KR101629396B1 - 타겟에 동시에 ｒｆ 및 ｄｃ 전력을 사용하는 초균일한 스퍼터 증착을 위한 방법 - Google Patents

타겟에 동시에 ｒｆ 및 ｄｃ 전력을 사용하는 초균일한 스퍼터 증착을 위한 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101629396B1
KR101629396B1 KR1020117004973A KR20117004973A KR101629396B1 KR 101629396 B1 KR101629396 B1 KR 101629396B1 KR 1020117004973 A KR1020117004973 A KR 1020117004973A KR 20117004973 A KR20117004973 A KR 20117004973A KR 101629396 B1 KR101629396 B1 KR 101629396B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
workpiece
sputter target
chamber
magnet
target
Prior art date
Application number
KR1020117004973A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110046519A (ko
Inventor
롱준 왕
시안민 탕
젠동 리우
차-징 궁
마우리스 이. 에워트
Original Assignee
어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 filed Critical 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Publication of KR20110046519A publication Critical patent/KR20110046519A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101629396B1 publication Critical patent/KR101629396B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3492—Variation of parameters during sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
    • C23C14/542—Controlling the film thickness or evaporation rate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32018—Glow discharge
    • H01J37/32027—DC powered
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32091—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3464—Operating strategies
    • H01J37/347—Thickness uniformity of coated layers or desired profile of target erosion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02266—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by physical ablation of a target, e.g. sputtering, reactive sputtering, physical vapour deposition or pulsed laser deposition

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)

Abstract

플라즈마 강화 물리 기상 증착 반응기에서, 워크피스에 걸친 증착 속도의 방사상 분포의 균일성은, 타겟에 RF 및 D.C. 전력 둘 모두를 인가하고, RF 및 D.C. 전력의 전력 레벨들을 독립적으로 조정함으로써 향상된다. 타겟 위의 자석의 높이를 조정하고, 타겟 위의 자석의 궤도 운동의 반경을 조정하며, 그리고 타겟의 기울어진 에지 표면을 제공함으로써 추가적인 최적화가 얻어진다.

