KR100945608B1

KR100945608B1 - 기판 프로세싱 챔버용 프로세스 키트

Info

Publication number: KR100945608B1
Application number: KR1020080008591A
Authority: KR
Inventors: 크리스토퍼 엠. 파브로프; 일영 리챠드 홍
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 2007-01-29
Filing date: 2008-01-28
Publication date: 2010-03-04
Also published as: EP1953798A3; SG144872A1; KR20080071090A; JP5849124B2; TW200845092A; JP2008261047A; JP2014196563A; US7981262B2; CN101235482B; EP1953798A2; CN101787519A; TWI419198B; JP5563197B2; CN101787519B; US20080178801A1; CN101235482A

Abstract

프로세스 키트는 기판의 돌출 엣지 및 내부 챔버 부품 상의 프로세스 증착물의 증착을 감소시키기 위해서 프로세싱 챔버 내의 기판 지지부 둘레에 위치된 링 조립체 및 쉴드를 포함한다. 쉴드는 기판 지지부, 지지 선반, 경사진 단, 및 가스 컨덕턴스 홀을 갖는 U-형 채널을 에워싸는 바닥 벽 및 스퍼터링이 타겟을 에워싸는 상부 벽을 가지는 원통형 밴드를 포함한다. 링 조립체는 증착 링 및 커버 링을 포함하며, 커버 링은 링 주변 둘레에 벌브형 융기부를 가진다.

Description

기판 프로세싱 챔버용 프로세스 키트 {PROCESS KIT FOR SUBSTRATE PROCESSING CHAMBER}

본 발명의 실시예는 기판 프로세싱 챔버용 프로세스 키트에 관한 것이다.

집적 회로 및 디스플레이의 제조에서, 반도체 웨이퍼 또는 디스플레이 패널과 같은 기판이 기판 프로세싱 챔버 내에 위치되며, 프로세싱 조건이 챔버 내에서 설정되어 기판 상에 재료를 증착시키거나 식각시킨다. 통상의 프로세스 챔버는 프로세스 존을 에워싸는 인클로저 벽, 챔버 내에 프로세스 가스를 제공하는 가스 공급원, 기판을 프로세싱하기 위해 프로세스 가스를 에너지화하는 가스 에너자이저, 챔버 내의 가스 압력을 유지하고 소비된 가스를 제거하기 위한 가스 배출부, 및 기판을 유지하기 위한 기판 지지부를 가지는 챔버 부품을 포함한다. 이러한 챔버는 예를 들어, 스퍼터링(PVD), 화학 기상 증착(CVD), 및 식각 챔버를 포함할 수 있다. PVD 챔버에서, 타겟은 타겟 재료를 스퍼터링하기 위해서 에너지화된 가스에 의해 스퍼터링되며, 이는 타겟과 면해있는 기판 상에 증착된다.

스퍼터링 프로세스에서, 타겟으로부터 스퍼터링된 재료는 또한 원하지 않는 타겟 주위의 챔버 부품의 엣지 상에 증착된다. 주변 타겟 영역은 이러한 영역 내에서 이온 스캐터링의 결과로서 스퍼터링된 재료가 재증착되는 암부(dark space)를 가진다. 이러한 영역 내의 스퍼터링된 재료의 축적 및 누적(build up)은 바람직하지 않으며, 이러한 축정된 증착물이 주변 부품과 타겟의 분해 및 세정 또는 교체를 필요로하며, 플라즈마 쇼트(shorting)를 야기할 수 있으며, 타겟과 챔버 벽 사이의 아크(arcing)를 야기할 수 있다. 이러한 증착물은 종종 재결합되며 열 응력으로 인해 박리(flake off)되어 내측으로 떨어져 챔버 및 이의 부품을 오염시킨다.

기판 지지부 및 챔버 측벽 둘레에 배열되는 증착 링, 커버링 및 쉴드를 포함하는 프로세스 키트가 종종 챔버 벽 및 다른 부품 표면 상의 증착을 방지하고 보호하기 위해서 스퍼터링된 과도한 재료를 수용하도록 종종 이용된다. 주기적으로, 프로세스 키트 부품이 분해되어 축적된 증착물을 세정하기 위해서 챔버로부터 제거된다. 따라서, 서로 또는 기판에 고착되지 않은 채, 또는 프로세스 세정 사이클 사이에 증착물의 박리를 야기하지 않은 채 축적된 보다 많은 양의 증착물을 수용하고 용인하도록 디자인된 프로세스 키트 부품을 가지는 것이 바람직하다. 프로세스 챔버상의 내부 표면 상에 형성되는 스퍼터링된 증착물의 양을 감소시키기 위해서 서로 관련되어 배열되고 형성된 부품을 가질 뿐만 아니라 파트(parts) 또는 부품을 포함하는 프로세스 키트를 가지는 것이 더 바람직하다.

챔버 라이너 및 쉴드가 챔버 내의 스퍼터링 플라즈마 및 쉴드와 챔버 부품 사이의 열악한 열 전도성에 노출되어 과도하게 높은 온도로 가열되는 경우에 다른 문제가 발생한다. 예를 들어, 낮은 열 전도성 재료로 형성된 쉴드의 온도를 제어 하는 것이 어렵다. 어댑터(adapter)와 같은 부품을 지지하는 상태로 접촉 경계면에서의 열 저항성이 쉴드 온도에 영향을 미치기도 한다. 쉴드와 어댑터 사이의 낮은 클램핑력이 쉴드의 가열을 초래할 수 있다. 열 제어가 없다면, 쉴드의 온도는 순차적인 기판 프로세싱 중에 고온과 효력없는 실온(idle room-temperature) 사이를 순환한다. 높은 응력 금속의 프로세스 증착물이 쉴드 상에 증착되며 큰 온도 변동에 영향을 받는 경우에 쉴드로의 필름의 부착 뿐만 아니라 필름의 자체 점착이 예를 들어, 필름과 하부 쉴드 사이의 열 팽창 계수의 미스매치(mismatch)로 인해 극적으로 감소할 수 있다. 쉴드 표면으로부터 축적된 증착물의 박리를 감소시키기 위해서 기판 프로세싱 중에 쉴드 및 라이너의 온도를 감소시키는 것이 바람직하다.

통상의 기판 프로세싱 챔버 및 PVD 프로세스가 갖는 다른 문제는 챔버로부터 열악한 가스 컨덕턴스로 인해 발생하며, 높은 컨덕턴스 가스 유동 경로는 프로세스 공동에 필요한 프로세스 가스를 공급하며 소비된 프로세스 가스를 적합하게 배출시킬 필요가 있다. 그러나, 챔버 벽과 정렬된 프로세스 키트의 쉴드 및 다른 챔버 부품은 가스 컨덕턴스 유동을 실질적으로 감소시킬 수 있다. 가스 컨덕턴스를 증가시키는 동안 이러한 부품 내에 개구를 위치시키는 것은 가시선(line-of-sight) 스퍼터링 증착물이 챔버 벽 상에 증착되도록 가스 컨덕턴스 홀을 통해 프로세스 존을 떠난다. 이러한 홀은 프로세싱 공동 내에서부터 주변 챔버 영역까지 플라즈마 누출을 야기할 수도 있다. 또한 이러한 홀을 도입하는 챔버 부품은 이에 제한되는 것은 아니지만 부가적인 파트의 요구, 이들의 상대적인 플림지니스(flimsiness), 복합 파트의 공차의 누적, 및 경계면에서의 열악한 열 전도성을 포함하는 다른 결 점을 가진다.

