[发明专利]用于物理气相沉积(PVD)处理系统的靶材冷却

说明书

本文提供用于使用在基板处理系统中的靶材组件。在一些实施例中，用于使用在基板处理系统中的一种靶材组件可包括：源材料，所述源材料将沉积于基板上；第一背板，所述第一背板被配置成用来将所述源材料支撑在所述第一背板的正面上，使得所述源材料的前表面与所述基板(当基板存在时)相对；第二背板，所述第二背板耦接至所述第一背板的背面；以及多组通道，所述多组通道设置在所述第一背板与所述第二背板之间。这些通道允许冷却剂能被供给得更靠近热源(靶材面)，由此促进从所述靶材更有效地移除热。从所述靶材更有效地移除热会导致靶材具有较小的热梯度，且因此具有较少的机械弯曲/变形。

本申请是申请日为2013年8月20日、申请号为201380044702.3、发明名称为“用于物理气相沉积(PVD)处理系统的靶材冷却”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明的实施例大体涉及基板处理系统，且更特定而言，涉及物理气相沉积(PVD,physical vapor deposition)处理系统。

背景技术

在等离子体增强基板处理系统中，比如物理气相沉积(PVD)腔室，利用高磁场与高DC功率的高功率密度PVD溅射能在溅射靶材处产生高能量，并且导致所述溅射靶材的表面温度的大幅升高。发明人已经观察到，用于冷却靶材的靶材背板的背面溢流(backsideflooding)可能不足以从靶材吸取(capture)且移除热。发明人已经进一步观察到，靶材中的剩余热会导致显著的机械弯曲，这是因为溅射材料中以及横跨背板的热梯度。当处理较大尺寸的晶片时，机械弯曲会增加。此增加的尺寸加剧了靶材在热、压力与重力负载之下弯曲/变形的倾向。弯曲的影响可包括靶材材料中所引起的机械应力，所述机械应力会导致靶材至绝缘体界面处的损伤、破裂以及从磁体组件至靶材材料面的距离的改变，此距离的改变会导致等离子体特性的改变(例如使处理体系移出最佳或想要的处理状况，这影响保持等离子体、溅射/沉积速率以及靶材的消蚀(erosion)的能力)。

因此，本发明提供用于使用在基板处理系统中的靶材组件的改良的冷却。

发明内容

本文提供用于使用在物理气相沉积(PVD)处理系统中的靶材组件。在一些实施例中，用于使用在PVD处理系统中的一种靶材组件包括：源材料，所述源材料将沉积于基板上；第一背板，所述第一背板被配置以在所述第一背板的正面(front side)上支撑所述源材料，使得所述源材料的前表面与所述基板(当基板存在时)相对；第二背板，所述第二背板耦接至所述第一背板的背面；以及多组通道，所述多组通道被设置在所述第一背板与所述第二背板之间。

在至少一些实施例中，提供一种基板处理系统，所述基板处理系统包括：腔室主体；靶材，所述靶材设置于所述腔室主体中，且所述靶材包括源材料、第一背板、第二背板以及多组流体冷却通道，所述源材料将沉积于基板上，所述第一背板被配置以支撑所述源材料，所述第二背板耦接至所述第一背板的背面，所述多组流体冷却通道被设置在所述第一背板与所述第二背板之间；源分配板，所述源分配板与所述靶材的背面相对，且所述源分配板电气耦接至所述靶材；中央支撑构件，所述中央支撑构件被设置成穿过所述源分配板，且所述中央支撑构件耦接至所述靶材，以支撑所述基板处理系统内的靶材组件；多个流体供给导管，所述多个流体供给导管被配置以将热交换流体供给至所述多组流体冷却通道，所述多个流体供给导管具有第一端与第二端，所述第一端耦接至设置在所述第二背板的背面上的多个入口，所述第二端被设置成穿过所述腔室主体的顶表面；以及多个流体回送导管，所述多个流体回送导管被配置以回送来自所述多组流体冷却通道的热交换流体，所述多个流体回送导管具有第一端与第二端，所述第一端耦接至设置在所述第二背板的背面上的多个出口，所述第二端被设置成穿过所述腔室主体的顶表面。

本发明的其他及进一步的实施例描述于下。

附图说明

通过参照附图中绘示的本发明的示例性实施例，能了解以上简要概述且下面更加详细论述的本发明的实施例。但是，应注意到，附图只例示本发明的典型实施例且因此不应被视为对本发明的范围的限制，因为本发明可容许其他等同有效的实施例。