Description

타겟에 동시에 ＲＦ 및 ＤＣ 전력을 사용하는 초균일한 스퍼터 증착을 위한 방법{METHOD FOR ULTRA-UNIFORM SPUTTER DEPOSITION USING SIMULTANEOUS RF AND DC POWER ON TARGET}
본 발명은, 타겟에 동시에 RF 및 DC 전력을 사용하는 초균일한 스퍼터 증착을 위한 방법에 관한 것이다.
초-대규모 집적 회로의 제조는 물리 기상 증착(PVD)을 사용하는 금속 막의 증착을 포함한다. 통상적으로, 워크피스 또는 반도체 웨이퍼 상에 박막(thin film)으로서 증착될 재료로 이루어진 타겟(target)이 제공된다. 이 재료는, 예를 들면, 구리, 티타늄, 탄탈륨, 또는 다른 금속, 금속 산화물, 금속 질화물일 수 있다. 한 개의 프로세스에서, 예를 들어, 티타늄 질화물이 박막 구조물 상에 증착되며, 이 박막 구조물은 소스-드레인 채널(source-drain channel) 위에 놓이는 HfO2의 매우 얇은 게이트 산화물 층을 포함한다. 이러한 프로세스는 전체 워크피스 또는 웨이퍼에 걸쳐서 증착된 막 두께의 매우 균일한 분포를 달성하기 위해 필요하다. 현재, PVD 프로세스는 우수한 균일성을 얻기 위해 통상적으로 100mm 미만의 짧은 타겟 웨이퍼 간격 또는 웨이퍼 배면 바이어스(bias)에 의존한다. 그러나, 많은 프로세스, 특히 프런트-엔드 애플리케이션(front-end application)을 위한 프로세스는 증착 중에 어떠한 플라즈마 손상도 야기되지 않을 것을 요구한다. 짧은 타겟 웨이퍼 간격 및 웨이퍼 바이어스 둘 모두는 웨이퍼에 플라즈마 손상을 발생시킬 것이다. 타겟 웨이퍼 간격이 110mm보다 더 길고 웨이퍼 바이어스가 0와트일 때, PVD 프로세스는 막 두께의 표준 편차(standard deviation)가 약 6%인 300mm 직경의 웨이퍼에 걸쳐서 증착된 막 두께의 균일성을 달성할 수 있다. 피처(feature) 크기 또는 임계 치수는, 32nm 및 그 미만으로 축소(reduced down)되고 있기 때문에, 막 두께 균일성 요구조건은 보다 엄격해지고 있으며, 이때 막 두께의 허용 가능한 표준 편차는 1%로 감소된다. 현재의 PVD 프로세스는 신뢰할 수 있는 기준으로 이러한 높은 수준의 균일성을 달성할 수 없다.
통상의 PVD 반응기는 진공 챔버, 반응기 챔버 천장의 스퍼터 타겟(구리, 티타늄, 탄탈륨, 또는 다른 원하는 금속), 천장을 향하여 및 천장 아래에서 워크피스(예를 들면, 반도체 웨이퍼)를 지지하기 위한 지지 페디스털, 타겟에 결합된 고전압 D.C. 전원, 및 반응기 챔버로 캐리어 가스(예를 들면, 아르곤)를 도입시키기 위한 가스 주입 장치를 포함한다. 타겟 상의 D.C. 전압은 캐리어 가스를 이온화하여 스퍼터 타겟 부근에 플라즈마를 발생시키기에 충분하다. 회전 자석으로 이루어진 마그네트론(magnetron) 조립체는 천장 및 스퍼터 타겟 위에 놓이며, 타겟의 플라즈마 스퍼터링을 발생시키도록 타겟 부근에 플라즈마를 한정하는데 충분히 높은 자기장을 발생시킨다. 타겟으로부터 스퍼터링된 재료는 타겟 종의 이온 및 중성자(neutrals) 둘 모두를 포함할 수 있으며, 스퍼터링된 재료의 일 부분은 박막으로서 워크피스 상에 증착된다. 일부의 경우, D.C. 또는 RF 바이어스 전력이, 타겟으로부터 스퍼터링된 이온들을 끌어당기기 위해 워크피스에 결합될 수 있다.
타겟은 마그네트론에 의해 덮힌 영역에서 부식된다. 증착 중에, 마그네트론이 원형 운동 또는 유성 운동(planetary motion)으로 천장을 가로질러 이동되어서, 타겟 부식을 분산시키고 워크피스 전체에 걸쳐서 증착을 분산시킨다. 그러나, 워크피스 전체에 걸친 증착 속도(deposition rate) 분포는 워크피스의 중앙에서 높고 에지에서 낮은 경향이 있어서, 균일성이 제한되어, 증착된 막 두께의 최소 편차가 5%를 초과한다.
챔버 내에서 워크피스 상에 플라즈마 강화 물리 기상 증착을 실행하기 위한 방법이 제공된다. 챔버 내에는 워크피스 상에 증착될 재료 또는 재료의 전구체로 된 스퍼터 타겟이 제공된다. 워크피스는 스퍼터 타겟을 향하도록 챔버 내에서 지지된다. 스퍼터 타겟 위에는 자석이 놓인다. 이 방법은 챔버 내로 캐리어 가스를 도입하는 단계 및 타겟 부근에 플라즈마를 발생시키고 타겟으로부터 워크피스 상에 대응하는 재료의 증착을 형성하도록 타겟에 RF 전력 및 D.C. 전력을 인가하는 단계를 포함한다. 증착은 워크피스 상에 증착 속도의 방사상 분포를 갖는다. 이 방법은 다음 중 하나를 실행하는 단계를 더 포함한다:
a. D.C.전력의 전력 레벨에 대해 RF 전력의 전력 레벨을 증가시킴으로써 (a) 방사상 분포의 중앙이 높은(center-high) 불균일성 또는 (b) 방사상 분포의 에지가 높은(edge-high) 불균일성 중 하나를 수정(correct)하는 단계;
b. RF 전력의 전력 레벨에 대해 D.C.전력의 전력 레벨을 증가시킴으로써 (a) 방사상 분포의 중앙이 높은 불균일성 또는 (b) 방사상 분포의 에지가 높은 불균일성 중 다른 하나를 수정하는 단계.