따라서, 부품 표면으로부터 프로세스 증착물의 박리를 감소시키면서 열 전도성을 증가시키는 프로세스 키트 부품을 가지는 것이 바람직하다. 쉴드 및 라이너의 온도를 제어하여 이들의 프라즈마 프로세싱 중에 과도한 고온과 저온 사이에서 순환하지 않도록 하는 것이 더 바람직하다. 프로세스 존 외측의 가시선 증착을 방지하고 플라즈마 누출을 감소시키면서 전반적인 가스 컨덕턴스를 증가시키는 것이 또한 바람직하다.

본 발명의 이러한 특징 및 이점은 본 발명의 실시예를 설명하고 있는 다음의 상세한 설명 및 첨부된 청구범위 및 첨부 도면과 관련하여 더 잘 이해될 것이다. 그러나, 첨부 도면은 본 발명의 전형적인 실시예만을 설명하며 따라서 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 본 발명이 다른 동일한 효과의 실시예를 허용할 수 있다는 것을 주목해야 한다.

기판(104)을 프로세싱할 수 있는 적합한 프로세스 챔버(100)의 실시예가 도 1에 도시되어 있다. 챔버(100)는 캘리포니아 산타 클라라에 소재하고있는 어플라이드 머티어리얼즈사(Applied Materials Inc.)로부터 상용으로 입수가능한 CLEAN W™ 챔버를 대표하고 있다. 그러나, 다른 프로세스 챔버(100)는 프로세스 존(108)을 에워싸는 인클로저 벽(106)을 포함한다. 벽(106)은 측벽(116), 바닥 벽(120), 및 실링(124)을 포함한다. 챔버(100)는 여러 챔버들 사이에 기판(104)을 전달하는 로봇 아암과 같은 기판 전달 메커니즘에 의해 연결되는 상호연결된 챔버의 클러스터를 가지는 복합 챔버 플랫폼(도시되지 않음)의 일부일 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 프로세스 챔버(100)는 알루미늄, 구리, 탄탈, 탄탈 질화물, 티타늄, 티타늄 질화물, 텅스텐 및 텅스텐 질화물 중 어느 하나 이상과 같은 재료를 기판(104)에 스퍼터 증착시킬 수 있는 물리 기상 증착 또는 PVD 챔버로서 공지되기도 한 스퍼터 증착 챔버이다.

챔버(100)는 기판(104)을 지지하기 위해서 받침대(134)를 포함하는 기판 지지부(130)를 포함한다. 받침대(134)는 오버헤드 스퍼터링 타겟(140)의 스퍼터링 표면(139)에 실질적으로 평행한 평면을 가지는 기판 수용 표면(138)을 가진다. 박침대(134)의 기판 수용 표면(138)은 프로세싱 중에 기판(104)을 수용하고 지지한다. 받침대(134)는 열 교환기 또는 전기 저항 히터와 같은 히터 또는 정전 척을 포함할 수 있다. 작동 중에, 기판(104)은 챔버(100)의 측벽(116) 내의 기판 로딩 유입구(142)를 통해 챔버(100) 내측으로 도입되며 기판 지지부(130) 상에 위치된다. 지지부(130)는 지지 리프트 벨로우즈에 의해 상승 또는 하강될 수 있으며, 리프트 핑거 조립체는 로봇 아암에 의해서 기판 지지부(130) 상의 기판(104)의 배치 중에 지지부(130) 상에 기판(104)을 상승 및 하강시키는데 이용될 수 있다. 받침대(134)는 플라즈마 작동 중에 접지되거나 전기적 부유 전위에서 유지될 수 있다.

챔버(100)는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 프로세스 키트(200)도 포함하며, 이는 예를 들어, 부품 표면의 스퍼터링 증착물을 세정하고, 침식된 부품을 교체 또는 수리하거나, 다른 프로세스를 위해 챔버(100)를 개조시키기 위해서 공정 챔버(100)로부터 용이하게 제거될 수 있는 여러 부품을 포함한다. 다른 실시예에서, 프로세스 키트(200)는 기판 지지부(130)의 주변 벽(204) 둘레의 배치를 위해 링 조립체(202) 및 쉴드(201)를 포함하며, 이는 기판(104)의 돌출 엣지(overhanging edge; 206) 앞에서 종결된다. 링 조립체(202)는 증착 링(208) 및 커버 링(212)을 포함한다. 증착 링(208)은 지지부(130)를 에워싸는 환형 밴드(215)를 포함한다. 커버 링(212)은 증착 링(208)을 적어도 부분적으로 덮는다. 증착 링(208) 및 커버 링(212)은 기판(104)의 돌출 에지(206) 및 지지부(130)의 주변 벽(204)상의 스퍼터 증착물의 형성을 감소시키기 위해서 서로 협동한다.

쉴드(201)는 기판 지지부(130) 및 기판 지지부의 외측 둘레에 면해있는 스퍼터링 타겟(140)의 스퍼터링 표면(139)을 둘러싼다. 쉴드(201)는 쉴드(201) 뒤의 부품 및 표면상에서 스퍼터링 타겟(140)의 스퍼터링 표면(139)으로부터 비롯되는 스퍼터링 증착물의 증착을 감소시키기 위해서 챔버(100)의 측벽(116)을 덮으며 쉐도잉(shadow)한다. 예를 들어, 쉴드(201)는 지지부(130)의 표면, 기판(104)의 돌출 엣지(206), 측벽(116) 및 챔버(100)의 바닥 벽(120)을 보호할 수 있다.

도 2a, 2b 및 도 3a, 3b에 도시된 바와 같이, 쉴드(201)는 기판 지지부(130) 및 스퍼터링 타겟(140)의 스퍼터링 표면(139)을 둘러싸도록 크기가 정해진 직경을 가지는 원통형 밴드(214)를 포함하며 단일 구조로 이루어져 있다. 원통형 밴드(214)는 스퍼터링 타겟(140)의 스퍼터링 표면(139)을 에워싸는 상부 벽(216)을 가진다. 지지 선반(support ledge; 219)은 원통형 밴드(214)의 상부 벽(216)으로부터 외측 반경방향으로 연장한다. 어댑터(226)는 O-링 그루브(222)를 포함할 수 있으며, 이 내측으로 O-링(223)이 어댑터와 아이솔레이터(isolator; 310) 사이의 진공 시일을 형성하도록 위치되어 쉴드(201)를 지나는 누출을 방지한다. 지지 선반(219)은 챔버(100)의 측벽(116)을 에워싸는 환형 어댑터(226) 위에 놓이도록 받침 표면(resting surface; 224)을 포함한다. 지지 선반(219)의 받침 표면(224)은 어댑터(226)에 쉴드(201)를 정렬시키도록 핀(282)을 수용하도록 크기가 정해지거나 형성되는 복수의 슬롯(228)을 포함한다. 핀(282)은 어댑터(226) 내측으로 압축 끼워맞춤(press fit) 된다. 복수의 홀(229)이 제공되어 어댑터에 쉴드(210)를 커플링하는 패스너(fastener; 230)를 수용한다. 일 실시예에서, 패스너(230)는 어댑터 플레이트(226)의 홀(220) 및 쉴드(201)의 홀(229)을 통해 통과하며, 유지 플레이트(297)의 홀(295) 내측으로 나사산이 형성된다. 유지 플레이트(297)가 스테인레스 스틸 링 또는 다른 적합한 재료로 형성될 수 있다. 단 하나의 슬롯(228) 및 하나의 홀(229)만이 도 2b에 도시되어 있지만, 복수의 슬롯(228) 및 홀(229)이 쉴드(201)의 원주 둘레에 분배된다.

