KR101504085B1 - non-contact process kit - Google Patents
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Abstract
비접촉 프로세스 키트를 갖는 물리기상증착 챔버와 함께, 물리기상증착(PVD) 챔버에서 사용하기 위한 프로세스 키트가 제공된다. 일 실시예에서, 프로세스 키트는 대체로 원통형인 실드를 포함하고, 상기 실드는 실질적으로 편평한 원통형 본체, 상기 본체로부터 하부로 연장하는 하나 이상의 긴 원통형 링, 및 상기 본체의 상부 표면으로부터 상부로 연장하는 장착부를 포함한다. 다른 실시예에서, 프로세스 키트는 대체로 원통형인 증착 링을 포함한다. 상기 증착 링은 실질적으로 편평한 원통형 본체, 상기 본체의 외측 부분에 결합되는 하나 이상의 하부로 연장하는 u-채널, 상기 본체의 내측 영역의 상부 표면으로부터 상부로 연장하는 내측 벽, 및 상기 내측 벽으로부터 방사상 내측으로는 기판 지지 선반을 포함한다.Along with a physical vapor deposition chamber having a non-contact process kit, a process kit for use in a physical vapor deposition (PVD) chamber is provided. In one embodiment, the process kit includes a generally cylindrical shield, the shield comprising a substantially flat cylindrical body, at least one elongated cylindrical ring extending downwardly from the body, and a mounting portion extending upwardly from an upper surface of the body, . In another embodiment, the process kit includes a generally cylindrical deposition ring. The deposition ring includes a substantially flat cylindrical body, an u-channel extending into at least one lower portion coupled to an outer portion of the body, an inner wall extending upwardly from an upper surface of the inner region of the body, And includes a substrate support shelf inside.
Description
본 발명의 실시예는 일반적으로 반도체 처리 챔버용 프로세스 키트 및 프로세스 키트를 갖는 반도체 처리 챔버에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 물리기상증착 챔버에서 사용하기에 적합한 실드 및 링을 포함하는 프로세스 키트에 관한 것이다.Embodiments of the present invention generally relate to semiconductor processing chambers having process kits and process kits for semiconductor processing chambers. More particularly, the present invention relates to a process kit comprising a shield and a ring suitable for use in a physical vapor deposition chamber.
물리기상증착(PVD) 또는 스퍼터링은 전자 소자들의 제조시 가장 일반적으로 사용되는 프로세스들 중 하나이다. PVD는 진공 챔버 내에서 실행되는 플라즈마 프로세스이며, 진공 챔버 내에서는 마이너스로 바이어스된 타겟이 비교적 무거운 원자(예를 들면, 아르곤(Ar))를 갖는 비활성 가스 또는 이러한 비활성 가스를 포함하는 가스 혼합물의 플라즈마에 노출된다. 비활성 가스의 이온에 의한 타겟의 충격(bombardment)으로 타겟 물질의 원자가 방출된다. 방출된 원자는 챔버 내에 배치된 기판 지지 페디스털 상에 놓이는 기판상에 증착되는 필름으로서 축적된다. Physical vapor deposition (PVD) or sputtering is one of the most commonly used processes in the fabrication of electronic devices. PVD is a plasma process carried out in a vacuum chamber in which a negatively biased target is an inert gas having a relatively heavy atom (for example argon (Ar)) or a plasma of a gas mixture comprising such an inert gas Lt; / RTI > Atoms of the target material are released by the bombardment of the target by the ions of the inert gas. The released atoms accumulate as a film deposited on a substrate that rests on a substrate support pedestal disposed within the chamber.
프로세스 키트는 챔버 내에 배치되어, 기판에 대하여 챔버 내에서 희망 영역에 처리 영역을 형성하는 것을 도울 수 있다. 프로세스 키트는 통상적으로 커버 링, 증착 링, 및 그라운드 실드(ground shield)를 포함한다. 방출된 원자 및 플라즈마를 처리 영역에 한정시키는 것(confining)은, 더 높은 비율의 방출된 원자가 기판상에 증착되기 때문에, 챔버 내의 다른 성분들을 증착된 물질이 없도록 유지하는 것을 돕고, 타겟 물질의 보다 효과적인 사용을 촉진한다. 증착 링은 추가적으로 기판 지지 페디스털의 둘레 상의 증착을 방지한다. 커버 링은 내측 링과 외측 링을 포함할 수 있으며, 일반적으로 증착 링과 그라운드 실드 사이에 미로 간격(labyrinth gap)을 형성하여 기판 아래에서의 증착을 방지하는데 사용된다. 커버 링은 또한 기판의 에지 아래에서의 또는 기판의 에지에서의 증착을 제어하는 것을 돕도록 활용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 커버 링은 그라운드 실드에 포함될 수 있다.A process kit may be disposed within the chamber to assist in forming a processing region in the desired region within the chamber relative to the substrate. Process kits typically include a cover ring, a deposition ring, and a ground shield. Confining the emitted atoms and plasma to the processing region helps to keep the other components in the chamber free of the deposited material because a higher proportion of the emitted atoms is deposited on the substrate, Promotes effective use. The deposition ring additionally prevents deposition on the periphery of the substrate support pedestal. The cover ring may include an inner ring and an outer ring and is typically used to form a labyrinth gap between the deposition ring and the ground shield to prevent deposition below the substrate. The cover ring may also be utilized to help control deposition below the edge of the substrate or at the edge of the substrate. In one embodiment of the invention, the cover ring may be included in a ground shield.