일 실시예에서, RF 전력 레벨 또는 D.C. 전력 레벨의 전술한 조정 각각은, 방사상 분포의 불균일성이 적어도 거의 최소화될 때까지 실행된다. 일 실시예에서, 타겟 위의 자석의 높이를 조정함으로써 타겟이 침지되는 자기력선의 기울기(steepness)를 조정함으로써 방사상 분포 균일성의 추가적인 최적화가 얻어진다. 다른 실시예에서, 자석이 타겟 위에서 순환되는 궤도 운동의 반경을 조정함으로써 방사상 분포 균일성의 추가적인 최적화가 얻어진다. 추가 실시예에서, 방사상 분포의 중앙이 높은 불균일성은 타겟의 편평한 중앙 표면에 대해 예각으로 타겟의 에지 표면을 기울임으로써(angling) 감소된다.
본 발명의 예시적인 실시예가 달성되고 상세하게 이해될 수 있는 방식으로, 상기에 간결하게 요약된 본 발명의 보다 구체적인 설명은 첨부 도면에 도시되는 본 발명의 실시예를 참조함으로써 얻어질 수 있다. 본 발명이 모호해지지 않게 하기 위해서, 어느 정도의 잘 알려진 프로세스들은 본 명세서에서 논의되지 않는다는 것을 인식하게 된다.
도 1은 특정 실시예의 방법을 실행할 때 사용될 수 있는 플라즈마 강화 물리 기상 증착 반응기의 간략화된 블록도이다.
도 2a는 도 1의 반응기에서 타겟에 대한 마그네트론의 상이한 위치들을 도시한다.
도 2b는 도 1의 반응기의 스퍼터 타겟에 직류(D.C.) 전력만을 인가하는 동안 박막 증착 두께의 방사상 분포를 도시하는, 도 2a에 대응하는 그래프이다.
도 2c는 도 1의 반응기의 스퍼터 타겟에 무선 주파수(RF) 전력만을 인가하는 동안 박막 증착 두께의 방사상 분포를 도시하는, 도 2a에 대응하는 그래프이다.
도 3은 제1 실시예에 따라 스퍼터 타겟에 RF 전력 및 D.C.전력 둘 모두를 인가하는 동안 박막 증착 두께의 결과적인 방사상 분포를 도시하는 그래프이다.
도 4a는 도 1의 반응기에서 사용하기 위한 제1 마그네트론 구조물을 도시한다.
도 4b는 (A) 타겟에 RF 전력만이 인가된 상태 및 (B) 타겟에 D.C.전력만이 인가된 상태에서, 도 4a의 마그네트론을 사용하여 얻어진 막 두께의 방사상 분포를 도시하는 그래프이다.
도 5a는 도 1의 반응기에서 사용하기 위한 제2 마그네트론 구조물을 도시한다.
도 5b는 (A) 타겟에 RF 전력만이 인가된 상태 및 (B) 타겟에 D.C.전력만이 인가된 상태에서, 도 5a의 마그네트론을 사용하여 얻어진 막 두께의 방사상 분포를 도시하는 그래프이다.
도 6은 제2 실시예에 따라, 천장 위의 마그네트론의 높이가 제어기에 의해 변화될 수 있는 도 1의 반응기의 마그네트론 조립체의 변형예를 도시한다.
도 7a는 타겟 가까이에서 보유될 경우 마그네트론의 자기력선과 스퍼터 타겟 사이의 관계를 도시한다.
도 7b는 도 7a에 대응하는 타겟 부근의 이온 속도의 각도 분포(angular distribution)를 도시하는 그래프이다.
도 7c는 도 7a에 대응하는 박막 증착의 순간적인 방사상 분포를 도시한다.
도 7d는 도 7a에 대응하는 마그네트론의 1회 또는 그보다 많은 회전에 걸쳐서 평균화된 박막 증착의 평균 방사상 분포를 도시한다.
도 8a는 타겟으로부터 멀리서 보유될 경우 마그네트론의 자기력선과 스퍼터 타겟 사이의 관계를 도시한다.
도 8b는 도 8a에 대응하는 타겟 부근의 이온 속도의 각도 분포를 도시하는 그래프이다.
도 8c는 도 8a에 대응하는 박막 증착의 순간적인 방사상 분포를 도시한다.
도 8d는 도 8a에 대응하는 마그네트론의 1회 또는 그보다 많은 회전에 걸쳐서 평균화된 박막 증착의 평균 방사상 분포를 도시한다.
도 9a는 추가 실시예에 따라, 마그네트론의 방사상 위치가 제어기에 의해 작은 반경으로 설정된, 도 1의 반응기에 대한 변형예를 도시한다.
도 9b는 도 9a의 작은 반경 설정의 막 두께 특성의 중앙이 높은 방사상 분포를 도시하는 그래프이다.
도 10a는 마그네트론의 방사상 위치가 제어기에 의해 큰 반경으로 설정된, 도 1의 반응기에 대한 변형예를 도시한다.
도 10b는, 도 9a의 큰 반경 설정의 막 두께 특성의 중앙이 낮은 방사상 분포를 도시하고, 도 9a 및 도 10a의 상이한 모드들을 시간 평균함으로써 얻어진 결과적인 분포를 파선으로 추가로 도시하는 그래프이다.
도 11a는, 도 1의 반응기에서 스퍼터 타겟으로 사용될 수 있으며, 도 11의 스퍼터 타겟이 특히 도 1의 반응기에서 박막 증착의 균일성을 개선하도록 정형되는(shaped), 스퍼터 타겟의 측면 단면도이다.
도 11b는 도 11a의 정형된 타겟으로 얻어진 막 증착의 방사상 분포(실선)와 통상의 스퍼터 타겟으로 얻어진 분포(파선)를 비교한다.
도 12는 실시예에 따른 방법을 도시하는 블록도이다.
이해를 돕기 위해, 도면에서 공통적인 동일한 요소들을 지시하기 위해 가능한 동일한 참조 부호가 사용되었다. 일 실시예의 특징 및 요소들은 추가의 언급 없이 다른 실시예에 유리하게 포함될 수 있음이 고려된다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 발명의 단지 예시적인 실시예들을 도시하는 것이고, 그러므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 발명이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