어댑터(226)는 기판 프로세싱 챔버(100)의 벽(116) 둘레에 열 교환기로서 작용할 수 있으며 쉴드(201)를 지지한다. 선택적으로, 어댑터(226)는 온도 제어 유체를 위한 저항성 히터 또는 도관을 포함할 수 있어서 어댑터(226)는 필요할 만큼 쉴드(201)를 가열하거나 냉각시킬 수 있다. 어댑터(226) 및 쉴드(201)는 쉴드(201)로부터 보다 양호한 열 전달을 허용하며 쉴드 상에 증착되는 재료 상의 열 팽창 응력을 감소시키는 조립체를 형성한다. 쉴드(201)의 일부분은 기판 프로세싱 챔버 내에 형성되는 플라즈마에 노출됨으로써 과도하게 가열될 수 있어서 쉴드의 열 팽창을 야기히며, 쉴드 상에 형성되는 스퍼터링 증착물을 야기하여 쉴드로부터 박리되고 떨어져서 기판(104)을 오염시킨다. 어댑터(226)는 쉴드(201)와 어댑터(226) 사이의 양호한 열 전도성을 허용하도록 쉴드(201)의 받침 표면(224)과 접촉하는 접촉 표면(232)을 가진다. 일 실시예에서, 쉴드의 받침 표면(224) 및 어댑터(226)의 접촉 표면(232) 각각은 약 10 내지 약 80 마이크로인치, 심지어 약 16 내지 약 63 마이크로인치의 표면 거칠기를 가지며, 일 실시예에서 약 32 마이크로인치의 평균 표면 거칠기를 가진다. 일 실시예에서, 어댑터(226)는 어댑터(226)의 온도를 제어하기 위해서 관통하여 열 전달 유체를 유동시키기 위한 도관을 더 포함한다.

어댑터(226) 및 쉴드(201)를 포함하는 조립체가 쉴드(201)를 어댑터(226)에 정렬 및 고정하기 위한 쉴드 패스닝 시스템(shield fastening system; 232)을 또한 포함한다. 쉴드 패스닝 시스템(232)은 어댑터(226)를 따라 원 또는 원형 구성에 따른 배열을 따라 위치되며 이격되는 복수의 핀(293)을 포함한다. 일 실시예에서, 적어도 세 개의 핀(293)이 어댑터(226) 상의 원 내에 위치된다. 다른 실시예에서, 12 개의 핀(293)이 이용된다. 각각의 핀(293)은 예를 들어, 스틸 예를 들어 스테인레스 스틸과 같은 재료로 구성되는 단단한 실린더를 포함한다. 각각의 핀(293)은 어댑터(226) 내측으로 압축 끼워맞춤되는 부재(236)의 하나의 단부상에 압축 끼워맞춤 커넥터(238)를 가질 수 있다. 핀(293)은 도 3a에 도시된 바와 같은 슬롯(229)을 통해 통과한다. 쉴드 패스닝 시스템(232)은 복수의 패스너(230)를 더 포함한다. 일 실시예에서, 패스너(230)는 소켓 헤드 캡 나사(socket head cap screw; 236)일 수 있다. 나사(236)의 헤드(240)가 홀(229)의 카운터 보어(counter bore) 내로 홈을 형성한다. 나사(236)의 단부는 유지 플레이트(297)의 나사산형 홀(295) 내측으로 나사산을 형성한다. 일 실시예에서, 적어도 세 개의 나사(236)가 어댑터(226)를 쉴드(201)에 클램핑시키도록 원 내에 배치된다. 다른 실시예에서, 12 개의 나사(297)가 이용된다.

지지 선반(219) 아래는 기판 지지부(130)를 에워싸는 바닥 벽(242)이다. 경사진 단(244)은 기판 지지부(130)를 에워싸며 원통형 밴드(214)의 바닥 벽(242)으로부터 내측 반경방향으로 연장한다. 일 실시예에서, 경사진 단(244)은 곡선형 조인트(245)를 포함한다.

U-형 채널(246)은 쉴드의 경사진 단(244)에 결합된다. U-형 채널(246)은 프로세스 가스가 개선된 가스 컨덕턴스를 이용하여 관통하여 통과하도록 하여 복수의 가스 컨덕턴스 홀(249)을 갖는 외측 제 1 레그(outer first leg; 299)를 가진다. U-형 채널(246)은 외측 제 1 레그(299)보다 긴 높이를 가지며 외측 제 1 레그(299)로부터 이격된 내측 제 2 레그(253)를 또한 가진다. 일 실시예에서, 외측 레그(299) 내의 가스 홀(249)은 컬럼(column)(도시되지 않음)에 의해 분리되며 실질적으로 타원형(oval)이다. 일 실시예에서, 각각의 가스 홀(249)은 약 0.2 내지 약 0.8 인치의 높이 및 약 1 내지 약 2 인치의 폭을 가진다.

쉴드(201)는 프로세스 챔버(100)로부터 가스를 감소된 저항성으로 가스 홀(249)을 통해 통과시키며 U-형 채널(246)을 통해 순환시킨다. 쉴드(201)의 디자인은 높이에 의한 기판 지지부(130) 위치에서 가스 컨덕턴스의 감응성을 더 최소화 시킨다.

원통형 밴드(214), 지지 선반(219), 경사진 단(244) 및 쉴드(201)의 U-형 채널(246)은 단일체 재료로 형성된 단일 구조물을 포함한다. 예를 들어, 전체 쉴드(201)는 300 일련의 스테인레스 스틸, 또는 일 실시예에서는 알루미늄으로 제조될 수 있다. 단일 쉴드(201)는 복합 부품, 종종 두 개 또는 세 개의 별도의 피스가 완전한 쉴드를 구성하도록 포함되는 종래의 쉴드보다 유리하다. 예를 들어, 단일 피스 쉴드는 가열 및 냉각 프로세스 모두에서, 복합 부품 쉴드보다 열적으로 더 균일하다. 예를 들어, 단일 피스 쉴드(201)는 어댑터(226)에 단 하나의 인터페이스를 가지며, 쉴드(201)와 어댑터(226) 사이의 열 교환에 비해 제어를 더 허용한다. 복합 부품을 갖는 쉴드는 세정을 위해서 쉴드를 제거하는 것을 더 어렵게 만들고 힘들게 한다. 단일 피스 쉴드(201)는 세정이 더 어려운 코너 또는 인터페이스 없이 스퍼터링 증착물에 노출되는 연속 표면을 가진다. 단일 피스 쉴드(201)는 프로세스 순화 중에 스퍼터 증착으로부터 챔버 벽(106)을 또한 더 효과적으로 보호한다.

일 실시예에서, 쉴드(201)의 노출된 표면은 캘리포니아 산타 클라라에 소재하는 어플라이드 머티어리얼즈사로부터 상용으로 입수가능한 CLEANCOAT™으로 처리된다. CLEANCOAT™은 쉴드(201) 상의 증착물의 입자 쉐딩(shedding)을 감소하여, 챔버(100) 내의 기판(104)의 오염을 방지하기 위해서, 쉴드(201)와 같은 기판 프로세싱 챔버 부품에 도포되는 이중-와이어(twin-wire) 알루미늄 아크 스프레이 코팅이다. 일 실시예에서, 쉴드(201) 상의 이중-와이어 알루미늄 아크 스프레이 코팅 은 약 600 내지 약 2300 마이크로인치의 표면 거칠기를 가진다.

