47b) einen ersten Satz von Schneidkantenvorsprüngen (96) unterstützt; und wobei der Schattenrahmen (43) derart konfiguriert ist, daß er einen ersten Satz von Schneidkantennuten aufweist, die mit dem ersten Satz von Schneidkantenvorsprüngen (96) zusammenpassen derart, daß der Schattenrahmen (43) von dem ersten Satz Schneidkantenvorsprüngen der Abschirmung gehalten wird, die allgemein mit dem ersten Satz von Schneidkantennuten in Berührung stehen.

20. Bearbeitungskammer gemäß Anspruch 19, die des weiteren umfaßt:

einen zweiten Satz von Schneidkantenvorsprüngen (84, 85, 86, 87), die in einer Wand der Kammer gehalten werden;

wobei die Abschirmung (47b) einen zweiten Satz von Schneidkantennuten (97, 98, 99, 100) aufweist, die mit dem zweiten Satz von Schneidkantenvorsprüngen zusammenpassen derart, daß die Abschirmung (47b) auf dem zweiten Satz von Schneidkantenvorsprüngen der Kammerwand gehalten wird, die im allgemeinen mit dem zweiten Satz von Schneidkantennuten in Berührung stehen.

21. Vorrichtung oder Bearbeitungskammer gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abschirmungstemperatur derart steuerbar ist, daß sie im allgemeinen dieselbe Temperatur aufweist, wie die Temperatur des durch Sputtern während des Sputterverfahrens aufgebrachten Materials.

22. Vorrichtung oder Bearbeitungskammer gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die innere Oberfläche oxidiert ist, um das zweite Emissionsvermögen zur Verfügung zu stellen.

23. Verfahren zum Sputtern eines Substrats in einer Bearbeitungskammer mit einem Target (54) innerhalb einer Vakuumkammer (30) und einer Abschirmung (46, 47b), die Wandbereiche der Vakuumkammer zwischen dem Target und dem Substrat (66) bedeckt, wobei die Abschirmung eine innere Oberfläche und eine äußere Oberfläche aufweist, wobei die innere Oberfläche im allgemeinen von der bestimmten Position in der Bearbeitungskammer, wo die Bearbeitung durchgeführt wird, abgewandt ist, wobei die äußere Oberfläche im allgemeinen der bestimmten Position in der Bearbeitungskammer, wo die Bearbeitung durchgeführt wird, zugewandt ist,

wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:

Sputtern von Material von dem Target (54) auf das Substrat (66), um darauf durch Sputtern aufgebrachtes Material zu bilden, und

Steuern der Temperatur der Abschirmung (46, 47b) während des Sputterschritts auf eine Temperatur, die im wesentlichen der Temperatur des durch Sputtern aufgebrachten Materials entspricht, durch Erwärmen der Abschirmung von der inneren Oberfläche,

dadurch gekennzeichnet,

daß die innere Oberfläche ein erstes Oberflächenemissionsvermögen aufweist und die äußere Oberfläche ein zweites Oberflächenemissionsvermögen aufweist, wobei das erste Emissionsvermögen größer ist als das zweite Emissionsvermögen.

24. Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei der Steuerungsschritt einen ersten Schritt umfaßt, bei dem die Abschirmung (46, 47b) mit einer ersten Erwärmungsrate während des Sputterschritts erwärmt wird, sowie einen zweiten Schritt, bei dem die Abschirmung mit einer zweiten Erwärmungsrate, die höher ist als die zweite Erwärmungsrate, erwärmt wird, wenn der Sputterschritt nicht durchgeführt wird.

25. Verfahren gemäß Anspruch 23 oder 24, wobei in dem Steuerungsschritt durch Strahlung eine Oberfläche der Abschirmung erwärmt wird, die von dem Bearbeitungsbereich abgewandt ist, mittels wenigstens einer Heizvorrichtung (76, 77, 78, 79), die in einem bogenförmigen Bereich der Abschirmung angeordnet ist.

26. Verfahren gemäß Anspruch 25, wobei die Abschirmung (46, 47b) einen stuhlärtigen oder "h"-förmigen Querschnitt aufweist, wobei der Vorderteil des Stuhls dem Bearbeitungsbereich zugewandt ist und sich das Oberteil benachbart zu dem Target (54) befindet, wobei die Oberfläche der Abschirmung (46, 47b), die von dem Bearbeitungsbereich abgewandt ist, sich unter der Sitzfläche des Stuhls oder innerhalb des unteren Bogens des "h"-förmigen Querschnitts befindet, und wobei eine äußere Oberfläche der Abschirmung (46, 47b) die Oberflächen der Abschirmung aufweist mit Ausnahme des Bereichs der Oberfläche, der innerhalb des unteren Bogens angeordnet ist.

27. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis 26, wobei das erste Emissionsvermögen sich von dem zweiten Emissionsvermögen um einen Emissionsvermögenskoeffizienten von etwa 0,1 oder mehr unterscheidet.

28. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis 27, wobei:

ein Schattenring, der die Kanten eines Substrats (66) bedeckt, vorgesehen ist, der im allgemeinen dicht an der Abschirmung angeordnet ist;

wobei der Oberflächenbereich mit hohem Oberflächenemissionsvermögen auf der zweiten Seite der Abschirmung einem Oberflächenbereich mit ähnlich hohem Emissionsvermögen auf einer Oberfläche des Schattenrahmens (43) zugewandt ist.