이제 도 1을 참조하면, PEPVD 프로세스를 실행하기 위한 반응기는 진공 챔버(100)로 이루어지며, 진공 챔버는 원통형 측벽(102), 천장(104) 및 바닥(106)에 의해 둘러싸인다. 천장(104)을 향하여 워크피스 또는 웨이퍼(110)를 지지하기 위해 챔버 바닥(106) 위에 워크피스 지지 페디스털(108)이 지지된다. 가스 분배 링(112)은 측벽(102)을 통해 연장되는 복수의 가스 주입 오리피스(114)를 갖고, 유동 제어 밸브(118)를 통하여 프로세스 가스 공급원(116)에 의해 공급된다. 진공 펌프(120)는 압력 제어 밸브(122)를 통해 챔버(100)를 진공배기시킨다. 스퍼터 타겟(124)은 천장(104)에 지지된다. D.C.전원(126)은 RF 차단 필터(128)를 통해 타겟(124)에 결합된다. RF 전력 발생기(130)는 또한 RF 임피던스 정합기(RF impedance match; 131)를 통해 스퍼터 타겟(124)에 결합된다. 프로세스 제어기(132)는 RF 전력 발생기(130)의 그리고 D.C.전원(126)의 출력 전력 레벨들을 제어한다. 천장(104) 위에 놓인 마그네트론(134)은 스퍼터 타겟 위에 정렬된다. 중앙 스핀들(138) 및 유성 스핀들(planetary spindle; 140)을 포함하는 회전 액츄에이터(136)는 천장 위에서 마그네트론(134)의 (선택적으로) 2축 회전을 용이하게 하여서, 마그네트론은 궤도 반경을 특징으로 하는 연속적인 궤도 운동을 실행한다. 프로세스 제어기(132)는, (전술된 바와 같이) D.C.전원(126) 및 RF 전원(130)의 출력 전력 레벨뿐만 아니라 프로세스 가스 공급원(116), 가스 흐름 밸브(118), 진공 펌프 압력 제어 밸브(122) 및 마그네트론 회전 액츄에이터(136)를 포함하는 반응기의 모든 양태를 제어할 수 있다.
도 2a는 타겟(124)에 대해 회전하는 마그네트론(134)의 순간적인 위치를 도시하는 반면, 도 2b는 D.C.전력만이 타겟(124)에 인가될 때 얻어지는 박막 증착 두께(또는 등가적으로, 속도)의 대응하는 순간적인 방사상 분포를 도시한다. 도 2a에는 180도 회전 후의 다른 순간적인 마그네트론 위치가 파선으로 도시되며, 도 2b에는, D.C. 전력만 인가하는 경우, 대응하는 순간적인 박막 분포가 파선으로 도시된다. 도 2c는 마그네트론의 복수의 회전에 걸쳐 평균화된 결과적인 박막 분포를 도시한다. 결과적인 평균화된 분포(도 2c)는 순간적인 분포의 불균일성으로 인해(도 2b) 중앙이 높다(center-high). 통상적으로, 중앙이 높은 불균일성은 적어도 5% 또는 6% 또는 그보다 큰 분포의 표준 편차(standard deviation)를 나타낸다.
도 3은 RF 전력만이 스퍼터 타겟(124)에 인가될 때 얻어지는 막 증착 두께의 방사상 분포를 (실선으로) 도시한다. 도 3에 실선으로 도시된 RF 전력이 인가된 막 분포와 도 2c의 D.C.전력이 인가된 막 분포는 상보적이다. 이를 명확히 도시하기 위해, 도 2c의 D.C.전력이 인가된 막 분포는 도 3에 점선으로 재현된다. 도 3은 RF 전력 및 D.C. 전력 둘 모두가 타겟(124)에 인가될 수 있으며, D.C. 및 RF 출력 전력 레벨의 제어기(132)에 의한 적절한 조정에 따라 D.C. 및 RF 전력이 인가된 막 분포(도 3의 파선)의 합이 매우 균일하여서, D.C. 및 RF 전력 둘 모두를 타겟에 인가하는 것이 균일한 막 두께 분포를 발생시킨다는 발명자의 발견을 도시한다. 발명자는, 결합된 분포의 편차가 1% 또는 그 미만일 수 있으며, 이는 균일성에 있어서 5배 또는 6배의 향상임을 발견하였다. 일 실시예에서, RF 및 D.C. 전력은 타겟(124)에 동시에 인가된다. 다른 실시예에서, RF 전력은 교대 간격(alternating interval) 동안 인가되며, D.C. 전력은 남아 있는 시간 간격 동안 인가된다. 제어기(132)는 막 두께의 결과적인 방사상 분포(도 3의 파선)의 균일성을 최대화하도록 RF 및 D.C. 출력 전력 레벨을 조정한다.
도 4a는 도 1의 마그네트론에 있어서의 제1 자기 배열(magnetic arrangement)을 도시하며, 이때 N극 및 N극 주위의 환형 S극이 원형 대칭(circular symmetry)을 제공한다. 도 4b에는, 타겟(124)에 D.C. 전력만을 인가하고(파선) RF 전력만을 인가하는(실선) 상태로 도 4a의 마그네트론을 이용하여 얻어지는 워크피스 상에 증착된 막 두께의 방사상 분포가 도시된다.
도 5a는 도 1의 마그네트론에 있어서의 제2 자기 배열을 도시하며, 이때 신장 모양의 경계(kidney-shaped boundary)의 절반을 따라 연속하는 N극들이 제공되고, 신장 모양의 경계의 다른 절반을 따라 연속하는 S극들이 제공된다. 도 5b에는, 타겟(124)에 (a) RF 전력만을 인가하고(실선) (b) D.C. 전력만을 인가하는(파선) 상태로, 도 5a의 마그네트론을 이용하여 얻어지는 워크피스 상에 증착된 막 두께의 방사상 분포가 도시된다. 도 4b와 도 5b를 비교하면, (도 4a 및 도 5a의) 2가지 자석 설계가 교환될 경우, RF 및 D.C. 전력으로 얻어진 결과가 반대로 되는 것을 알 수 있다.
도 6을 참조하면, 마그네트론 회전 액츄에이터(136)는 스퍼터 타겟(124) 및 천장(104) 위에서 마그네트론(134)의 높이를 조정할 수 있는 리프트 액츄에이터(150)를 추가로 포함할 수 있다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 마그네트론(134)은 도 4a에 도시된 원형으로 대칭인 유형을 가질 수 있다. 마그네트론(134)이 도 6의 실선 위치에 (즉, 타겟(124)에 가까이) 있을 때, 타겟(124)은 마그네트론(134)에 가장 가까운 얕은 자기력선(shallow magnetic field lines) 내에 침지된다. 그 결과, 도 7b에 도시된 바와 같이, 이온 속도의 각도 분포가 넓어진다. 대응하는 순간적인 박막 분포 속도는 도 7c에 도시되며, 비교적 넓은 분포를 갖는다. 마그네트론(134)의 복수의 회전에 걸쳐서 평균화된 결과적인 분포가 도 7d에 도시되며, 중앙이 높은 박막 분포를 갖는다.