쉴드(201)는 챔버(100) 내의 플라즈마 존(108)에 면하는 노출되는 표면을 가진다. 노출되는 표면은 175±75 마이크로인치의 표면 거칠기를 가지도록 비드 블라스팅(bead blasted)된다. 가공 비드 블라스트형 표면(texturized bead blasted surface)은 챔버(100) 내의 오염을 방지하고 입자 쉐딩을 감소시키는 역할을 한다. 평균 표면 거칠기는 노출된 표면을 따라서 거칠기 피쳐의 마루와 골의 평균선으로부터 거칠기 피쳐의 평균 절대값이다. 평균 거칠기, 비대칭도(skewness), 또는 다른 특성들이 프로필로미터(profilometer)에 의해 결정될 수 있으며, 이는 표면의 이미지를 생성시키기 위해서 표면으로부터 반사되는 전자 비임을 이용하는 주사 전자 현미경에 의해서 또는 표면 상의 거칠음(asperity)의 높이의 극소량의 변동을 발생시키며 노출되는 표면에 걸쳐 니들을 통과시킨다.

증착 링(208)은 도 2a에 도시된 바와 같은 지지부(130)의 주변 벽(204)을 에워싸며 둘레에서 연장하는 환형 밴드(215)를 포함한다. 환형 밴드(215)는 밴드(215)로부터 가로질러 연장하며 지지부(130)의 주변 벽(204)에 실질적으로 평행한 내측 립(250)을 포함한다. 내측 립(250)은 기판(104)의 돌출 엣지(206) 바로 아래에서 종결된다. 내측 립(250)은 프로세싱 중에 기판(104)에 의해 덮이지 않으며 지지부(130)의 영역을 보호하기 위해서 기판 지지부(130) 및 기판(104)의 주변을 에워싸는 증착 링(208)의 내측 둘레를 규정한다. 예를 들어, 내측 립(250)은 지지부(130)의 주변 벽(204)을 적어도 부분적으로 덮으며 에워싸며, 그렇지 않으면 이는 주변 벽(204) 상의 스퍼터링 증착물의 증착을 감소시키거나 심지어 전체적으 로 방해하도록, 프로세싱 분위기에 노출될 수도 있다. 유리하게, 증착 링(208)은 링(208)의 노출되는 표면으로부터 스퍼터링 증착물을 세정하기 위해서 용이하게 제거될 수 있어서 지지부(130)가 세정되기 위해서 분해되 필요가 없다. 증착 링(208)은 에너지화된 플라즈마 종에 의한 이들의 침식을 감소시키기 위해서 지지부(130)의 노출되는 측면을 보호하는 역할을 하기도 한다.

도 2a에 도시된 실시예에서, 증착 링(208)의 환형 밴드(215)는 반 원형 융기부(252)를 가지며 이는 반 원형 융기부(252)의 어느 한 측면 상의 내측 반경방향의 딥(dips; 254a, 254b)을 갖춘 밴드(215)의 중심 부분을 따라 연장한다. 내측 반경방향의 딥(254a)은 커버 링(212)로부터 이격되어 이들 사이에 아크형 갭(256)을 형성하며 이는 아크형 갭(256) 내측으로 플라즈마 종의 침투를 감소시키기 위해서 래비린스(labyrinth)로 작용한다. 개방된 내측 채널(258)은 내측 립(250) 및 반 원형 융기부(252) 사이에 놓인다. 개방된 내측 채널(258)은 내측 반경방향으로 연장하여 적어도 부분적으로 기판(104)의 돌출 엣지(206) 아래에서 종결한다. 개방된 내측 채널(258)은 증착 링(208)의 세정 중에 이러한 부분들로부터 스퍼터링 증착물의 제거를 용이하게 한다. 증착 링(208)은 반 원형 융기부(252)의 외측 반경방향으로 위치되며 외측 반경방향으로 연장하는 선반(260)을 또한 가진다. 선반(260)은 커버 링(212)을 지지하는 역할을 한다.

증착 링(208)은 알루미늄 산화물과 같은 세라믹 재료의 형성 및 기계가공에의해 형성될 수 있다. 바람직하게, 알루미늄 산화물은 철과 같은 원하지 않는 원소에 의한 챔버(100)의 오염을 감소시키기 위해서 적어도 약 99.5%의 순도를 가진 다. 세라믹 재료는 등압 성형(isostatic pressing)과 같은 통상의 기술을 이용하여 몰딩 및 소결되며, 이는 필요한 형상 및 치수를 달성하기 위해서 적합한 기계가공 방법을 이용하는 몰딩 소결된 프리폼(molding sintered preform)의 기계 가공을 수반한다.

증착 링(208)의 환형 밴드(215)는 그릿 블라스트되는 노출되는 표면을 포함할 수 있다. 그릿 블라스팅(Grit blasting)은 미리결정된 표면 거칠기를 달성하기에 적합한 그릿 크기로 수행된다. 일 실시예에서, 증착 링(208)의 표면은 입자 쉐딩 및 오염을 감소시키기 위해서 예를 들어, CLEANCOAT™와 같은 이중-와이어 알루미늄 아크-스프레이 코팅으로 처리된다.

커버 링(212)은 증착 링(208)을 적어도 부분적으로 덮으며 둘러싸서 다량의 스퍼터링 증착물로부터 증착 링(208)을 수용하여, 쉐도우(shadow)한다. 커버 링(212)은 스퍼터링 플라즈마에 의한 침식에 저항할 수 있는 재료, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 티타늄 또는 알루미늄과 같은 금속 재료 또는 알루미늄 산화물과 같은 세라믹 재료로 제조된다. 일 실시예에서, 커버 링(212)은 적어도 약 99.9%의 순도를 가지는 티타늄으로 이루어진다. 일 실시예에서, 커버 링(212)의 표면은 커버 링(212)의 표면으로부터 입자 쉐딩을 감소시키기 위해서 예를 들어 CLEANCOAT™와 같은 이중-와이어 알루미늄 아크 스프레이 코팅을 이용하여 처리된다.

커버 링(212)은 기판 지지부(130)를 둘러싸고 내측 반경방향으로 경사지는 경사진 상부 표면(inclined top surface; 264)을 포함하는 환형 웨지부(262)를 포함한다. 환형 웨지부(262)의 경사진 상부 표면(264)은 내측 및 외측 주변부(266, 268)를 가진다. 내측 주변부(266)는 증착 링(208)의 개방된 내측 채널(258)을 포함하는 내측 반경방향 딥(254a) 위에 놓이는 돌출 가장자리(projecting brim)를 포함한다. 돌출 가장자리(270)는 증착 링(208)의 개방된 내측 채널(258) 상의 스퍼터링 증착물의 증착을 감소시킨다. 유리하게, 돌출 가장자리(270)는 증착 링(208)으로 형성되는 아크형 갭(256) 폭의 적어도 약 절반에 따르는 거리로 돌출한다. 돌출 가장자리(270)는 주변 엣지(204)상에서 프로세스 증착물의 유동을 억제하는, 증착 링(208)과 커버 링(212) 사이의 회선형(convoluted) 및 수축형(constricted) 유동 경로를 형성하기 위해서 아크형 갭(256)과 조합되고 보완되도록 크기가 정해지고, 형상이 형성되며 위치가 정해진다. 좁은 갭(256)의 수축형 유동 경로는 증착 링(208) 및 커버 링(212)의 정합 표면 상의 저 에너지 스퍼터 증착물의 축적을 제한하며, 그렇지 않으면 이들이 서로 고착되거나 기판(104)의 주변 돌출 엣지(206)에 고착되게 한다. 기판 돌출 엣지(206) 아래로 연장하는 증착 링(208)의 개방된 내측 채널(258)은 예를 들어, 알루미늄 스퍼터링 챔버 내에 최소 1540㎛의 알루미뉴 스퍼터 증착물을 모으기 위해서 커버 링(212)의 돌출 가장자리(270)로부터 쉐도윙(shadowing)과 관련하여 디자인된다.