종래의 링 및 실드 디자인은 확고한 처리 히스토리(processing history)를 갖더라도, 임계 치수의 감소는 챔버 내의 오염원에 대한 주의를 증가시킨다. 기판 지지 페디스털이 이송 위치와 처리 위치 사이에서 상승 및 하강할 때, 링과 실드가 주기적으로 서로 접촉하기 때문에, 통상적인 디자인은 미립자 오염(particulate contamination)의 잠재적인 원인이다. Although conventional ring and shield designs have a robust processing history, a reduction in critical dimension increases attention to contamination within the chamber. Since the ring and shield periodically contact each other when the substrate support pedestal rises and falls between the transfer position and the treatment position, the conventional design is a potential source of particulate contamination.
또한, 종래의 커버 링 디자인은 챔버 벽 또는 기판 지지 페디스털과 같은 온도 제어 소스에 일반적으로 연결되지 않기 때문에, 커버 링의 온도는 프로세스 주기동안 변동이 심할 수 있다. 커버 링의 가열 및 냉각은 커버 링 상에 증착된 물질들 내에 응력을 증가시켜서, 응력을 받은 물질들을 박리(flaking)되기 쉽게 하며 입자(particle)가 발생되기 쉽게 한다. 따라서, 발명자는 챔버 오염을 최소화하는데 기여하는 프로세스 키트를 갖는 것이 유리할 것임을 깨달았다. Also, since the conventional cover ring design is not generally connected to a temperature control source such as a chamber wall or a substrate support pedestal, the temperature of the cover ring may vary during the process cycle. The heating and cooling of the cover ring increases the stresses in the materials deposited on the cover ring, making the stressed materials easier to flake and to facilitate the generation of particles. Thus, the inventors have realized that it would be advantageous to have a process kit that contributes to minimizing chamber contamination.
따라서, 기술상 개선된 프로세스 키트에 대한 요구가 존재한다.Thus, there is a need in the art for an improved process kit.
본 발명은 일반적으로 물리기상증착(PVD) 챔버에서 사용하기 위한 프로세스 키트 및 서로 끼우는(interleaving) 프로세스 키트를 갖는 PVD 챔버를 제공한다. 일 실시예에서, 프로세스 키트는 서로 끼우는 증착 링 및 그라운드 실드를 포함한다. 증착 링은 넓은 페디스털 접촉 표면 및 복수의 기판 지지 버튼을 갖도록 형성된다. PVD 챔버 내에 설치될 때, 서로 끼우는 증착 링 및 그라운드 실드는 유리하게 기판 지지 페디스털 및 챔버 벽과 접촉하도록 유지됨으로써, 그 위에 증착되는 필름들로부터 프로세스 오염물을 실질적으로 최소화하는 우수하고 예측 가능한 온도 제어를 돕는다. 또한, 서로 끼우는 증착 링 및 그라운드 실드는 유리하게 PVD 챔버 내에서 사용중에 접촉하지 않도록 형성됨으로써, 종래의 디자인에 존재하는 잠재적인 입자 발생원을 제거한다. The present invention generally provides a PVD chamber having a process kit for use in a physical vapor deposition (PVD) chamber and a process kit interleaving. In one embodiment, the process kit includes a deposition ring and a ground shield that sandwich each other. The deposition ring is formed with a wide pedestal contact surface and a plurality of substrate support buttons. When installed in a PVD chamber, the interspersed deposition rings and ground shields are advantageously held in contact with the substrate support pedestal and the chamber walls, thereby providing an excellent and predictable temperature that substantially minimizes process contamination from the films deposited thereon Help control. In addition, the interspersed deposition rings and ground shields are advantageously formed so that they do not touch during use in the PVD chamber, thereby eliminating potential particle sources present in conventional designs.
일 실시예에서, 본 발명의 프로세스 키트는 대체로 원통형인 실드를 포함하고, 상기 실드는 실질적으로 편평한 원통형 본체, 상기 본체로부터 하부로 연장하는 하나 이상의 긴 원통형 링 및 상기 본체의 상부 표면으로부터 상부로 연장하는 장착부를 구비한다.In one embodiment, the process kit of the present invention comprises a generally cylindrical shield, the shield comprising a substantially flat cylindrical body, at least one elongated cylindrical ring extending downwardly from the body, As shown in Fig.
다른 실시예에서, 프로세스 키트는 대체로 원통형인 증착 링을 포함한다. 상기 증착 링은 실질적으로 편평한 원통형 본체, 상기 본체의 외측 부분에 결합되는 하나 이상의 하부로 연장하는 u-채널, 상기 본체의 내측 영역의 상부 표면으로부터 상부로 연장하는 내측 벽, 및 상기 내측 벽으로부터 방사상 내측으로 연장하는 기판 지지 선반을 포함한다.In another embodiment, the process kit includes a generally cylindrical deposition ring. The deposition ring includes a substantially flat cylindrical body, an u-channel extending into at least one lower portion coupled to an outer portion of the body, an inner wall extending upwardly from an upper surface of the inner region of the body, And a substrate support shelf extending inwardly.
또 다른 실시예에서, PVD 챔버의 사용중에 접촉하지 않도록 형성되는, 서로 끼우는 그라운드 실드 및 증착 링을 포함하는 PVD 챔버가 제공된다. In yet another embodiment, a PVD chamber is provided that includes a sandwiched ground shield and a deposition ring that are formed so as not to contact during use of the PVD chamber.
상기 간단히 요약되어 있는 본 발명에 대한 보다 상세한 설명은 첨부 도면에 도시된 실시예를 참조로 이루어질 수 있다. 그러나 첨부 도면은 본 발명의 단지 통상적인 실시예를 도시하며, 따라서 본 발명이 다른 동등하게 유효한 실시예를 허용할 수 있도록 그 범주를 제한하는 것으로 간주되지 않음에 주의해야 한다. A more particular description of the invention, briefly summarized above, may be had by reference to the embodiments illustrated in the accompanying drawings. It is to be noted, however, that the appended drawings illustrate only typical embodiments of this invention and are therefore not to be considered limiting of its scope, for the invention may admit to other equally effective embodiments.
도 1은 프로세스 키트의 일 실시예를 갖는 반도체 처리 시스템의 단순화된 단면도이고,1 is a simplified cross-sectional view of a semiconductor processing system having one embodiment of a process kit,
도 2는 도 1의 기판 지지 페디스털과 접하는(interfaced) 프로세스 키트의 부분 단면도이며,Figure 2 is a partial cross-sectional view of a process kit interfaced with the substrate support pedestal of Figure 1,
도 3은 기판 지지 페디스털과 접하는 프로세스 키트의 다른 실시예의 부분 단면도이며,Figure 3 is a partial cross-sectional view of another embodiment of a process kit in contact with a substrate support pedestal,
도 4는 기판 지지 페디스털과 접하는 프로세스 키트의 다른 실시예의 부분 단면도이며,Figure 4 is a partial cross-sectional view of another embodiment of a process kit in contact with a substrate support pedestal,
도 5는 기판 지지 페디스털과 접하는 프로세스 키트의 다른 실시예의 부분 단면도이며,Figure 5 is a partial cross-sectional view of another embodiment of a process kit in contact with a substrate support pedestal,
도 6은 기판 지지 페디스털과 접하는 프로세스 키트의 다른 실시예의 부분 단면도이다.Figure 6 is a partial cross-sectional view of another embodiment of a process kit in contact with a substrate support pedestal.
이해를 돕기 위해, 도면에서 공유하고 있는 동일한 요소를 지시하기 위해, 가능한 동일한 참조 부호가 사용되었다. 일 실시예에서 개시된 요소는 특정한 설 명 없이 다른 실시예에서 유리하게 활용될 수 있는 것으로 예상된다. To facilitate understanding, identical reference numerals have been used, where possible, to designate identical elements that are common to the figures. It is contemplated that the elements disclosed in one embodiment may be advantageously utilized in other embodiments without specific description.
본 발명은 일반적으로 물리기상증착(PVD) 챔버에서 사용하기 위한 프로세스 키트를 제공한다. 프로세스 키트는 유리하게 미립자 오염을 발생시키는 데 대한 잠재성을 감소시키며, 이는 더 긴 챔버 부품 수명과 함께 더 큰 프로세스 균일성 및 반복성을 증진시킨다. The present invention generally provides a process kit for use in a physical vapor deposition (PVD) chamber. Process kits advantageously reduce the potential for generating particulate contamination, which enhances greater process uniformity and repeatability with longer chamber part life.
도 1은 프로세스 키트(114)의 일 실시예를 갖는 예시적인 반도체 처리 챔버(150)를 도시한다. 프로세스 키트(114)는 서로 끼우는 증착 링(102) 및 그라운드 실드(162)를 포함한다. 본 발명으로부터 이익을 얻어 적응될 수 있는 처리 챔버의 일례는 캘리포니아 산타 클라라에 소재한 Applied Materials, Inc.로부터 입수 가능한 IMP VECTRA™ PVD 처리 챔버이다. 다른 제조업자로부터의 처리 챔버를 포함한, 다른 처리 챔버가 본 발명으로부터 이익을 얻어 적응될 수 있는 것으로 생각된다.FIG. 1 illustrates an exemplary
예시적인 처리 챔버(150)는 챔버 본체(152)를 포함하고, 챔버 본체는 배기 가능한(evacuable) 내측 체적(160)을 형성하는 바닥(154)과 덮개 조립체(156)와 측벽(158)을 갖는다. 챔버 본체(150)는 통상적으로 용접된 스테인리스 강 플레이트 또는 알루미늄의 단일 블록으로 제조된다. 측벽(158)은 일반적으로 처리 챔버(150)로부터 기판(104)의 출입을 제공하도록 밀봉 가능한 접근 포트(미도시)를 포함한다. 측벽(158)에 배치되는 펌핑 포트(122)는 펌핑 시스템(120)에 결합되며, 펌핑 시스템은 내측 체적(160)의 압력을 배출 및 제어한다. 챔버(150)의 덮개 조립체(156)는 일반적으로 환형인 실드(162)를 지지하고, 이 실드는 내측 체적(160) 내에서 형성되는 플라즈마를 기판(104) 상의 영역에 한정시키도록 증착 링(102)과 서로 끼운다. The