도 8a를 참조하면, 마그네트론(134)이 도 6의 파선 위치(즉, 타겟(124) 위에서 비교적 멀리)에 있을 때, 타겟(124)은 마그네트론(134)으로부터 가장 먼 급격한 수직 경사의 자기력선 내에 침지된다. 그 결과, 도 8b에 도시된 바와 같이, 이온 속도의 각도 분포는 폭이 좁아, 수직선을 중심으로 집중된다. 대응하는 순간적인 박막 분포 속도는 도 8c에 도시되며, 좁은 분포를 갖는다. 마그네트론(134)의 복수의 회전에 걸쳐서 평균화된 결과적인 분포는 도 8d에 도시되며, 뚜렷하게 중심이 낮은 박막 분포를 갖는다. 추가 실시예에 따르면, 제어기(132)는 마그네트론 리프트 액츄에이터(150)를 관리하며, 마그네트론 높이를 변화시킬 수 있어서, 도 7d의 중앙이 높은 분포와 도 8d의 중앙이 낮은 분포 사이에서 최적의 균일성으로 박막 분포를 조정한다.
도 9a를 참조하면, 도 1의 마그네트론 조립체는 프로세서(132)의 제어 하에 마그네트론(134)의 방사상 위치를 변화시킬 수 있는 방사상 위치 액츄에이터(160)를 더 포함할 수 있으며, 이 액츄에이터는 타겟(124)의 연속적인 순환 운동의 궤도 반경을 결정한다. 도 9a에서, 방사상 위치는 타겟 순환 운동의 최소 궤도 반경을 위해, 최소 반경으로 설정된다. 이러한 설정에서, 막 증착 분포는, 마그네트론(134)의 복수의 회전에 걸쳐서 평균화될 때, 중앙이 높고, 도 9b의 그래프에 도시된다. 도 10a에서, 방사상 위치는 타겟 순환 운동의 큰 궤도 반경을 위해 큰 반경으로 설정된다. 이 설정에서, 막 증착 분포는 마그네트론(134)의 복수의 회전에 걸쳐서 평균화될 때, 중앙이 낮으며, 도 10b의 그래프에 도시된다. 일 실시예에 따르면, 제어기(132)는 방사상 위치 액츄에이터(160)를 이용하여 마그네트론(134)의 방사상 위치(또는 순환 운동의 궤도 반경)를 변화시킴으로써 증착된 막 두께의 방사상 분포를 조정한다. 예를 들어, 제어기는, 마그네트론이 더 먼 방사상 위치와 더 가까운 방사상 위치에서 소비하는 상대적인 시간의 양을 조정함으로써 분포 형상을 조정할 수 있다. 그 결과는 도 9b 및 도 10b의 방사상 분포의 합에 대응하며, 이는 도 10b에서 파선으로 도시된 상당히 편평한 (균일한) 분포일 수 있다.
도 11a는 워크피스 상의 막 증착 분포가 중앙이 높게 되는 경향을 감소시키기 위해 도 1의 스퍼터 타겟(124)이 정형될 수 있는 방법을 도시한다. 도 1의 실시예에서, 스퍼터 타겟(124)은 타겟(124)의 평면(planar face)(127)에 대해 직각인 폭이 좁은 측면(side face)(125)을 갖는다. 평면(127)은 워크피스(110)에 대해 대체로 평행하다. 도 1에서, 스퍼터링된 재료의 전부(또는 거의 전부)는 타겟 평면(127)으로부터 발산되며, 따라서 수직 방향을 중심으로 집중된 각도 분포를 갖는다. 도 11a의 변형된 타겟(224)은, 타겟의 에지로부터 스퍼터링된 재료를 워크피스의 중심으로부터 멀리 지향시킴으로써, 워크피스 중앙으로의 스퍼터링된 재료의 흐름을 감소시키는 한편, 워크피스 에지로의 스퍼터링된 재료 흐름을 증가시킨다. 도 11a의 실시예에서, 스퍼터 타겟(224)은 평면(226)을 둘러싸는 측면(225)을 갖는다. 선택적으로, 타겟(224)은 측면(225)을 둘러싸는 환형 선반(shelf; 227)을 더 포함한다. 측면(225)은 타겟 평면(226)에 대해 각도("A")로 배향된다(경사진다). 경사진 측면(225)은 타겟 평면(226)의 외주와 일치하는 내부 원형 에지(225a) 및 선반(227)과 만나는 외부 원형 에지(225b)를 갖는다. 일 실시예에서 각도(A)는 15°이었지만, 각도(A)는 5°내지 50°또는 3°내지 70°와 같이 적합한 범위 이내의 어느 곳에도 있을 수 있다.
타겟으로부터 스퍼터링된 재료는, 타겟 표면 ― 이 타겟 표면으로부터 재료가 스퍼터링되었음 ― 에 대해 일반적으로 직각인 방향으로 배출되는 경향이 있다. 예를 들어, 도 1의 단순히 편평한 타겟(124)으로부터 스퍼터링된 재료는 수직한 (축) 방향을 중심으로 집중된 속도 프로파일을 갖는 경향이 있다. 도 11a의 정형된 타겟(224)의 경우, 평면(226)으로부터 스퍼터링된 재료는 수직 방향을 중심으로 집중된 속도 프로파일을 갖는 경향이 있다. 그러나, 경사진 측면(225)으로부터 스퍼터링된 재료는 경사진 측면(225)에 대해 직각인 방향을 중심으로, 즉 각도(A)로부터 약 90° 주위에 집중된 속도 프로파일을 갖는 경향이 있다. 이러한 방향은 워크피스(110)의 외주를 향한다. 결과적으로, 경사진 측면(225)으로부터 스퍼터링된 재료는 워크피스 외주에 박막 증착에 기여하여, 그에 따라 워크피스 에지에서 막 증착을 증가시킨다. 이는 막 증착 분포가 중앙이 높은 불균일성을 갖는 경향을 감소시킨다. 중앙이 높은 막 분포 불균일성이 감소되는 정도는 경사진 측면(225)의 각도(A)의 선택에 의해 제어될 수 있다.