경사진 상부 표면(264)의 외측 주변부(268) 둘레에 벌브형(bulb-shaped) 융기부(272)가 있다. 일 실시예에서, 벌브형 융기부(272)는 쉴드(201)를 갖추어 아크형 갭을 형성하는 타원형 원주 표면(elliptical circumferential surface; 274)을 포함한다. 벌브형 융기부(272) 및 돌출 가장자리(270)와 협력하는 경사진 상부 표면(264)은 가시선 증착이 프로세스 공동(108)을 떠나 챔버 바디 공동에 도입되는 것을 방지한다. 경사진 상부 표면(264)은 적어도 약 15도의 각도로 경사질 수 있다. 커버링(212)의 경사진 상부 표면(264)의 각도는 예를 들어, 기판(104)의 돌출 엣지(206) 가까이에 스퍼터 증착물의 축적을 최소화하기 위해서 디자인되며, 그렇지 않으면 기판(104)에 걸쳐서 균일하게 달성되는 증착에 부정적으로 영향을 미친다.

커버 링(212)은 증착 링(208)의 선반(260) 위에 놓이도록 환형 웨지부(262)의 경사진 상부 표면(264)으로부터 하향으로 연장하는 기반부(footing; 276)를 포함한다. 기반부(276)는 링(208)을 실질적으로 균열 또는 파손시키지 않고 증착 링(208)에 대해 압력을 가하도록 웨지부(262)로부터 하향으로 연장한다.

커버 링(212)은 그 사이에 갭을 가지는 환형 웨지부(262)로부터 하향으로 연장하는 내측 및 외측 원통형 밴드(278a, 278b)를 포함한다. 일 실시예에서, 내측 및 외측 원통형 밴드(278a, 278b)은 실질적으로 수직이다. 원통형 밴드(278a, 278b)는 웨지부(262)의 기반부(276)의 외측 반경방향으로 위치된다. 내측 원통형 밴드(278a)는 외측 원통형 밴드(278b) 보다 작은 높이를 가진다. 통상적으로 외측 밴드(278b)의 높이는 내측 밴드(278a)의 높이의 적어도 약 1.2 배이다. 예를 들어, 커버 링(212)은 약 154 mm의 내측 반경을 가지며, 외측 밴드(278b)의 높이가 약 15 내지 약 35mm, 또는 예를 들어 25mm이며; 내측 밴드(278a)의 높이가 약 12 내지 24mm, 예를 들어 약 19mm이다.

커버 링(212)은 여러 높이의 범위에서 조절가능하며 효과적인 쉴드 컨덕턴스 홀(249)이다. 예를 들어, 커버 링(212)은 챔버 내의 기판 지지부(130)와 관련하여 커버 링(212)의 높이를 조절하도록 상승 및 하강할 수 있다.

쉴드(201)와 커버 링(212) 사이의 공간 및 갭이 플라즈마가 진행하기 위한 회선형 S-형 경로 또는 미로를 형성한다. 경로의 형상은 예를 들어, 플라즈마 종의 이러한 영역 내측으로의 진입을 방해하고 지연시켜 스퍼터링된 재료의 원하지 않는 증착을 감소시키기 때문에 유리하다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 스퍼터링된 타겟(140)은 배킹 플레이트(284)에 장착되는 스퍼터링된 플레이트(280)를 포함한다. 스퍼터링된 플레이트(280)는 기판(104) 상에서 스퍼터링될 재료를 포함한다. 스퍼터링 플레이트(280)는 기판(104)의 평면에 평행한 평면을 형성하는 스퍼터링 표면(139)을 가지는 중앙 원통형 메사(central cylindrical mesa; 286)를 가질 수 있다. 환형 경사진 림(288)은 원통형 메사(286)를 에워싼다. 환형 림(288)은 적어도 약 8도, 예를 들어, 약 10 도 내지 약 20 도의 각도로 원통형 메사(286)의 평면에 대해 경사질 수 있다. 단(292)을 가지는 주변 경사진 측벽(290)은 환형 림(288)을 에워싼다. 주변 측벽(290)은 적어도 약 60도, 예를 들어, 약 75도 내지 약 85도의 각도에 의해 원통형 메사의 평면에 대해 경사질 수 있다. 단(292)은 돌출부(294)와 리세스(296) 사이에서 발생할 수 있으며, 단(292)은 약 30도 내지 약 40도의 컷백 각도(cutback angle)로 표면을 접합한다.

챔버(100) 내의 쉴드(201)의 상부 벽(216)에 인접한 측벽(290) 및 환형 경사진 림(288)의 복합 형상은 암부 영역; 진공으로서 모델링될 수 있으며 자유 전자를 고도로 격감시키는 영역을 포함하는 회선형 갭(convoluted gap; 300)을 형성한다. 플라즈마 진입, 아크 및 불안정성을 방지하기 위해서 암부 영역을 제어하는 것이 중요하다. 갭(300)의 형상은 미로로서 작용하며 이는 갭(300)을 통하여 스퍼터링된 플라즈마 종의 통과를 방해하여 주변 타겟 영역의 표면 상의 스퍼터링된 증착물의 축적을 감소시킨다. 일 실시예에서, 암부 영역의 주변 경계는 이러한 영역 내에서 입자 쉐딩을 감소시키기 위해서 예를 들어, CLEANCOAT™와 같은 이중-와이어 알루미늄 아크 스프레이 코팅을 이용하여 처리될 수 있다.

스퍼터링 플레이트(280)는 금속 또는 금속 화합물을 포함한다. 예를 들어, 스퍼터링 플레이트(280)는 예를 들어, 알루미늄, 구리, 텅스텐, 티타늄, 코발트, 니켈 또는 탄탈과 같은 금속일 수 있다. 스퍼터링 플레이트(280)는 예를 들어, 탄탈 질화물, 텅스텐 질화물 또는 티타늄 질화물과 같은 금속 화학물일 수도 있다.

주변 선반(304) 및 스퍼터링 플레이트(280)를 지지하기 위해서 지지 표면(303)을 가지는 배킹 플레이트(284)는 스퍼터링 플레이트(280)의 반경을 넘어 연장한다. 배킹 플레이트(284)는 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 구리-크롬 또는 구리-아연과 같은 금속으로부터 형성된다. 배킹 플레이트(284)는 타겟(140) 내에서 발생하는 열을 방산시키기 위해서 충분히 높은 열 전도성을 가지는 재료로 형성될 수 있으며, 스퍼터링 플레이트(280) 및 배킹 플레이트(284) 내에 형성된다. 열이 이러한 플레이트(280, 284) 내에서 발생하는 와전류(eddy current)로부터, 그리고 또한 타겟(140)의 스퍼터링 표면(139) 상에서 플라즈마로부터 에너제틱 이온(endrgetic ion)의 충돌로부터 발생한다. 보다 높은 열 전도성 배킹 플레이트(284)는 타겟(140) 내에 발생된 열의 방산을 주변 구조물에 또는 심지어 열 교환 기로 허용하며 상기 열 교환기는 배킹 플레이트(284) 뒤에서 장착될 수 있으며, 배킹 플레이트(284) 내에 있을 수 있다. 예를 들어, 배킹 플레이트(284)는 열 전달 유제를 그 내부에서 순환시키기 위해서 채널(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 배킹 플레이트(284)의 적합하게 높은 열 전도성이 적어도 약 200 W/mK, 예를 들어, 약 220 내지 약 400 W/mK으로 결정된다. 이러한 열 전도성 레벨은 타겟(140)이 보다 효율적으로 타겟(140) 내에서 발생하는 열을 방산시킴으로써 보다 긴 프로세싱 시간 주기동안 작동하게 한다.

높은 열전도성 및 저 저항성을 가지는 재료로 형성된 배킹 플레이트(284)와 협력하여, 별도로 그리도 단독으로 배킹 플레이트(284)는 하나 또는 그 이상의 그루브(도시되지 않음)를 가지는 후방측면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 배팅 플레이트(284)는 타겟(140)의 후방측부(141)를 냉각시키기 위해서 리지(ridge) 또는 환형 그루브와 같은 그루브를 가질 수 있다. 그루브 및 리지는 다른 패턴,예를 들어, 직사각형 그리드 패턴, 치킨 피트 패턴(chicken feet patterns), 또는 후방측면에 걸친 단순히 직선 라인 진행의 패턴을 가질수도 있다.

스퍼터링 플레이트(280)가 확산 접합시키고, 서로의 상에서 두 개의 플레이트(280, 284)를 위치시키고, 적합한 온도, 통상적으로 적어도 약 200℃로 플레이트(280, 284)를 가열함으로써 배킹 플레이트(284) 상에 장착될 수 있다. 선택적으로, 스퍼터링 타겟(140)은 스퍼터링 플레이트 및 배킹 플레이트로서 작용하도록 충분한 깊이를 가지는 단일 피스의 재료를 포함하는 단일 구조물일 수 있다.

배킹 플레이트(284)의 주변 선반(304)은 챔버(100) 내의 아이솔레이터(310) 상에 놓이는 외측 기반부(308)를 포함한다(도 2a-2b, 도 3). 주변 선반(304)은 O-링 그루브(312)를 포함하며, 이 내측으로 O-링(314)이 진공 시일을 형성하기 위해서 위치된다. 아이솔레이터(310)는 챔버(100)로부터 배킹 플레이트(284)를 격리 또는 분리시키며, 이는 알루미늄 산화물과 같은 유전체 또는 절연체 재료로부터의 링이다. 주변 선반(304)은 갭 내측으로 낮은 각도 스퍼터링된 증착물의 침투를 방해하기 위해서 아이솔레이터(310)와 타겟(140) 사이의 갭을 통해 플라즈마 종 및 스퍼터링된 재료의 유동 또는 이동을 방지하도록 형성된다.

타겟(140)의 주변 선반(304)은 보호 코팅, 예를 들어, 이중-와이어 스프레이형 알루미늄 코팅으로 코팅된다. 코팅 전에, 주변 선반(304)은 200 내지 300 마이크로인치의 조도를 달성하기 위해서 실리콘 카바이드 디스크로 접지되고 탈지(degreased)된다. 코팅은 배킹 플레이트(284)의 주변 선반(304) 및 스퍼터링 플레이트(280)의 주변 측벽(290)을 덮도록 연장한다. 코팅은 약 5 내지 약 10 밀의 두께 및 약 500 내지 약 900 마이크로인치의 최종 표면 거칠기를 가진다. 코팅은 카겟(140)의 엣지를 보호하고 이러한 표면으로부터 재료의 박리를 감소시키고 스퍼터링된 재료의 보다 양호한 부착을 제공한다.

스퍼터링 타겟(140)은 쉴드(201)에 대해 타겟(140)에 바이어스 전압을 인가하는 타겟 전력 공급원(320)에 연결되며, 이는 스퍼터링 프로세스 중에 전기적으로 플로팅(floated)된다. 타겟 전력 공급원(320)이 타겟(140), 쉴드(201), 지지부(130) 및 타겟 전력 공급원(320)에 연결되는 다른 챔버 부품에 전력을 공급하는 동안, 가스 에너자이저(324)는 스퍼터링 가스의 플라즈마를 형성하기 위해서 스퍼 터링 가스를 에너지화한다. 가스 에너지화(324)는 코일(326)을 통한 전류의 인가에 의해 전력이 형성되는 소오스 코일(326)을 포함할 수 있다. 에너제틱하게 형성된 플라즈마는 기판(104) 상에서 표면(139)에 재료를 스퍼터링하도록 타겟(140)의 스퍼터링 표면(139)에 영향을 미치며 충돌한다.

챔버(100)는 타겟(140)의 스퍼터링을 개선시키기 위해서 타겟(140) 둘레에 자기장을 형성하도록 자기장 발생기(330)를 포함할 수 있다. 전기용량식으로 발생하는 플라즈마는 자기장(330)에 의해 강화될 수 있으며, 상기 발생기 내에서, 예를 들어, 영구 자석 또는 전자기 코일은 챔버(100) 내에 자기장을 제공할 수 있으며, 이는 기판(104)의 평면에 평행하게 회전하는 축선을 가지는 회전 자기장을 가진다. 게다가 또는 이와 달리 챔버(100)는 타겟(140) 재료의 스퍼터링을 개선하기 위해서 타겟(140)에 인접한 고 밀도 플라즈마 영역 내의 이온 밀도를 증가시키도록 챔버(100)의 타겟(140) 근처의 자기장을 발생시키는 자기장 발생기(330)를 포함한다. 개선된 자기장 발생기(330)는 예를 들어, "Roatating Sputter Magnetron Assembly"의 명칭으로 Fu에 의해 공개된 미국 특허 제 6,183,614 호 및 "Integrated Process for Copper Via Filling"의 명칭으로 Gopalraja 등에 의해 공개된 미국 특허 제 6,247,008호에 기재된 바와 같이, 타겟 충돌 목적을 위해 비 반응성 가스에 대한 필요성을 최소화하면서, 알루미늄, 티타늄, 또는 다른 금속의 스퍼터링 또는 구리의 지속되는 자체 스퍼터링을 허용하도록 이용될 수 있다. 자기장은 챔버(100) 내측으로 실질적으로 비-자기 타겟(140)을 통해 연장한다.

스퍼터링 가스는 가스 전달 시스템(332)을 통해 챔버(100) 내측으로 도입되 며, 이는 질량 유동 제어기와 같은 가스 유동 제어 밸브(338)를 가지는 도관(336)을 통해 가스 공급원(334)으로부터 가스를 공급하며 가스의 세트 유동률(set flow rate)을 관통하여 통과시킨다. 가스가 혼합 매니폴드(도시되지 않음)에 공급되며, 이 내부에서 가스가 원하는 프로세스 가스로부터 혼합되며 가스를 챔버(100) 내측으로 도입시키기 위해서 가스 배출부를 가지는 가스 분배기(340)에 공급된다. 프로세스 가스는 아르곤 크세논과 같은 비 반응성 가스를 포함할 수 있으며, 이는 타겟(140)으로부터 재료를 에너지틱하게 충돌 및 스퍼터링할 수 있다. 프로세스 가스는 기판(104) 상에 층을 형성하기 위해서 스퍼터링된 재료와 반응할 수 있는 질소 함유 가스 및 산소 함유 가스들 중 하나 또는 그 이상과 같은 반응성 가스를 포함할 수도 있다. 가스는 스퍼터링 타겟(140)을 스퍼터링하기 위해서 플라즈마를 형성하도록 가스 에너자이저(324)에 의해 에너지화된다. 소비된 프로세스 가스 및 부산물이 챔버(100)로부터 배출부(342)를 통해 배출된다. 배출부(324)는 소비된 프로세스 가스를 수용하며, 챔버(100) 내의 가스의 압력을 제어하기 위해서 스로틀 밸브를 가지는 배출 도관(346)에 소비된 가스를 통과시키는 배출 포트(344)를 포함한다. 배출 도관(346)은 하나 또는 그 이상의 배출 펌프(348)에 연결된다. 통상적으로, 챔버(100) 내의 스퍼터링 가스의 압력은 진공 분위기, 예를 들어, 1 milliTorr 내지 400 milliTorr의 가스 압력과 같은 서브 대기 레벨(sub-atmospheric levels)로 설정된다.

챔버(100)는 기판(104)을 프로세싱하기 위해서 챔버(100)의 부품을 작동시키도록 명령 세트(instruction sets)를 가지는 프로그램 코드를 포함하는 제어 기(350)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 제어기(350)는 기판 지지부(130) 및 기판 전달 메커니즘을 작동시키기 위해서 명령 세트를 위치시키는 기판을 포함하는 프로그램 코드; 스퍼터링 가스의 유동을 챔버(100)로 설정하기 위해서 가스 유동 제어 밸브를 작동시키는 가스 유동 제어 명령 세트; 챔버(100) 내의 압력을 유지하기 위해서 배출 스로틀 밸브를 작동시키는 가스 압력 제어 명령 세트; 가스 에너지화 전력 레벨을 설정하기 위해서 가스 에너자이저(324)를 작동시키는 가스 에너자이저 제어 명령 세트; 챔버(100) 내의 여러 부품의 온도를 설정하기 위해서 벽(106) 또는 지지부(130) 내의 온도 제어 시스템을 제어하는 온도 제어 명령 세트; 및 챔버(100) 내의 프로세스를 측정하는 프로세스 측정 명령 세트를 포함할 수 있다.

스퍼터링 챔버(400)의 다른 실시예가 도 4에 도시되어 있다. 이 챔버(400)는 예를 들어, 이에 제한되는 것은 아니지만, 캘리포니아 산타 클라라에 소재하는 어플라이드 머티어리얼즈사로부터 입수가능한 VERSA TTN™일 수 있다. 챔버(400)는 기판(104) 상에서 스퍼터링되는 재료를 증착시키기 위한 스퍼터링 타겟(140)을 가진다. 스퍼터링 타겟(140)은 스퍼터링 타겟(140)에 면하는 기판 지지부(404)의 반대쪽에 위치된다. 기판 지지부(404)는 수용 표면(408)을 가지는 받침대(406)를 포함한다. 받침대(406)는 예를 들어, 스테인레스 스틸과 같은 재료로 구성될 수 있다. 저항성 히터(409)는 받침대(406) 내에 내장되며 받침대(406) 상의 기판(104)을 가열하는 작용을 한다. 스퍼터링 타겟(140) 및 기판 지지부(404)는 쉴드(201)에 의해 둘러싸인다. 커버 링(212)은 증착 링(208)에 의해 지지되며 기판 지지부(404) 둘레에 위치된다. 증착 링(208)은 받침대(406)의 수용 표면(408) 상의 배치를 위한 디스크(410)를 포함한다. 디스크(410)의 직경은 받침대(406)의 수용 표면(408)의 직경보다 작다. 증착 링(208)은 디스크(410)를 둘러싸는 환형 웨지부(412)를 더 포함한다. 원통형 밴드(414)는 환형 웨지부(412)로부터 수평 및 내측으로 연장한다. 환형 웨지부(412)는 기판 지지부(404)의 받침대(406) 상에 놓이는 기반부(416)를 가진다. 챔버(400)는 또한 가스 분배기(418), 가스 에너자이저(420), 및 가스 배출부(422)를 가진다.

전술된 프로세스 키트(200)는 챔버(100) 내의 프로세싱 시간 및 프로세스 순환의 수를 상당히 증가시키며, 세정 사이의 시간의 양을 증가시킨다. 이는 세정되기 어려운 기판(104) 둘레의 부품 상에 형성되는 스퍼터링 증착물의 양을 감소시킴으로써 달성된다. 프로세스 키트(200)의 부품은 회선형 갭(300)의 암부 영역 내의 온도를 감소시킴으로써 보다 높은 증착 수율을 산출하도록 스퍼터링 존(108) 내의 압력 및 전력을 증가시키도록 디자인된다. 이는 또한 어댑터(226)를 이용하여 쉴드(201)의 열적 균일성을 개선한다. 게다가, 현존하는 프로세스 키트에 비해, 프로세스 키트(200)는 키트(200)가 유지 사이클로 수행되고 변경되기 전에 적어도 약 2 내지 약 5 배 많은 증착물이 상부에 증착되도록 디자인된다. 이는 챔버(100)의 가동시간(uptime)에서 상당한 개선이며 프로세스 수율을 또한 증가시킨다.

본 발명은 특정의 바람직한 실시예를 참조하여 기재되어 있지만; 다른 실시예도 가능하다. 예를 들어, 프로세스 키트(300) 또는 이의 부품 및 어댑터(226)가 다른 형태의 응용예 예를 들어, 식각, CVD 및 식각 챔버에서 이용될 수 있으며, 이 는 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위의 개념 및 범위가 본 명세서에 기재된 바람직한 실시예의 기재 내용에만 제한되어서는 안 된다.

도 1은 프로세스 키트 부품 및 스퍼터링 타겟을 나타내고 있는 기판 프로세싱 챔버 실시예의 개략적인 측단면도.

도 2a는 기판 프로세싱 챔버 내에 쉴드 및 링 조립체를 가지는 프로세스 키트의 사시도.

도 2b는 쉴드의 간략화한 평면도.

도 3a 및 도 3b는 어댑터에 연결된 쉴드의 상부 부분의 횡단면도.

도 4는 쉴드 및 링 조립체를 나타내는 기판 프로세싱 챔버의 다른 실시예의 개략적인 단면도.

Claims

기판 프로세싱 챔버 내의 기판 지지부와 대면하는 스퍼터링 타겟을 둘러싸기 위한 쉴드로서;

(a) 상기 기판 지지부를 에워싸는 바닥 벽 및 상기 스퍼터링 타겟을 에워싸는 상부 벽을 가지는 원통형 밴드;

(b) 상기 원통형 밴드의 상기 상부 벽으로부터 외측 반경방향으로 연장하는 지지 선반;

(c) 상기 원통형 밴드의 상기 바닥 벽으로부터 내측 반경방향으로 연장하는 경사진 단; 및

(d) 상기 기판 지지부를 에워싸며 상기 경사진 단에 결합되는 U-형 채널을 포함하며,

상기 U-형 채널은 제 1 레그 및 제 2 레그를 포함하며, 상기 제 1 레그는 프로세스 가스가 관통하여 통과하도록 하는 복수의 가스 홀을 가지며, 그에 따라 상기 가스 홀들이 가스 컨덕턴스를 제공하는

쉴드.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 레그 내의 상기 가스 홀이 타원형(oval)인