페디스털 조립체(100)는 챔버(150)의 바닥(154)으로부터 지지된다. 페디스털 조립체(100)는 처리중에 기판(104)과 함께 증착 링(102)을 지지한다. 페디스털 조립체(100)는 리프트 기구(118)에 의해 챔버(150)의 바닥(154)에 결합되며, 리프트 기구는 (도시된 바와 같은) 상부와 하부 위치 사이에서 페디스털 조립체(100)를 이동시키도록 형성된다. 상부 위치에서, 증착 링(102)은 이격되는 관계로 실드(162)와 서로 끼워진다. 하부 위치에서, 증착 링(102)은 실드(162)로부터 분리되어, 측벽(158)에 배치된 접근 포트를 통해 링(102)과 실드(162) 사이에서 기판(104)이 챔버(150)로부터 제거되도록 한다. 추가로, 하부 위치에서, 리프트 핀들(도 2에 도시됨)이 페디스털 조립체(100)를 통해 이동되어, 페디스털 조립체(100)로부터 기판(104)을 이격시켜서, 단일 블레이드 로봇(미도시)과 같이 처리 챔버(150)의 외부에 배치되는 웨이퍼 이송 기구를 이용하여 기판(104)의 교환을 돕는다. 통상적으로 페디스털 조립체(100)와 챔버 바닥(154) 사이에 벨로우즈(186)가 배치되어 챔버 본체(152)의 내측 체적(160)을 페디스털 조립체(100)의 내측 및 챔버의 외측으로부터 격리시킨다.The
페디스털 조립체(100)는 일반적으로 플랫폼 하우징(108)에 밀봉 결합되는 기판 지지부(140)를 포함한다. 플랫폼 하우징(108)은 통상적으로 스테인리스 강 또는 알루미늄과 같은 금속 물질로 제조된다. 기판 지지부(140)를 열적으로 조절하기 위해 플랫폼 하우징(108) 내에는 냉각 플레이트(124)가 일반적으로 배치된다. 본 발명으로부터 이득을 얻어 적응될 수 있는 한 페디스털 조립체(100)는 1996년 4월 16일자로 Davenport 등에게 허여된 미합중국 특허 제5,507,499호에서 설명된다. The
기판 지지부(140)는 알루미늄 또는 세라믹으로 구성될 수 있다. 기판 지지부(140)는 정전 척, 세라믹 본체, 히터, 또는 이들의 조합일 수 있다. 일 실시예에서, 기판 지지부(140)는 정전 척이며, 상기 정전 척은 그 내부에 매립된 전도성 층(112)을 갖는 유전체(dielectric body; 106)를 포함한다. 유전체(106)는 통상적으로 열붕소질화물(pyrolytic boron nitride), 알루미늄 질화물(aluminum nitride), 실리콘 질화물, 알루미나, 또는 등가의 물질과 같이, 높은 열 전도성 유전체 물질로 제조된다. The
덮개 조립체(156)는 일반적으로 덮개(130), 타겟(132), 스페이서(182) 및 마그네트론(134)을 포함한다. 덮개(130)는 도 1 도시된 바와 같이, 폐쇄 위치에 있을 때, 측벽(158)에 의해 지지된다. 스페이서(182)와 덮개(130)와 측벽(158) 사이에는 씰들(136 : seals)이 배치되어 이들 사이의 진공 누출을 방지한다. The
타겟(132)은 덮개(130)에 결합되며 처리 챔버(150)의 내측 체적(160)에 노출된다. 타겟(132)은 PVD 프로세스 중에 기판(104) 상에 증착되는 물질을 제공한다. 스페이서(182)는 타겟(132)과 덮개(130)와 챔버 본체(152) 사이에 배치되어 타겟(132)을 덮개(130) 및 챔버 본체(152)로부터 전기적으로 격리시킨다. The
타겟(132) 및 페디스털 조립체(100)는 전력원(184)에 의해 서로에 대해 바이어스된다. 가스 소스(미도시)로부터 체적(160)으로 아르곤과 같은 가스가 공급된다. 플라즈마는 가스로부터 타겟(132)과 기판(104) 사이에 형성된다. 플라즈마 내의 이온들은 타겟(132)을 향해 가속되어, 타겟(132)으로부터 물질이 떼어지게 한다. 떼어진 타겟 물질은 기판(104) 상에 증착된다. The
마그네트론(134)은 처리 챔버(150)의 외측 상의 덮개(130)에 결합된다. 마그네트론(134)은 하나 이상의 회전식 마그넷 조립체(138)를 포함하며, 회전식 마그넷은 PVD 처리중에 타겟(132)의 균일한 소모를 돕는다. 활용될 수 있는 한 마그네트론은 1999년 9월 21일자로 Or 등에게 허여된 미합중국 특허 제5,953,827호에서 설명된다. The
힌지 조립체(110)는 처리 챔버(150)에 덮개 조립체(156)를 결합시킨다. 동력 설비된(motorized) 액츄에이터(116)가 힌지 조립체(110) 및/또는 덮개(130)에 결합되어 개방부와 폐쇄부 사이에서 덮개 조립체(156)의 이동을 용이하게 할 수 있다. The
도 2는 기판 지지 페디스털 조립체(100)와 접하는 프로세스 키트(114)의 부분 단면도이다. 도시되지는 않았지만, 프로세스 키트(114)의 실드(162)는 덮개 조립체(156)에 대해 고정된 높이로 챔버 본체(152)에 장착된다. 증착 링(102)은 상승된 위치 또는 프로세스 위치로 도시되며, 이 위치에서 증착 링(102)과 그라운드 실드(162) 사이에 미로 간격(250)이 형성되어, 플라즈마 및 증착 종(deposition species)을 기판(104)과 타겟(132) 사이에 형성되는 영역 내에 한정시킨다. 증착 링(102) 및 그라운드 실드(162)는 배리어를 추가로 제공하며, 배리어는 타겟(132)으로부터 방출된 물질이 챔버의 다른 부분 상에 부주의하게 증착되는 것을 방지한다. 따라서, 증착 링(102) 및 그라운드 실드(162)는 기판(104) 상에 증착되는 물질 층으로 타겟(132)이 효율적으로 변형되도록 돕는다. 2 is a partial cross-sectional view of a
그라운드 실드(162)는 편평하며 실질적으로 원통형인 본체(202)를 갖고, 금속과 같은 전도성 물질로 제조 및/또는 코팅될 수 있다. 그라운드 실드(162)로 사용하기 적합한 금속은 특히 스테인리스 강 및 티타늄을 포함한다. 그라운드 실드(162)용으로 선택되는 물질은 챔버 내에서 사전 형성되는 프로세스와 양립하도록 선택되어야 한다. 본체(202)는, 본체(202)와 페디스털 조립체(100)의 중심선이 실질적으로 동심이 되도록, 챔버 본체(152)에 장착된다. 도 2의 실시예에 도시된 본체(202)의 중심선(200)은 실질적으로 수직한 방위로 배향된다. 중심선(200)의 위치는 단지 예시적이며, 도면의 다른 특징과 함께 비례하지 않는다. The
본체(202)는 상부 표면(204), 하부 표면(206), 외측 벽(220) 및 내측 에지(224)를 포함한다. 도 2에 도시된 실시예에서, 상부 표면(204) 및 하부 표면(206)은 상부 표면(204)의 경사 표면(226)을 제외하고, 중심선(200)에 실질적으로 수직하며, 경사 표면은 본체(202)의 내측 에지(224) 쪽으로 하부로 경사진다.The
실드 또는 커버 링을 구성할 수 있는 내측 및 외측 링(208, 210)은 하부 표면(206)으로부터 하부로 연장한다. 링(208, 210)은 (본체(202)의 일반적인 형상에 비해) 일반적으로 긴 원통이다. 도 2에 도시된 실시예에서, 링(208, 210)은 대체로 평행하며 이격된 관계로 배향된다. 외측 링(210)은 또한 외측 벽(220)의 외경과 동일한 외경을 가질 수 있다.The inner and
장착 섹션(212)은 외측 벽(220)을 따라 상부 표면(204)으로부터 상부로 연장한다. 장착 섹션(212)은 내측 벽(214), 내측 테이퍼(216), 외측 벽(222) 및 장착 플랜지(218)를 포함한다. 내측 벽(214)은 상부 표면(204)으로부터 내측 테이퍼(216)까지 실질적으로 수직한 배향으로 상부로 연장한다. 내측 테이퍼(216)는 상부로 및 외측으로 연장하여 (도 1에 도시된) 타겟(130)과 실드(162) 사이에 간극을 제공한다. 외측 벽(222)은 일반적으로 본체(202)의 외측 벽(220)의 외경보다 더 큰 직경을 갖는다. The mounting
장착 플랜지(218)는 외측 벽(222)으로부터 외측으로 연장하며, 본체(152) 및/또는 덮개 조립체(156)와 맞물려 실드(162)를 적소에 고정시킨다. 장착 플랜지(218)는 복수의 구멍들 및/또는 슬롯들을 포함하여 본체(152) 및/또는 덮개 조립체(156)에 대한 결합을 용이하게 할 수 있다. 실드(162)가 장착되는 본체(152) 및/또는 덮개 조립체(156)는 열적으로 조절되기 때문에, 장착 플랜지(218)의 온도 제어는 전도를 통해 가능해진다. The mounting
그라운드 실드(162)의 일부 부분들은 코팅, 텍스처(textured), 또는 달리 처리(treated)될 수 있다. 일 실시예에서, 그라운드 실드(162)는 적어도 일부의 표면상에서 거칠어진다. 거칠어짐(Roughening)(예를 들면, 텍스처링)은 다른 적합한 프로세스 중에서 에칭, 엠보싱(embossing), 연삭(abrading), 비드 분사(bead blasting), 그릿 분사(grit blasting), 연마(grinding), 또는 샌딩(sanding)에 의해 이루어질 수 있다. 도 2에 도시된 실시예에서, 그라운드 실드(162)의 모든 표면은 비드 분사된다. 비드 분사된 그라운드 실드의 표면은 일반적으로 약 250 마이크로인치 또는 그보다 큰 중심선 평균 거칠기를 갖는다. Some portions of the
증착 링(102)은 편평하며 실질적으로 원통형인 본체(252)를 가지며, 전도성 또는 비전도성 물질로 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 증착 링(102)은 석영과 같은 세라믹 물질, 알루미늄 산화물 또는 다른 적합한 물질로 제조된다. The
본체(252)는 일반적으로 외측 부분(274), 내측 부분(276), 하부 표면(256) 및 상부 표면(254)을 포함한다. 상부 표면(254)은 홈(258)을 포함하며, 홈은 실드(162)와 링(102)이 서로 가까이 위치될 때 실드(162)의 립(228)을 수용한다. 하부 표면(256)은 페디스털 조립체(100)의 둘레에 형성된 선반(240) 상에 놓도록 형성된다. 하부 표면(256)은 선반(240)과의 우수한 열 접촉을 촉진하도록 편평할 수 있고 및/또는 매끄러운 표면 마무리될 수 있다. 하부 표면(256)과 선반(240) 사이의 (통상적인 디자인에 비해) 비교적 큰 접촉 영역은 본체(252)의 비교적 얇은 링 단면적과 함께 링(102)과 페디스털 조립체(100) 사이에 우수한 열 전달을 제공한다. 따라서, 링(102)의 온도는 페디스털 조립체(100)와의 열 전달을 통해 일정한 온도로 쉽게 유지될 수 있다.The
일 실시예에서, 하나 또는 그보다 많은 온도 제어 요소(246)가 페디스털 조립체(100) 내에서 선반(240) 바로 아래에 배치되어, 기판(104)의 온도를 제어하도록 활용되는 페디스털 조립체(100)의 특징과 독립적으로 링(102)의 온도 제어를 향상시킬 수 있다. 온도 제어 요소(246)는, 열 전달 유체가 통과하여 유동하도록 하는 하나 또는 그보다 많은 도관, 저항 가열식 요소 등을 포함할 수 있다. 온도 제어 요소(246)의 출력은 전력원, 열전달 유체 공급원 등과 같은 하나 또는 그보다 많은 적합한 온도 제어 소스(248)에 의해 제어된다. One or more
내측 벽(260)은 내측 부분(276)으로부터 기판 지지 플랜지(262)까지 상부로 연장한다. 내측 벽(260)은 페디스털 조립체(100)의 상부 표면(244)에 대해 선반(240)을 결합시키는 단(242)과 벽(260) 사이의 간격을 유지하도록 선택되는 내경을 갖는다. 내측 벽(260)은 페디스털 조립체(100)의 상부 표면(244)과 링(102)의 플랜지(262) 사이의 간격을 유지하도록 선택되는 높이를 갖는다.The
기판 지지 플랜지(262)는 내측 벽(260)의 상단으로부터 내측으로 연장하며, 페디스털 조립체(100)의 상부 표면(244)의 외측 에지를 덮는다. 일 실시예에서, 플랜지(262)는 내측 벽(260)에 대체로 수직하며, 하부 및 상부 표면(256, 254)에 평행하다. 플랜지(262)는 복수의 기판 지지 버튼(264)을 포함하고, 기판 지지 버튼은 플랜지(262)의 상부 표면상에서 이격된 기판(104)을 지지한다. 버튼(264)은 둥글린 형상, 원통형 형상, 절두형(truncated) 원뿔 형상, 또는 다른 적합한 형상을 가질 수 있다. 버튼(264)은 기판(104)과 링(102) 사이의 접촉을 최소화한다. 버튼(264)과 기판(104) 사이의 최소 접촉은 링(102)과 기판(104) 사이의 열 전달을 최소화하면서 잠재적인 입자 발생을 감소시킨다. 일 실시예에서, 3개의 버튼(264)은 원형 배열(polar array)로 대칭적으로 배열되며, 약 1mm의 높이를 갖는다. The
상부로 향하는 u-채널(266)은 일반적으로 본체(252)의 외측 부분(274)에 형성된다. u-채널(266)은 바닥(270)에 의해 외측 레그(272)에 결합되는 내측 레그(268)를 갖는다. 내측 레그(268)는 본체(252)의 하부 표면(256)으로부터 하부로 연장하며, 링(102)과 페디스털 조립체(100) 사이의 간격을 유지하도록 선택되는 내경을 갖는다.An upwardly facing u-channel 266 is generally formed in the
내측 및 외측 레그(268, 272)는 (링(102)의 본체(252)에 비해) 각각 전체적으로 긴 원통 형상을 갖는다. 도 2에 도시된 실시예에서, 레그(268, 272)는 대체로 평행하게 이격된 관계로 배향되며, 그라운드 실드(162)의 내측 링(208)과 서로 끼우도록 형성된다. The inner and
레그(268, 272)와 내측 링(208) 사이의 간격은 미로 간격(250)의 외측 영역을 형성한다. 미로 간격(250)의 내측 영역은 실드(162)의 립(228)과 증착 링(102)의 벽(260)과 홈(258) 사이에 형성된다. 립(228)과 증착 링(102) 사이의 간격은 페디스털 조립체(100)를 향하는 기판(104)의 측면상에 증착을 촉진하거나 최소화하도록 선택될 수 있다.The spacing between the
미로 간격(250)의 내측 영역으로의 입구가 기판(104)에 의해 부분적으로 덮히고 내측 체적(160) 내의 스퍼터 타겟 물질의 궤도로부터 빗나가기 때문에, 종래의 디자인에 비해 미로 간격(250) 내의 증착 강화 및 브리징(deposition build up and bridging)이 덜 일어날 것이며, 이에 따라 프로세스 키트(114)의 세척 사이의 사용 기간을 연장시킨다. 또한, 프로세스 키트(114)의 증착 링(102) 및 그라운드 실드(162)는 절대로 접촉하게 되지 않기 때문에, 잠재적인 입자 발생원이 제거된다. 또한, 프로세스 키트(114)의 그라운드 실드(162) 및 증착 링(102)이 이들의 지지 구조물(예를 들면, 페디스털 조립체(100) 및 챔버 본체(152)/덮개 조립체(156))과 우수한 열 접촉을 유지하기 때문에, 키트(114)의 열 제어가 향상된다. 향상된 열 제어는 키트(114) 상에 증착된 필름의 응력 관리를 가능하게 하여, 종래의 디자인에 비해 입자 발생을 덜 시킨다.Because the entrance to the inner region of the
도 3은 기판 지지 페디스털(100)과 접하는 프로세스 키트(300)의 다른 실시예의 단면도이다. 프로세스 키트(300)는 미로 간격(350)을 형성하도록 서로 끼워지는 그라운드 실드(304) 및 증착 링(302)을 일반적으로 포함한다.3 is a cross-sectional view of another embodiment of a
그라운드 실드(304)는 전술한 그라운드 실드와 대체로 유사하다. 도 3에 도시된 실시예에서, 실드(304)는 원통형 본체(306)를 포함하고, 원통형 본체는 상부 표면(308), 하부 표면(310), 내측 에지(312) 및 외측 벽(314)을 갖는다. 상부 표면(308)은 경사 표면(316)을 포함한다. 본체(306)의 하부 표면(310)은 내측 및 외측 링(208, 210)을 포함한다. 일 실시예에서, 내측 에지(312)는 경사 표면(316)을 실질적으로 절두(truncates)한다. The
증착 링(302)은 전술한 증착 링과 대체로 유사하며, 링(302)의 상부 표면(254) 상에 형성된 트랩(352)을 추가한다. 트랩(352)은 링(302)의 상부 표면(254)과 트랩 벽(trap wall; 360) 사이에 형성된다. The
트랩 벽(360)은 링(302)의 상부 표면(254)으로부터 립(356)으로 연장하는 링(354)을 포함한다. 립(356)은 상부 표면(254)과 내측 벽(260)의 연결점을 향해 내측으로 및 하부로 연장한다. 립(356)의 원위 단부는, 트랩(352)의 상부 천장이 립(356)의 원위 단부보다 더 높도록, 링(354) 옆의 립(356)의 일부보다 상부 표면(254)에 일반적으로 더 가깝다. 이러한 기하학적 구조는 증착 강화 없이 증착 물질의 포착을 용이하게 하여, 기판(104)과 립(356) 사이에 형성된 간격의 브리징(bridging)을 방지한다. The
일 실시예에서, 링(354)의 상부 표면은 정점(apex; 366)에서 만나는 외측 경사 벽(362)과 내측 경사 벽(364)을 포함한다. 내측 경사 벽(364)은 정점(366)으로부터 립(356)까지 하부로 연장한다. 외측 경사 벽(362)은 정점(366)으로부터 외측 트랩 벽(368)까지 하부로 연장한다. 증착 링(302)의 외측 경사 벽(362) 및 실드(304)의 내측 에지(312)는 내측 체적(160)의 처리 영역으로부터 미로 간격(350)으로의 입구를 형성한다. In one embodiment, the upper surface of the
도 3의 프로세스 키트(300)는 미로 간격(350)을 통한 플라즈마 격리 구조(plasma isolation feature)를 트랩(352)을 통한 에지 증착 제어로부터 분리한다. 추가로, 이 실시예에서 정합하는 증착 링(302)을 제조하는데 필요한 재료에 대한 상당한 증가 없이, 실드(304)의 내경과 외경 사이의 간격이 실질적으로 감소되기 때문에, 제조 비용이 감소된다. The
도 4는 기판 지지 페디스털(100)과 접하는 프로세스 키트(400)의 다른 실시예의 단면도이다. 프로세스 키트(400)는 미로 간격(450)을 형성하도록 서로 끼워지는 그라운드 실드(404) 및 증착 링(402)을 일반적으로 포함한다.4 is a cross-sectional view of another embodiment of a
그라운드 실드(404)는 도 1 및 도 2를 참조로 전술된 그라운드 실드와 대체로 유사하다. 도 4에 도시된 실시예에서, 실드(404)는 편평한 원통형 본체(406)를 포함하고, 원통형 본체는 상부 표면(408), 하부 표면(410), 내측 에지(412) 및 외측 벽(414)을 갖는다. 상부 표면(408)은 경사 표면(416)을 포함한다. 본체(406)의 하부 표면(410)은 원통형 링(418)을 갖는다.The
원통형 링(418)은 하부로 및 외측으로 연장하며, 증착 링(402)과 서로 끼운다. 도 4에 도시된 실시예에서, 링(418)은 실드(404)의 중심선에 대해 약 5 내지 35도의 배향을 갖는다.The
증착 링(402)은 전술된 증착 링과 대체로 유사하며, 경사진 u-채널(420)을 추가로 갖는다. u-채널(420)은 바닥(426)에 의해 외측 레그(424)에 결합되는 내측 레그(422)를 포함한다. 레그(422, 424)는 링(402)의 중심선에 대해 약 5 내지 35도의 배향을 갖는다. 도 4에 도시된 실시예에서, 레그(422, 424)는 실드(404)의 원통형 링(418)과 동일한 각도로 배향된다. The
외측 레그(424)의 원위 단부의 내경은 일반적으로 링(418)의 원위 단부를 해제하도록 선택되어서, 실드(404) 및 증착 링(402)은 기판 교환을 용이하게 하기 위해 페디스털 조립체(100)가 하강될 때, 간섭 없이 분리될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같은 프로세스 위치로 페디스털 조립체(100)가 상승될 때, 레그(422, 424) 및 링(418)은 미로 간격(450)의 외측 부분을 형성한다.The inner diameter of the distal end of the
선택적으로, (가상으로 도시된) 연장부(430)가 외측 레그(424)의 원위 단부에 형성될 수 있다. 연장부(430)는 길어지며 미로 간격(450)에 대해 추가의 회전(turns)을 더한다. 연장부(430)는 플랜지(432) 및 말단 링(434)을 포함한다. 플랜지(432)는 외측 레그(424)의 원위 단부로부터 말단 링(434)까지 외측으로 연장한다. 말단 링(434)은 페디스털 조립체(100)가 도시된 바와 같은 상승 위치에 있을 때, 실드(404)의 외측 벽(414)을 이격된 관계로 둘러싸도록 선택되는 내경을 갖는다.Optionally, an extension 430 (shown in phantom) may be formed at the distal end of the
도 4의 프로세스 키트(400)는 제조하는데 경제적이며, 전술한 바와 같이종래의 디자인에 비해 이점을 갖는다.The
도 5는 기판 지지 페디스털(100)과 접하는 프로세스 키트(500)의 다른 실시예의 단면도이다. 프로세스 키트(500)는 미로 간격(550)을 형성하도록 서로 끼워지는 그라운드 실드(504) 및 증착 링(502)을 일반적으로 포함한다. 5 is a cross-sectional view of another embodiment of a
그라운드 실드(504)는 도 3 및 도 4를 참조로 전술된 그라운드 실드와 대체로 유사하다. 도 5에 도시된 실시예에서, 실드(504)는 원통형 본체(506)를 포함하고, 원통형 본체는 상부 표면(308), 하부 표면(310), 내측 에지(312) 및 외측 벽(314)을 갖는다. 상부 표면(308)은 경사 표면(316)을 포함한다. 본체(306)의 하부 표면(310)은 원통형 링(418)을 포함한다. 원통형 링(418)은 하부로 및 외측으로 연장하며, 증착 링(502)과 서로 끼운다. The
증착 링(502)의 내측 부분은 도 3을 참조로 전술된 증착 링(302)과 대체로 유사하다. 링(502)은 링(502)의 상부 표면(254) 상에 형성된 트랩(352)을 포함한다. 트랩(352)은 상부 표면(254)과 트랩 벽(360) 사이에 형성된다. 트랩 벽(360)은 링(354), 립(356) 및 정점(366)에서 만나는 경사 표면(362, 364)을 포함한다. The inner portion of the
증착 링(502)의 외측 부분은 도 4를 참조로 전술된 증착 링(402)과 대체로 유사하다. 링(502)은 경사진 u-채널(420)을 포함한다. u-채널(420)은 바닥(426)에 의해 외측 레그(424)에 결합되는 내측 레그(422)를 포함한다. 레그(422, 424)는 전술한 바와 같이, 실드(504)의 원통형 링(418)과 서로 끼워지도록 형성된다.The outer portion of the
도 6은 기판 지지 페디스털(100)과 접하는 프로세스 키트(600)의 다른 실시예의 단면도이다. 프로세스 키트(600)는 미로 간격(650)을 형성하도록 서로 끼워지는 그라운드 실드(662) 및 증착 링(620)을 일반적으로 포함한다. 증착 링(620) 및 실드(662)는 전술한 바와 같은 그라운드 실드(162) 및 증착 링(102)과 실질적으로 유사하며, 따라서 유사한 구성은 간결성을 위해 더 설명하지 않고 동일한 참조 부호로 제시된다. 6 is a cross-sectional view of another embodiment of a
도 6에 도시된 실시예에서, 증착 링(620)의 내측 벽(260)은 기판 지지 단부(622)를 갖는다. 기판 지지 단부(622)는 내측 벽(260)의 방사상 내측으로 연장하지 않는다. 기판 지지 단부(622)는 페디스털 조립체(100)의 표면(244) 상에서 기판(104)을 지지하도록 형성되는 기판 안착 표면을 제공하며, 일 실시예에서 실질적으로 편평하며 링(620)의 중심선에 대해 수직하다. 일 실시예에서, 내측 벽(260)은 약 0.45 인치의 높이를 갖는다. 증착 링 플랜지(262)의 하부 표면(256)과 내측 벽(260) 사이의 교차점은 예를 들면 45도 각도로 경사가 형성되어, 페디스털 조립체(100)에 추가 간극을 제공할 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 6, the
도 6에 도시된 일 실시예에서, 증착 링(620)은 점선(624)으로 지시된 바와 같이, 그 상부 표면에 또한 텍스처될 수 있다. 텍스처된 표면은 링(620) 상에 증착된 물질에 대한 향상된 점착성을 제공하여, 증착된 물질의 입자 또는 박편이 링(620)으로부터 쉽게 분리되지 않으며 처리 과정에 걸쳐서 쉽게 처리 오염물이 되지 않는다. 이렇게 점착된 증착 물질은 현장(in-situ) 및/또는 현장외(ex-situ)의 세척 프로세스를 활용하여 링(620)으로부터 제거될 수 있다. 일 실시예에서, 링은 전술된 바와 같이 텍스처될 수 있다.6, the