도 11b는, 도 11a의 정형된 타겟(224)을 이용하여 얻어진 박막 증착 두께 분포(도 11b의 실선 그래프)와 종래의 편평한 타겟을 이용하여 얻어진 분포(예를 들면, 도 1의 타겟(124))를 비교하는, 도 11a에 대응하는 그래프이다. 종래의 타겟은 불균일한(중앙이 높은) 분포를 발생시키는 반면에, 정형된 타겟(224)은 에지가 더 높고 중앙이 덜 높은 개선된 분포를 발생시킨다.
선반(227)의 두께(t)는 충분하여서, 선반(227)은 타겟(224)의 수명 동안 스퍼터링에 의해 완전히 부식되지 않는다. 이하에서는, 단지 예로서 특정한 치수가 제공되며, 실시예는 하기의 치수에 제한되지도 하기의 범위에 국한되지도 않는다. 선반 두께(t)는 0.25인치 내지 1인치와 같이 적합한 범위 이내일 수 있다. 일 실시예에서, 두께(t)는 약 0.3인치이었다. 평면(226)의 영역에서 타겟 두께(T)는 약 0.5인치 내지 1.5인치의 적합한 범위 이내일 수 있다. 일 실시예에서, 타겟 두께(T)는 0.77인치이었다. 경사진 면(225)의 내부 에지(225a)의 직경은 약 12인치(300 mm)의 워크피스 직경에 대해 약 9인치 내지 12인치의 적합한 범위 이내일 수 있다. 일 실시예에서, 경사진 면(225)의 내부 에지(225a)는 약 11인치의 직경을 갖는다. 경사진 면(225)의 외부 에지(225b)의 직경은 약 12인치 내지 15인치의 적합한 범위 이내일 수 있다. 일 실시예에서, 경사진 면(225)의 외부 에지(225b)는 약 14인치의 직경을 갖는다. 선반(227)의 외부 에지(227a)의 직경은 약 10인치 내지 25인치의 적합한 범위 이내일 수 있다. 일 실시예에서, 외부 에지(227a)의 직경은 약 17인치 내지 18인치의 범위 이내였다.
도 1 내지 도 3은, 제어기(132)가 타겟(124)에 인가되는 RF 및 D.C. 전력의 상대적인 양을 조정함으로써 박막 증착 분포를 조정하는 제1 실시예에 관한 것이다. 도 6 내지 도 8은, 제어기(132)가 타겟(124) 위의 마그네트론(134)의 높이를 조정함으로써 박막 증착 분포를 조정하는 제2 실시예에 관한 것이다. 도 9 내지 도 10은, 제어기(132)가 마그네트론(134)의 방사상 위치를 조정함으로써 박막 증착 분포를 조정하는 제3 실시예에 관한 것이다. 도 11a 및 도 11b는, 스퍼터 타겟 표면의 외주부가 경사지고 각도를 이루어서, 워크피스의 외주 부근에 재료의 증착을 촉진하는 제4 실시예에 관한 것이다. 이들 4가지 실시예 중 어느 것 또는 전부는 단일의 반응기에서 조합될 수 있다. 예를 들면, 일 조합예에서, 제어기(132)는 (a) 타겟에 인가된 RF 및 D.C. 전력의 비율(도 1 내지 3) 및 어느 하나(또는 모두)의 비율; (b) 타겟으로부터 마그네트론(134)의 거리 (도 6 내지 8) 및 (c) 마그네트론의 방사상 위치(도 9 내지 10)를 제어한다. 제어기(132)는 전술한 조정 중 어느 것 또는 전부를 동시에 또는 상이한 시점에 행하여서, 증착 속도(또는 증착된 막 두께)의 방사상 분포의 균일성을 최적화할 수 있다. 다른 조합예에서, 반응기에는 도 11a에 도시된 유형의 정형된 타겟이 제공되면서, 제어기(132)는 전술한 조정 중 어느 하나 또는 전부를 실행할 수 있다.
도 12는 전술된 실시예에 따른 방법을 도시한다. 이 방법은 도 1의 챔버(100)로 캐리어 가스를 도입하는 단계(도 12의 블록 310) 및 타겟(124)에 RF 전력 및 D.C.전력을 인가하여(도 12의 블록 312) 타겟(124) 근처에 플라즈마를 발생시키고(도 1), 타겟(124)으로부터 워크피스(110) 상에 상응하는 재료 증착을 형성하는 단계를 포함한다. 제1 실시예에서, 플라즈마의 분포의 방사상 불균일성은 D.C. 전력의 전력 레벨에 대해 RF 전력의 전력 레벨을 증가시킴으로써 수정된다(도 12의 블록 314). 불균일성은 (a) 방사상 분포의 중앙이 높은 불균일성(도 12의 블록 314-1) 또는 (b) 상기 방사상 분포의 에지가 높은 불균일성(도 12의 블록 314-2) 중 어느 하나일 수 있다. 제2 실시예에서, 플라즈마의 분포의 방사상 불균일성은 RF 전력의 전력 레벨에 대해 D.C. 전력의 전력 레벨을 증가시킴으로써 수정된다(도 12의 블록 320). 불균일성은 (a) 방사상 분포의 중앙이 높은 불균일성(도 12의 블록 320-1) 또는 (b) 상기 방사상 분포의 에지가 높은 불균일성(도 12의 블록 320-2) 중 어느 하나일 수 있다.
도 6에 도시된 장치를 사용하는 일 실시예에서, 플라즈마 방사상 분포 균일성의 추가적인 최적화는, 타겟 위의 자석의 높이를 조정함으로써 타겟이 침지되는 자기력선의 기울기를 조정함으로써 얻어진다(도 12의 블록 330). 도 9a 및 도 10a에 도시된 장치를 사용하는 다른 실시예에서, 방사상 분포 균일성의 추가적인 최적화는 자석이 타겟 위에서 순환되는 궤도 운동의 반경을 조정함으로써 얻어진다(도 12의 블록 332). 도 11a에 도시된 추가적인 실시예에서, 방사상 분포의 중앙이 높은 불균일성은 타겟의 편평한 중앙 표면에 대해 예각으로 타겟(124)의 에지 표면(225)을 기울임으로써 감소된다(도 12의 블록 334).
상기는 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 실시예 및 추가의 실시예가 본 발명의 기본 범위를 벗어나지 않고 안출될 수 있으며, 본 발명의 범위는 이어지는 특허청구범위에 의해서 결정된다.