쉴드.
제 2 항에 있어서,

상기 가스 홀의 폭은 2.54 내지 5.08㎝이며, 높이는 0.51 내지 2.03㎝인

쉴드.
제 1 항에 있어서,

상기 경사진 단은 곡선형 조인트를 포함하는

쉴드.
제 1 항에 있어서,

상기 U-형 채널의 상기 제 1 레그가 상기 제 2 레그보다 높은 높이를 가지는

쉴드.
제 1 항에 있어서,

상기 쉴드는 알루미늄으로 이루어진 단일 구조물인,

쉴드.
제 6 항에 있어서,

상기 쉴드의 표면 상에 이중-와이어 알루미늄 아크 스프레이 코팅을 포함하는

쉴드.
제 7 항에 있어서,

상기 이중-와이어 알루미늄 아크 스프레이 코팅이 600 내지 2300 마이크로인치의 표면 거칠기를 포함하는

쉴드.
제 1 항에 있어서,

상기 지지 선반이 받침 표면(resting surface) 및 이를 관통하는 복수의 슬롯을 포함하는

쉴드.
제 9 항에 따른 쉴드 및 어댑터를 포함하는 조립체로서,

상기 어댑터는 상기 쉴드를 지지하고 이들 사이에 열 컨덕턴스를 제공하기 위해서 상기 쉴드의 지지 선반의 상기 받침 표면과 접촉하는 접촉 표면을 더 포함하는

조립체.
제 10 항에 있어서,

상기 쉴드를 상기 어댑터에 정렬하기 위한 정렬 핀 시스템을 더 포함하며, 상기 정렬 핀 시스템은 상기 어댑터 상에 원형 배열로서 이격된 복수의 핀을 포함하며, 상기 핀 각각은 상기 쉴드의 상기 지지 선반 상에 상기 복수의 슬롯들 중 어느 하나 내측으로 끼워맞춤되는 헤드 및 상기 어댑터 내측으로 압축 끼워맞춤되는 압축-끼워맞춤 커넥터를 가지는 부재를 포함하는

조립체.
제 10 항에 있어서,

상기 어댑터의 상기 접촉 표면 및 상기 쉴드의 상기 받침 표면 각각은 600 내지 2300 마이크로인치의 표면 거칠기를 가지는

조립체.
제 10 항에 있어서,

열 전달 유체를 유동시키기 위한 도관을 포함하는

조립체.
기판 프로세싱 챔버 내의 증착 링 둘레에 배치하기 위한 커버 링으로서,

상기 증착 링은 상기 챔버 내의 원통형 쉴드와 기판 지지부 사이에 위치되며, 상기 커버 링은

(a) 상기 기판 지지부를 둘러싸며 내측 주변부와 외측 주변부를 갖는 경사진 상부 표면, 상기 경사진 상부 표면의 상기 외측 주변부 둘레의 벌브형 융기부, 상기 증착 링 상에 놓이는 상기 경사진 상부 표면으로부터 하향 연장하는 기반부, 및 상기 경사진 상부 표면의 상기 내측 주변부 둘레의 돌출 가장자리를 포함하는, 환형 웨지부; 및

(b) 상기 환형 웨지부로부터 하향 연장하는 내측 및 외측 원통형 밴드로서, 상기 내측 밴드가 상기 외측 밴드보다 낮은 높이를 가지는, 내측 및 외측 원통형 밴드;를 포함하는

커버 링.
제 14 항에 있어서,

상기 환형 웨지부의 상기 경사진 상부 표면이 내측 반경방향으로 경사지는

커버 링.
제 15 항에 있어서,

상기 경사진 상부 표면이 15도 이상의 각도로 경사지는

커버 링.
제 14 항에 있어서,

상기 벌브형 융기부가 상기 원통형 쉴드를 갖는 갭을 형성하는 타원형 원주 표면을 포함하는

커버 링.
제 14 항에 있어서,

상기 커버 링이 상기 기판 프로세싱 챔버 내의 상기 기판 지지부와 관련하여 상기 커버 링의 높이를 조절하도록 상승 및 하강될 수 있는

커버 링.
제 14 항에 있어서,

상기 커버 링이 티타늄을 포함하는

커버 링.
제 19 항에 있어서,

상기 티타늄이 99.9% 이상의 순도를 포함하는

커버 링.
제 14 항에 있어서,

상기 내측 및 외측 원통형 밴드가 수직인

커버 링.
제 14 항에 있어서,

상기 커버 링의 노출되는 표면이 이중-와이어 알루미늄 아크 스프레이 코팅을 가지는,

커버 링.
기판 프로세싱 챔버 내의 기판 지지부 및 스퍼터링 타겟 둘레에 배치를 위한 프로세스 키트로서,

(a) 상기 스퍼터링 타겟을 둘러싸는 쉴드: 및

(b) 링 조립체를 포함하며,

상기 쉴드는

(1) 상기 스퍼터링 타겟 및 기판 지지부를 에워싸는 원통형 밴드;

(2) 상기 원통형 밴드로부터 외측 반경방향으로 연장하는 지지 선반;

(3) 상기 원통형 밴드로부터 내측 반경방향으로 연장하는 상기 지지 선반 아래의 경사진 단; 및

(4) 상기 기판 지지부를 에워싸며 상기 경사진 단에 결합되는 U-형 채널로서, 제 1 레그 및 제 2 레그를 포함하며, 상기 제 1 레그가 프로세스 가스가 가스 컨덕턴스를 이용하여 관통하여 통과하도록 하는 복수의 가스 홀을 가지는, U-형 채널을 포함하며,

상기 링 조립체는

(1) 상기 기판 지지부 둘레의 커버 링으로서, 내측 주변부 및 외측 주변부를 가지며 상기 기판 지지부 둘레의 경사진 상부 표면, 상기 경사진 상부 표면의 상기 외측 주변부 둘레의 벌브형 융기부, 상기 증착 링 상에 놓이는 상기 경사진 상부 표면으로부터 하향 연장하는 기반부, 상기 경사진 상부 표면의 상기 내측 주변부 둘레의 돌출 가장자리를 포함하는 환형 웨지부;와 상기 환형 웨지부로부터 하향 연장하는 내측 및 외측 원통형 밴드로서 상기 내측 원통형 밴드가 상기 외측 원통형 밴드보다 낮은 높이를 가지는 내측 및 외측 원통형 밴드;를 포함하는, 커버링; 및

(2) 상기 커버 링을 지지하는 증착 링을 포함하는

프로세스 키트.
제 23 항에 있어서,

상기 쉴드, 커버 링 및 증착 링 각각은 이중-와이어 알루미늄 아크 스프레이 코팅을 갖는 노출되는 표면을 포함하는

프로세스 키트.
스퍼터링 챔버로서,

(a) 기판 상에서 스퍼터링되는 재료를 증착하기 위한 스퍼터링 타겟;

(b) 상기 기판 지지부 둘레의 커버 링;

(c) 상기 스퍼터링 타겟 및 상기 기판 지지부를 둘러싸는 쉴드;

(d) 상기 기판 지지부 둘레의 커버 링;

(e) 상기 커버 링을 지지하는 증착링으로서, 디스크를 둘러싸는 환형 웨지부 및 받침대의 수용 표면상에 배치하기 위한 디스크를 포함하며, 상기 환형 웨지부가 상기 받침대 상에 놓이는 기반부 및 상기 환형 웨지부로부터 내측 반경방향으로 연장하는 원통형 밴드를 포함하는, 증착링;

(f) 상기 챔버 내측으로 가스를 도입시키는 가스 분배기;

(g) 상기 스퍼터링 타겟을 스퍼터링하기 위해서 플라즈마를 형성하도록 상기 가스를 에너지화하는 가스 에너자이저; 및

(h) 상기 챔버로부터 가스를 배출하는 가스 배출부를 포함하는

스퍼터링 챔버.