그라운드 실드(662)는 장착 섹션(212)을 포함하고, 장착 섹션은 상부의 외경(604)에 형성되는 단(606)을 갖는다. 단(606)은 외경(604)을 실질적으로 수평한 상부 표면(602)에 결합시킨다. 전이 반경(608)은 그라운드 실드(662)의 외측 벽(222) 및 상부의 외측 벽(604)을 결합시킨다.The
립(610)은 도 6에 도시된 바와 같이, 상부의 외측 벽(604)으로부터 및 전이 반경(608) 너머로 하향 연장한다. 립(610)은 처리 챔버와 그라운드 실드(662) 사이에 감소된 접촉 영역을 제공한다. The
그라운드 실드(662)의 상부의 내측 표면은 점선(652)으로 지시된 바와 같이 텍스처될 수도 있다. 전술된 바와 같이, 그라운드 실드의 텍스처된 표면은 증착 물질의 향상된 점착성을 제공하여 증착 재료가 후에 프로세스 오염물이 되지 않을 수 있다. The inner surface of the top of the
그라운드 실드(662)의 립(228)은 실드 본체(202)의 하부 표면(206)과 립(228) 사이의 전이부에 형성되는 홈(612)을 또한 포함할 수 있다. 이 홈(612)은 링(620)의 홈(258) 내에 증착된 대량의 물질을 수용하도록 링(620)과 실드(662) 사이에 추가의 간극을 제공한다.The
전술된 프로세스 키트와 같이, 도 6의 프로세스 키트(600)는 제조하기에 경제적이며, 전술된 바와 같이 종래의 디자인에 비해 이점을 갖는다.Like the process kit described above, the
따라서, 프로세스 키트의 증착 링과 그라운드 실드가 작동중에 접촉하지 않기 때문에, 미립자 발생에 대한 잠재성이 유리하게 감소하는, PVD 프로세스 챔버용 프로세스 키트가 설명되었다. 또한, 키트의 링 및 실드는 온도 제어되는 표면과 접촉하여 유지되기 때문에, 프로세스 키트의 온도는 열 주기(thermal cycling)를 감소 및/또는 제거시키도록 제어될 수 있으며, 이에 따라 프로세스 키트 상에 증착되는 물질 내에 포함된 응력을 관리할 수 있다. 또한, 본 발명의 프로세스 키트는 소형 디자인 및 종래의 프로세스 키트에 존재하는 제 3 링의 제거로 인해, 매력적인 제조 비용을 제공한다. Thus, a process kit for a PVD process chamber has been described wherein the potential for particulate generation is advantageously reduced because the deposition ring and ground shield of the process kit do not contact during operation. Also, since the ring and shield of the kit are held in contact with the temperature-controlled surface, the temperature of the process kit can be controlled to reduce and / or eliminate thermal cycling, Lt; RTI ID = 0.0 > material. ≪ / RTI > In addition, the process kits of the present invention provide attractive manufacturing costs due to the compact design and removal of the third ring present in conventional process kits.
전술한 바는 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 것이지만, 그 기본 범주를 벗어나지 않고 본 발명의 다른 추가의 실시예가 안출될 수 있으며, 본 발명의 범주는 이어지는 특허청구범위에 의해 결정된다. While the foregoing is directed to preferred embodiments of the invention, other and further embodiments of the invention may be devised without departing from the basic scope thereof, and the scope of the invention is determined by the claims that follow.
Claims (28)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US87075206P | 2006-12-19 | 2006-12-19 | |
US60/870,752 | 2006-12-19 | ||
PCT/US2007/087466 WO2008079722A2 (en) | 2006-12-19 | 2007-12-13 | Non-contact process kit |
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Publication Number | Publication Date |
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KR20090094144A KR20090094144A (en) | 2009-09-03 |
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Family
ID=39563165
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1020097014871A KR101504085B1 (en) | 2006-12-19 | 2007-12-13 | non-contact process kit |
Country Status (5)
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