Claims (34)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 챔버 내의 워크피스 상에 플라즈마 강화 물리 기상 증착을 실행하는 방법으로서:
    상기 워크피스 상에 증착될 재료 또는 재료의 전구체를 포함하는 스퍼터 타겟을 상기 챔버의 천장 부근에 제공하는 단계;
    상기 스퍼터 타겟을 향하도록 상기 챔버 내에서 상기 워크피스를 지지하는 단계;
    상기 챔버 안으로 캐리어 가스를 도입하는 단계;
    상기 스퍼터 타겟 위에 놓이는 자석을 제공하는 단계;
    상기 스퍼터 타겟 부근에 플라즈마를 발생시키고 상기 스퍼터 타겟으로부터 상기 워크피스 상에 상응하는 재료 증착을 형성하도록, 상기 스퍼터 타겟에 D.C. 전력을 인가하면서 상기 스퍼터 타겟에 RF 전력을 인가하는 단계 ― 상기 증착은 상기 워크피스 상에서 증착률의 방사상 분포를 가지고, 상기 방사상 분포는 에지 집중형(edge-high) 불균일성을 가짐 ―;
    상기 방사상 분포의 상기 불균일성이 최소화될 때까지, 상기 RF 전력의 전력 레벨에 대해 상기 D.C. 전력의 전력 레벨을 증가시킴으로써 상기 방사상 분포의 상기 에지 집중형 불균일성을 감소시키는 단계
    를 포함하는,
    챔버 내의 워크피스 상에 플라즈마 강화 물리 기상 증착을 실행하는 방법.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 자석과 상기 스퍼터 타겟 사이의 거리를 조정함으로써 상기 방사상 분포를 조절하는 단계를 더 포함하는,
    챔버 내의 워크피스 상에 플라즈마 강화 물리 기상 증착을 실행하는 방법.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 자석과 상기 스퍼터 타겟 사이의 거리를 조정하는 것은, 상기 자석과 상기 스퍼터 타겟 사이의 거리를 감소시킴으로써 상기 방사상 분포의 상기 에지 집중형 불균일성을 감소시키는 것을 포함하는,
    챔버 내의 워크피스 상에 플라즈마 강화 물리 기상 증착을 실행하는 방법.
  23. 제21 항에 있어서,
    상기 자석은 상기 챔버의 외부에서 상기 천장의 위에 배치되며, 상기 자석과 상기 스퍼터 타겟 사이의 거리를 조정하는 것은 상기 천장에 대해 상기 자석을 상승 또는 하강시키는 것을 포함하는,
    챔버 내의 워크피스 상에 플라즈마 강화 물리 기상 증착을 실행하는 방법.
  24. 제21 항에 있어서,
    상기 자석과 상기 스퍼터 타겟 사이의 거리를 조정하는 것은, 대칭축에 대해 얕은 궤도(shallow trajectory)를 갖는 상기 자석의 자기력선들(field lines) 내의 상기 스퍼터 타겟의 침지(immersion)를 증가시킴으로써 상기 방사상 분포의 상기 에지 집중형 불균일성을 감소시키는 것을 포함하는,
    챔버 내의 워크피스 상에 플라즈마 강화 물리 기상 증착을 실행하는 방법.
  25. 제20 항에 있어서,
    상기 스퍼터 타겟 위에 있고 그리고 상기 워크피스에 대해 평행한 평면에서 상기 자석을 궤도 반경(orbital radius)에 의해 정의된 궤도 운동(orbital motion)으로 연속적으로 순환시키는 단계를 더 포함하는,
    챔버 내의 워크피스 상에 플라즈마 강화 물리 기상 증착을 실행하는 방법.
  26. 제25 항에 있어서,
    상기 자석의 상기 궤도 운동의 상기 궤도 반경을 감소시킴으로써 상기 방사상 분포의 상기 에지 집중형 불균일성을 감소시키는 단계를 더 포함하는,
    챔버 내의 워크피스 상에 플라즈마 강화 물리 기상 증착을 실행하는 방법.
  27. 챔버 내의 워크피스 상에 플라즈마 강화 물리 기상 증착을 실행하는 방법으로서:
    상기 워크피스 상에 증착될 재료 또는 재료의 전구체를 포함하는 스퍼터 타겟을 상기 챔버의 천장 부근에 제공하는 단계;
    상기 스퍼터 타겟을 향하도록 상기 챔버 내에서 상기 워크피스를 지지하는 단계;
    상기 챔버 안으로 캐리어 가스를 도입하는 단계;
    상기 스퍼터 타겟 위에 놓이는 자석을 제공하는 단계;
    상기 스퍼터 타겟 부근에 플라즈마를 발생시키고 상기 스퍼터 타겟으로부터 상기 워크피스 상에 상응하는 재료 증착을 형성하도록, 상기 스퍼터 타겟에 D.C. 전력을 인가하면서 상기 스퍼터 타겟에 RF 전력을 인가하는 단계 ― 상기 증착은 상기 워크피스 상에서 증착률의 방사상 분포를 가지고, 상기 방사상 분포는 중앙 집중형(center-high) 불균일성을 가짐 ―; 및
    상기 방사상 분포의 상기 불균일성이 최소화될 때까지, 상기 D.C. 전력의 전력 레벨에 대해 상기 RF 전력의 전력 레벨을 증가시킴으로써 상기 방사상 분포의 상기 중앙 집중형 불균일성을 감소시키는 단계
    를 포함하는,
    챔버 내의 워크피스 상에 플라즈마 강화 물리 기상 증착을 실행하는 방법.
  28. 제27 항에 있어서,
    상기 자석과 상기 스퍼터 타겟 사이의 거리를 조정함으로써 상기 방사상 분포를 조절하는 단계를 더 포함하는,
    챔버 내의 워크피스 상에 플라즈마 강화 물리 기상 증착을 실행하는 방법.
  29. 제28 항에 있어서,
    상기 자석과 상기 스퍼터 타겟 사이의 거리를 조정하는 것은, 상기 자석과 상기 스퍼터 타겟 사이의 거리를 증가시킴으로써 상기 방사상 분포의 상기 중앙 집중형 불균일성을 감소시키는 것을 포함하는,
    챔버 내의 워크피스 상에 플라즈마 강화 물리 기상 증착을 실행하는 방법.
  30. 제29 항에 있어서,
    상기 자석은 상기 챔버의 외부에서 상기 천장의 위에 배치되며, 상기 자석과 상기 스퍼터 타겟 사이의 거리를 조정하는 것은 상기 천장에 대해 상기 자석을 상승 또는 하강시키는 것을 포함하는,
    챔버 내의 워크피스 상에 플라즈마 강화 물리 기상 증착을 실행하는 방법.
  31. 제27 항에 있어서,
    (a) 상기 워크피스에 대해 평행하고 상기 워크피스를 향하는 중앙 표면, 및 (b) 상기 중앙 표면과 교차하고 상기 중앙 표면을 둘러싸는 에지 표면을 포함하는 중실형 단편으로서 상기 스퍼터 타겟을 제공하는 단계; 및
    방사상 외부로 향하는 상기 에지 표면을 상기 중앙 표면에 대해 90°미만의 각도로 배향시키는 단계
    를 더 포함하는,
    챔버 내의 워크피스 상에 플라즈마 강화 물리 기상 증착을 실행하는 방법.
  32. 제31 항에 있어서,
    상기 배향시키는 단계는 3°내지 70°범위의 각도로 상기 에지 표면을 배향시키는 단계를 포함하는,
    챔버 내의 워크피스 상에 플라즈마 강화 물리 기상 증착을 실행하는 방법.
  33. 제27 항에 있어서,
    상기 스퍼터 타겟 위에 있고 그리고 상기 워크피스에 대해 평행한 평면에서 상기 자석을 궤도 반경에 의해 정의된 궤도 운동으로 연속적으로 순환시키는 단계를 더 포함하는,
    챔버 내의 워크피스 상에 플라즈마 강화 물리 기상 증착을 실행하는 방법.
  34. 제33 항에 있어서,
    상기 자석의 상기 궤도 운동의 상기 궤도 반경을 증가시킴으로써 상기 방사상 분포의 상기 중앙 집중형 불균일성을 감소시키는 단계를 더 포함하는,
    챔버 내의 워크피스 상에 플라즈마 강화 물리 기상 증착을 실행하는 방법.
KR1020117004973A 2008-08-08 2009-08-05 타겟에 동시에 ｒｆ 및 ｄｃ 전력을 사용하는 초균일한 스퍼터 증착을 위한 방법 KR101629396B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/188,937 US8992741B2 (en) 2008-08-08 2008-08-08 Method for ultra-uniform sputter deposition using simultaneous RF and DC power on target
US12/188,937 2008-08-08
PCT/US2009/052781 WO2010017259A2 (en) 2008-08-08 2009-08-05 Method for ultra-uniform sputter deposition using simultaneous rf and dc power on target

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110046519A KR20110046519A (ko) 2011-05-04
KR101629396B1 true KR101629396B1 (ko) 2016-06-13

Family

ID=41651889

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117004973A KR101629396B1 (ko) 2008-08-08 2009-08-05 타겟에 동시에 ｒｆ 및 ｄｃ 전력을 사용하는 초균일한 스퍼터 증착을 위한 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8992741B2 (ko)
JP (1) JP5474967B2 (ko)
KR (1) KR101629396B1 (ko)
CN (1) CN102113091B (ko)
TW (1) TWI467041B (ko)
WO (1) WO2010017259A2 (ko)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8070925B2 (en) * 2008-10-17 2011-12-06 Applied Materials, Inc. Physical vapor deposition reactor with circularly symmetric RF feed and DC feed to the sputter target
TWI554630B (zh) * 2010-07-02 2016-10-21 應用材料股份有限公司 減少沉積不對稱性的沉積設備及方法
US9708706B2 (en) 2011-11-30 2017-07-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. PVD apparatus and method with deposition chamber having multiple targets and magnets
KR102008956B1 (ko) 2012-07-18 2019-08-09 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 그 제조 방법
FR2996679A1 (fr) * 2012-10-09 2014-04-11 St Microelectronics Crolles 2 Procede de depot d'une couche de tialn peu diffusive et grille isolee comprenant une telle couche
CN103794460B (zh) * 2012-10-29 2016-12-21 中微半导体设备(上海)有限公司 用于半导体装置性能改善的涂层
CN105331940B (zh) * 2014-07-24 2018-08-24 北京北方华创微电子装备有限公司 用于在衬底上沉积金属膜的方法及led器件
US9799491B2 (en) * 2015-10-29 2017-10-24 Applied Materials, Inc. Low electron temperature etch chamber with independent control over plasma density, radical composition and ion energy for atomic precision etching
US11189472B2 (en) * 2017-07-17 2021-11-30 Applied Materials, Inc. Cathode assembly having a dual position magnetron and centrally fed coolant
US11462394B2 (en) * 2018-09-28 2022-10-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Physical vapor deposition apparatus and method thereof
US11295938B2 (en) * 2020-06-30 2022-04-05 Applied Materials, Inc. Multi-radius magnetron for physical vapor deposition (PVD) and methods of use thereof
US20230066036A1 (en) * 2021-08-30 2023-03-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method of forming memory device with physical vapor deposition system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060076232A1 (en) 2004-03-24 2006-04-13 Miller Keith A Magnetron having continuously variable radial position
US20060169582A1 (en) 2005-02-03 2006-08-03 Applied Materials, Inc. Physical vapor deposition plasma reactor with RF source power applied to the target and having a magnetron

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0625792B1 (en) * 1993-05-19 1997-05-28 Applied Materials, Inc. Apparatus and process for increasing uniformity of sputtering rate in sputtering apparatus
US6224724B1 (en) * 1995-02-23 2001-05-01 Tokyo Electron Limited Physical vapor processing of a surface with non-uniformity compensation
JP3283797B2 (ja) 1997-07-31 2002-05-20 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド スパッタ装置及びスパッタ処理方法
US6042700A (en) * 1997-09-15 2000-03-28 Applied Materials, Inc. Adjustment of deposition uniformity in an inductively coupled plasma source
JP2000144399A (ja) 1998-10-30 2000-05-26 Applied Materials Inc スパッタリング装置
JP2001158961A (ja) * 1999-11-30 2001-06-12 Shibaura Mechatronics Corp スパッタリング装置
JP4458740B2 (ja) 2002-09-13 2010-04-28 株式会社アルバック バイアススパッタ成膜方法及びバイアススパッタ成膜装置
US7674360B2 (en) 2003-12-12 2010-03-09 Applied Materials, Inc. Mechanism for varying the spacing between sputter magnetron and target
JP4959118B2 (ja) * 2004-04-30 2012-06-20 株式会社アルバック スパッタリング装置及びスパッタリング装置用のターゲット
CN100524623C (zh) 2006-09-26 2009-08-05 中国科学院上海硅酸盐研究所 电磁场约束电感耦合溅射制备ZnO基稀磁半导体薄膜的方法
US8557094B2 (en) 2006-10-05 2013-10-15 Applied Materials, Inc. Sputtering chamber having auxiliary backside magnet to improve etch uniformity and magnetron producing sustained self sputtering of ruthenium and tantalum
KR101010716B1 (ko) * 2007-07-25 2011-01-24 지에스나노텍 주식회사 비전도성 타겟을 사용하는 스퍼터링에 의한 세라믹 박막의증착 방법 및 그를 위한 장치
JP2009187682A (ja) * 2008-02-01 2009-08-20 Ulvac Japan Ltd カソード電極の製造方法及び薄膜固体リチウムイオン２次電池の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060076232A1 (en) 2004-03-24 2006-04-13 Miller Keith A Magnetron having continuously variable radial position
US20060169582A1 (en) 2005-02-03 2006-08-03 Applied Materials, Inc. Physical vapor deposition plasma reactor with RF source power applied to the target and having a magnetron

Also Published As

Publication number Publication date
JP5474967B2 (ja) 2014-04-16
CN102113091A (zh) 2011-06-29
CN102113091B (zh) 2013-06-12
US8992741B2 (en) 2015-03-31
KR20110046519A (ko) 2011-05-04
WO2010017259A2 (en) 2010-02-11
US20100032289A1 (en) 2010-02-11
TWI467041B (zh) 2015-01-01
TW201009103A (en) 2010-03-01
WO2010017259A3 (en) 2010-04-22
JP2011530654A (ja) 2011-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101629396B1 (ko) 타겟에 동시에 ｒｆ 및 ｄｃ 전력을 사용하는 초균일한 스퍼터 증착을 위한 방법
US11309169B2 (en) Biasable flux optimizer / collimator for PVD sputter chamber
US10312065B2 (en) Physical vapor deposition (PVD) plasma energy control per dynamic magnetron control
CN107002220B (zh) 在基板处理腔室中使用的准直器
CN108780742B (zh) 用于在物理气相沉积工艺中控制离子分数的方法和设备
JP7504938B2 (ja) Ｐｖｄスパッタチャンバ向けのバイアス可能なフラックスオプティマイザ／コリメータ
TWI839710B (zh) 用於pvd濺射腔室的可偏壓通量優化器/準直器
KR20240014491A (ko) 반도체 프로세싱 중에 자기장들을 형성하기 위한 방법들

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant