KR101801760B1 - Ｒｆ 에너지가 중심에 공급되는 물리적 기상 증착용 장치 - Google Patents

Ｒｆ 에너지가 중심에 공급되는 물리적 기상 증착용 장치 Download PDF

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Abstract

일부 실시예들에서, RF 에너지를 타겟에 결합하기 위한 공급 구조체는 RF 에너지를 수용하기 위한 제1 단부 및 RF 에너지를 타겟에 결합시키기 위해 제1 단부의 맞은편에 배치되는 제2 단부를 갖는 본체로서, 상기 제1 단부로부터 상기 본체를 통해 제2 단부까지 배치되는 중심 개구를 더 갖는, 상기 본체와; 상기 제1 단부에서 상기 본체에 결합되는 제1 부재로서, 상기 본체를 둘러싸서 상기 본체로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 제1 요소 및 RF 전력 소스로부터 RF 에너지를 수용하도록 상기 제1 부재에 배치되는 하나 또는 복수의 단자들을 포함하는, 상기 제1 부재와; 그리고 상기 타겟에 RF 에너지를 분배하기 위해, 상기 본체의 제2 단부에 결합되는 소스 분배 플레이트를 포함하며, 상기 소스 분배 플레이트는, 상기 플레이트를 관통하여 배치되고 상기 본체의 중심 개구와 정렬되는 구멍을 포함한다.

Description

ＲＦ 에너지가 중심에 공급되는 물리적 기상 증착용 장치 {APPARATUS FOR PHYSICAL VAPOR DEPOSITION HAVING CENTRALLY FED RF ENERGY}
본 발명의 실시예들은 일반적으로 물리적 기상 증착 처리 장비에 관한 것이다.
일부 종래의 무선 주파수(RF) 물리적 기상 증착(PVD) 챔버들은 스퍼터링 타겟에 결합되는 전기 공급부들을 통해 스퍼터링 타겟에 RF 및 DC 에너지를 제공한다. 본 발명자들은, 타겟에 결합되는 RF 및 DC 에너지를 갖는 종래의 PVD 챔버들이 처리될 기판들 상에 비-균일 증착 프로파일들을 제공한다는 것을 발견하였다.
따라서, 본 발명자들은 개선된 RF 공급 구조체 및 이를 포함하는 PVD 챔버를 제공하였다.
물리적 기상 증착에 대한 방법들 및 장치가 제공된다. 일부 실시예들에서, 물리적 기상 증착 챔버 내의 타겟에 RF 에너지를 결합시키기 위한 공급 구조체는, RF 에너지를 수용하는 제1 단부 및 제1 단부의 맞은편에서 RF 에너지를 타겟에 결합시키는 제2 단부를 갖는 본체로서, 제1 단부로부터 상기 본체를 통해 제2 단부까지 배치되는 중심 개구를 더 갖는 본체와; 상기 제1 단부에서 본체에 결합되는 제1 부재로서, 본체를 둘러싸고 본체로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 제1 요소 및 RF 전력 소스로부터 RF 에너지를 수용하도록 제1 부재에 배치되는 하나 또는 복수의 단자들을 포함하는 제1 부재와; 그리고 RF 에너지를 타겟에 분배하기 위해, 본체의 제2 단부에 결합되는 소스 분배 플레이트로서, 상기 플레이트를 관통하여 배치되고 본체의 중심 개구와 정렬되는 구멍을 포함하는 소스 분배 플레이트를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 물리적 기상 증착용 장치는, RF 에너지를 제공하기 위한 RF 전력 소스와; 내부에 배치되는 기판 지지부 및 내부에 배치되어 기판 지지부의 지지면에 대면하는 타겟을 갖는 처리 챔버와; 처리 챔버의 외측에 배치되고, 타겟의 주변 에지 근처에서 RF 에너지를 분배하기 위해, 타겟의 주변 에지를 따라 타겟의 배면(backside)에 결합되는 소스 분배 플레이트와; 그리고 제1 단부, 제1 단부 맞은편의 제2 단부, 제1 단부로부터 본체를 통해 제2 단부까지 배치되는 중심 개구 및 제1 단부에서 본체에 결합되는 제1 부재를 갖는 본체를 포함하며, 제1 부재는, 본체를 둘러싸고 본체로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 제1 요소, 및 제1 부재에 배치되는 하나 또는 복수의 단자들을 포함하고, 하나 또는 복수의 단자들 중 적어도 하나는 RF 전력 소스에 결합되며, 본체의 제2 단부는 타겟의 맞은편의 소스 분배 플레이트의 제1 측면 상에서 소스 분배 플레이트에 결합된다.
일부 실시예들에서, 물리적 기상 증착용 장치는, RF 에너지를 제공하기 위한 RF 전력 소스와; 내부에 배치되는 기판 지지부 및 내부에 배치되어 기판 지지부의 지지면에 대면하는 타겟을 갖는 처리 챔버와; 처리 챔버의 외측에 배치되고, 타겟의 주변 에지 근처에서 RF 에너지를 분배하기 위해, 타겟의 주변 에지를 따라 타겟의 배면에 결합되는 소스 분배 플레이트와; 그리고 제1 단부, 제1 단부 맞은편의 제2 단부, 제1 단부로부터 본체를 통해 제2 단부까지 배치되는 중심 개구 및 제1 단부에서 본체에 결합되는 제1 부재를 갖는 본체를 포함할 수 있으며, 제1 부재는, 본체를 둘러싸고 본체로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 제1 요소, 제1 요소로부터 연장되는 외팔보 아암, RF 전력 소스로부터 RF 에너지를 수용하기 위해 외팔보 아암에 배치되는 단자, 및 제1 요소를 통해 단자와 본체 사이에 배치되어 RF 에너지를 단자로부터 슬롯 주위의 본체로 지향시키는 슬롯을 포함하고, 슬롯은 약 180 내지 약 360° 미만의 호 길이(arc length)를 가지며, 본체의 제2 단부는 타겟의 맞은편의 소스 분배 플레이트의 제1 측면 상에서 소스 분배 플레이트에 결합된다.
본 발명의 다른 및 추가적인 실시예들이 이하에 기재된다.
위에서 간략하게 요약되고, 이하 보다 상세하게 설명되는 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들에 도시된 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조로 이해될 수 있다. 그러나, 첨부 도면들은 단지 본 발명의 전형적인 실시예들을 예시하는 것이므로, 그 범주를 제한하는 것으로 간주되어서는 아니됨에 유의해야 하는데, 이는 본 발명이 다른 동등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 처리 챔버의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 공급 구조체의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 처리 챔버의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 공급 구조체의 다른 구성들의 평면도들의 비-제한적인 예들을 도시한다.
이해를 돕기 위해, 동일한 참조 번호들은 가능한 한, 도면들에 있어 공통되는 동일한 요소들을 가리키도록 사용되었다. 도면들은 일정한 비율로 도시되지 않으며, 명료화를 위해 간략화될 수 있다. 일 실시예의 요소들 및 특징들은 유리하게는, 추가적인 설명 없이, 다른 실시예들에 통합될 수 있음이 고려된다.
물리적 기상 증착(PVD) 챔버의 타겟에 RF 및 선택적으로 DC 에너지, 또는 전력을 결합시키는 장치, 그리고 타겟에 결합된 RF 및 선택적으로 DC 전력이 중앙에 공급되는 물리적 기상 증착(PVD) 챔버들이 본 명세서에 제공된다. 본 발명의 장치는 유리하게는, 타겟 근처 및 챔버 내의 전자기장들이 보다 균일하게 되어, 처리될 기판에서 타겟 재료의 보다 균일한 분배가 용이하도록, 물리적 기상 증착(PVD) 챔버의 타겟에 RF 및 DC 전력을 결합하는 것을 고려한다. 일부 실시예들에서, 본 발명의 장치는 약 1 내지 약 500 mTorr 범위의 압력과 같은 고압 무선 주파수(RF) PVD 응용예들에 유익하다. 저압 RF PVD는 또한 본 명세서에 개시된 본 발명의 장치로부터 이득을 취할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 물리적 기상 증착 챔버(처리 챔버(100))의 개략적인 단면도를 도시한다. 적합한 PVD 챔버들의 예들은 ALPS®Plus 및 SIP ENCORE®PVD 처리 챔버들을 포함하고, 이들 양자 모두는 미국 캘리포니아주 산타클라라 소재의 Applied Materials, Inc.로부터 상업적으로 입수 가능하다. Applied Materials, Inc. 또는 다른 제조사들로부터의 다른 처리 챔버들이 또한 본 명세서에 개시된 본 발명의 장치로부터 이득을 취할 수 있다.
처리 챔버(100)는 기판(104)을 수용하기 위한 기판 지지 받침대(102) 및 타겟(106)과 같은 스퍼터링 소스를 포함한다. 기판 지지 받침대(102)는 챔버 벽(도시된 바와 같음) 또는 접지된 차폐체일 수 있는 접지된 인클로저 벽(108) 내에 위치될 수 있다. 도 1에서, 접지 차폐체(140)는 타겟(106) 위에서 챔버(100)의 적어도 일부들을 덮는 것으로 도시된다. 일부 실시예들에서, 접지 차폐체(140)는 또한, 받침대(102)를 둘러싸도록 타겟 아래로 연장될 수 있다.
처리 챔버는 RF 및 DC 에너지를 타겟(106)에 결합하기 위한 공급 구조체(110)를 포함한다. 공급 구조체는 RF 에너지 및 선택적으로 DC 에너지를 타겟에, 또는 예를 들어 본 명세서에 기재된 바와 같은 타겟을 포함하는 조립체에 결합하기 위한 장치이다. 일부 실시예들에서, 공급 구조체(110)는 관형일 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 관형이란 일반적으로 원형의 단면들뿐만 아니라, 임의의 일반적인 단면을 갖는 중공형 부재를 의미한다. 공급 구조체(110)는 제1 단부(114) 및 제1 단부(114) 맞은편의 제2 단부(116)를 갖는 본체(112)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 본체(112)는 제1 단부(114)로부터 본체(112)를 통해 제2 단부(116)까지 배치되는 중심 개구(115)를 더 포함한다.
공급 구조체(110)의 제1 단부(114)는, 각각 RF 및 DC 에너지를 타겟(106)에 제공하기 위해 사용될 수 있는 RF 전력 소스(118) 및, 선택적으로 DC 전력 소스(120)에 결합될 수 있다. 예를 들어, DC 전력 소스(120)는 부전압(negative voltage) 또는 바이어스를 타겟(106)에 인가하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, RF 전력 소스(118)에 의해 공급된 RF 에너지는 약 2 MHz 내지 약 60 MHz의 주파수 범위를 가질 수 있거나, 또는 예를 들어 2 MHz, 13.56 MHz, 27.12 MHz 또는 60 MHz와 같은 비-제한적 주파수들이 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 복수의 주파수들의 RF 에너지를 제공하도록 복수(즉, 2개 또는 그 초과)의 RF 전력 소스들이 제공될 수 있다. 공급 구조체(110)는 RF 전력 소스(118) 및 DC 전력 소스(120)로부터 RF 및 DC 에너지를 전도하기 위해 적합한 전도성 재료들로 제조될 수 있다. 선택적으로, DC 전력 소스(120)는 대안적으로 공급 구조체(110)를 통하지 않고서(도 1에서 가상선으로 도시된 바와 같이) 타겟에 결합될 수 있다.
공급 구조체(110)는 공급 구조체(110)의 둘레 주변에서 각각의 RF 및 DC 에너지의 실질적으로 균일한 분배를 용이하게 하는 적합한 길이(254)를 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 공급 구조체(110)는 약 0.75 내지 약 12 인치, 또는 약 3.26 인치의 길이(254)를 가질 수 있다. 본체(112)가 중심 개구를 갖지 않는 일부 실시예들(후술되고, 도 3에 도시된 바와 같음)에서, 공급 구조체(110)는 약 0.5 내지 약 12 인치의 길이(254)를 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, 본체는 적어도 약 1:1의 길이 대 내경(ID(252)) 비를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 본체는 적어도 약 0.5:1, 예를 들어 약 0.6:1의 길이 대 외경(OD(250)) 비를 가질 수 있다. 본 발명자들은 적어도 1:1의 또는 그 초과의 길이 대 ID 비 또는 적어도 0.5:1 또는 그 초과의 길이 대 OD 비를 제공하는 것이 공급 구조체(110)로부터 보다 균일한 RF 전달을 제공한다는 것을 발견하였다(즉, RF 에너지는 공급 구조체(110)의 진정한 중심점에 대한 RF 결합에 가깝도록, 공급 구조체 주위에 보다 균일하게 분배된다).
공급 구조체(110)의 내경(252)(즉, 중심 개구(115)의 직경)은 마그네트론 샤프트가 여전히 관통하여 연장되도록 할 수 있는 동안, 예를 들어 약 1 인치 내지 약 11 인치, 또는 약 3.9 인치로, 가능한 작을 수 있다. 마그네트론 샤프트가 존재하지 않는 일부 실시예들(예를 들어, 마그네트론이 사용되지 않거나, 마그네트론이 타겟의 배면 위에서 중심에 배치되는 샤프트를 통하는 것 이외의 방식, 예를 들어, 도 3에 도시된 것과 같은 편심 샤프트를 통해 제어되는 경우)에서, 공급 구조체(110)의 내경(252)은 영 인치만큼 작을 수 있다(예를 들어, 중심 개구(115)가 없이 본체(112)가 제공될 수 있다). 이러한 실시예들에서, 만약 존재한다면 공급 구조체(110)의 내경(252)은 예를 들어, 약 0 인치 내지 약 11 인치일 수 있다.
공급 구조체(110)의 외경(250)은, 기계적 온전성을 위해 공급 구조체(110)의 충분한 벽 두께를 유지하면서, 예를 들어 약 1.5 인치 내지 약 12 인치, 또는 약 5.8 인치로, 가능한 작을 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 어떠한 마그네트론 샤프트도 존재하지 않는 일부 실시예들에서, 공급 구조체(110)의 외경(250)은 약 0.5 인치만큼 작을 수 있다. 이러한 실시예들에서, 공급 구조체(110)의 외경(250)은 예를 들어, 약 0.5 인치 내지 약 12 인치일 수 있다.
보다 작은 내경(및 보다 작은 외경)을 제공하는 것은 공급 구조체(110)의 길이 증가 없이, 길이 대 ID 비(및 길이 대 OD 비)를 개선하는 것을 용이하게 한다. 비록, RF 및 DC 에너지 양자 모두를 타겟에 결합하는데 사용되는 것으로 전술되었지만, 공급 구조체(110)는 또한 RF 에너지만을 타겟에 결합하는데 사용될 수 있으며, 이때, DC 에너지는 제공되지 않거나 상이한 위치로부터 타겟에 결합된다. 이러한 실시예들에서, DC 에너지가 제공되는 경우, 이 DC 에너지가 공급 구조체(110)를 통해 제공되는 것만큼 균일하지 않을 수 있더라도, 보다 균일한 플라즈마 처리를 용이하게 하도록 계속 RF 에너지가 타겟에 보다 균일하게 제공된다.
본체(112)의 제2 단부(116)가 소스 분배 플레이트(122)에 결합된다. 소스 분배 플레이트는, 소스 분배 플레이트(122)를 관통하여 배치되고 본체(112)의 중심 개구(115)와 정렬되는 구멍(124)을 포함한다. 소스 분배 플레이트(122)는 공급 구조체(110)로부터 RF 및 DC 에너지를 전도하기 위해 적합한 전도성 재료들로 제조될 수 있다.
소스 분배 플레이트(122)는 전도성 부재(125)를 통해 타겟(106)에 결합될 수 있다. 전도성 부재(125)는 소스 분배 플레이트(122)의 주변 에지 근처에서 소스 분배 플레이트(122)의 타겟-대향면(128)에 결합되는 제1 단부(126)를 갖는 관형 부재일 수 있다. 전도성 부재(125)는 타겟(106)의 주변 에지 근처에서 타겟(106)의 소스 분배 플레이트-대향면(132)(또는 타겟(106)의 배킹 플레이트(146))에 결합되는 제2 단부(130)를 더 포함한다.
캐비티(134)는 전도성 부재(125)의 내측-대향벽들, 소스 분배 플레이트(122)의 타겟-대향면(128) 및 타겟(106)의 소스 분배 플레이트-대향면(132)에 의해 정의될 수 있다. 캐비티(134)는 소스 분배 플레이트(122)의 구멍(124)을 통해 본체(112)의 중심 개구(115)에 유체적으로 결합된다. 본체(112)의 중심 개구(115) 및 캐비티(134)는 도 1에 예시되고 이하 추가적으로 설명되는 바와 같이, 회전 가능한 마그네트론 조립체(136)의 하나 또는 복수의 부분들을 적어도 부분적으로 수용하도록 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 캐비티는 물(H20) 등과 같은 냉각 유체에 의해 적어도 부분적으로 충전될 수 있다.
접지 차폐체(140)가 처리 챔버(100)의 리드(lid)의 외측면들을 덮도록 제공될 수 있다. 접지 차폐체(140)는 예를 들어, 챔버 본체의 접지 연결부를 통해 접지에 결합될 수 있다. 공급 구조체(110)가 소스 분배 플레이트(122)에 결합되도록 접지 차폐체(140)를 통과하게 하기 위해서 접지 차폐체(140)는 중심 개구를 갖는다. 접지 차폐체(140)는 알루미늄, 구리 등과 같은 임의의 적합한 전도성 재료를 포함할 수 있다. 접지 차폐체(140)와 분배 플레이트(122), 전도성 부재(125) 및 타겟(106)(및/또는 배킹 플레이트(146))의 외측면들 사이에 절연 갭(139)이 제공되어, RF 및 DC 에너지가 접지로 직접 보내지는 것을 방지한다. 절연 갭은 공기, 또는 세라믹, 플라스틱 등과 같은 일부 다른 적합한 유전체로 충전될 수 있다.
일부 실시예들에서, 접지 칼라(141)가 공급 구조체(110)의 하부와 본체(112) 주위에 배치될 수 있다. 접지 칼라(140)는, 접지 차폐체(140)에 결합되고, 공급 구조체(110)의 접지를 제공하기 위해, 접지 차폐체(140)의 일체형 부품이거나, 접지 차폐체에 결합되는 별도의 부품일 수 있다. 접지 칼라(140)는 알루미늄 또는 구리와 같은 적합한 전도성 재료로 제조될 수 있다. 일부 실시예들에서, 접지 칼라(141)의 내경과 공급 구조체(110)의 본체(112)의 외경 사이에 배치된 갭은 최소로 그리고 전기 절연을 제공하기에 단지 충분하게 유지될 수 있다. 갭은 플라스틱 또는 세라믹과 같은 절연(isolating) 재료로 충전될 수 있거나, 또는 공기 갭일 수 있다. 접지 칼라(141)는 RF 공급부(예를 들어, 후술되는 전기 공급부(205))와 본체(112) 사이의 누화(cross-talk)를 방지하여, 그에 따라 플라즈마 및 처리 균일성을 개선한다.
RF 및 DC 에너지가 접지로 직접 보내지는 것을 방지하도록 소스 분배 플레이트(122)와 접지 차폐체(140) 사이에 절연체 플레이트(138)가 배치될 수 있다. 공급 구조체(110)가 절연체 플레이트(138)를 통과하여 소스 분배 플레이트(122)에 결합되도록 하기 위해 절연체 플레이트(138)는 중심 개구를 갖는다. 절연체 플레이트(138)는 세라믹, 플라스틱 등과 같은 적합한 유전체 재료를 포함할 수 있다. 대안적으로, 절연체 플레이트(138) 대신에 공기 갭이 제공될 수 있다. 공기 갭이 절연체 플레이트 대신에 제공되는 실시예들에서, 접지 차폐체(140)는 접지 차폐체(140) 상에 안착되는 임의의 구성요소들을 지지하기에 충분히 구조적으로 견고할 수 있다.
도 2는 도 1에 예시된 것보다 더 상세하게 확대도로 공급 구조체(110)를 도시한다. 일부 실시예들에서, 공급 구조체(110)는, 후술한 바와 같이 공급 구조체(110)를 에너지 소스들에 결합하는 것을 용이하게 하기 위해 본체(112)의 제1 단부에서 또는 제1 단부 근처에서 본체(112)에 결합되고 상기 제1 단부로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 제1 부재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 공급 구조체(110)는, 본체(112)의 제1 단부(114)를 둘러싸고, 본체(112)로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 제1 요소(202)를 포함할 수 있다. 제1 요소(202)는 도 2에 도시된 바와 같이, 환형 디스크 또는 링의 형태로 형상화될 수 있다. 제1 요소(202)는 본체(112)의 일체부일 수 있거나, 또는 대안적으로 예를 들어, 용접, 경납땜(brazing), 클램핑, 볼팅 등에 의해서와 같이 제1 단부(114) 근처의 본체(112) 상에 결합될 수 있는 (제1 단부(114) 근처에 점선들로 표시된 바와 같은) 별도의 요소일 수 있다. 제1 요소(202)는 본체(112)를 포함하는 것과 유사한 재료들을 포함할 수 있는 전도성 재료를 포함한다.
단자들(201, 203)은 RF 전력 소스(118) 및 DC 전력 소스(120) 각각을 제1 요소(202)에 결합시키기 위해, 제1 요소(202) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 각각의 단자는 RF 전력 소스(118) 및, 일부 실시예들에서는, DC 전력 소스(120)를 단자들(201, 203)에 각각 결합시키기 위해, 전기 공급부(205, 207)를 수용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 전기 공급부들(205, 207)은 연결 로드들 등과 같은, RF 및/또는 DC 에너지를 결합하기 위한 임의의 적합한 공급부일 수 있다. 단자들은 적어도 고압 상태들하에서, 기판(104) 상에의 균일한 층 증착을 달성하기 위해, 임의의 적합한 위치들에 위치될 수 있다. 예를 들어, 단자들(201, 203)은 중심 개구(115)를 중심으로 정반대로(diametrically) 마주볼 수 있다. 대안적으로, 기판(104) 상에 요구되는 균일한 증착 프로파일을 달성하기 위해 단자들(201, 203)은 제1 요소(202)의 직경을 따라 비대칭적으로 배치될 수 있거나, 또는 임의의 적합한 구성으로 배치될 수 있다. 대안적으로, RF 및 DC 에너지는 제1 요소(202) 내 하나 또는 복수의 공통 단자들(예를 들어, 단일 단자 또는 양측 단자들(201, 203))에 결합될 수 있다.
제1 요소(202)는 적어도 고압 상태들 하에서, 기판(104) 상에의 균일한 층 증착을 달성하는데 필요한 임의의 적합한 직경을 가질 수 있다. 제1 요소(202)는 약 2 내지 약 20 인치 범위의 직경을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 요소(202)의 직경은 약 10 인치이다. 본 발명자들은, RF 에너지를 제1 요소(202)에 결합하는 것이 유리하게는, 예를 들어 본체(112)의 측벽으로부터 반경 방향으로 연장되는 위치에 전기 공급부들(205, 207)을 결합시키는 것에 의해, 예를 들어 본체(112)의 측벽에 직접 결합되는 RF 에너지의 경우보다 타겟의 근처에서 RF 에너지의 전자기장 분배에 있어 훨씬 더 큰 균일성을 달성하는 것을 용이하게 할 수 있다는 점을 발견하였다. 구체적으로, 본체(112)의 측벽에 직접 RF 에너지를 결합시키는 것이 RF 에너지 분배를 개선할 수 있지만, 본 발명자들은, 일부 비-균일성이 여전히 존재하고, RF 에너지가 소스 분배 플레이트로부터 더 멀리 떨어져 본체에 결합되는 경우(예를 들어, 전술한 본체(112)의 길이 대 ID 또는 OD의 비들, 및/또는 RF 에너지를 제1 요소(202)에 결합시키는 것 참조), 추가적인 개선이 이루어질 수 있다는 점을 발견하였다.
일부 실시예들에서, 공급 구조체(110)는 소스 분배 플레이트(122)에 본체(112)를 결합시키는 것을 용이하게 하기 위해, 제2 단부(116)에 또는 제2 단부 근처에서 본체(112)에 결합되는 제2 부재를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제2 부재는 본체(112)의 제2 단부(116)를 둘러싸는 제2 요소(204)일 수 있다. 제2 요소(204)는 도 2에 도시된 바와 같이, 환형 디스크 또는 플랜지의 형태로 형상화될 수 있다. 제2 요소(204)는 본체(112)의 일체부일 수 있거나, 또는 대안적으로 예를 들어, 용접, 경납땜, 클램핑, 볼팅 등에 의해, 제2 단부(116) 근처에서 본체(112) 상에 체결될 수 있는 (제2 단부(116) 근처에서 점선들로 도시된 바와 같은) 별도의 요소일 수 있다. 제2 요소(204)는 전도성 재료를 포함하고, 이 전도성 재료는 본체(112)를 포함하는 것과 유사한 재료들을 포함할 수 있다.
제2 요소(204)는 공급 구조체(110)를, 구멍(124) 근처에서 소스 분배 플레이트(122)의 본체-대향면(209)에 결합하는데 사용될 수 있다. 제2 요소(204)는 소스 분배 플레이트(122)에의 공급 구조체(110)의 결합에 있어, 구조적 지지를 제공하는데 요구되는 임의의 적합한 직경일 수 있다. 예를 들어, 제2 요소(204)는 약 2 내지 약 12 인치 범위의 직경을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 제2 요소(204)의 직경은 약 7 인치이다.
일부 실시예들에서, 공급 구조체(110)는 본체(112)의 제2 단부로부터 소스 분배 플레이트(122)의 구멍(124)으로 연장되는 제3 요소(210)를 포함할 수 있다. 제3 요소(210)는 관형일 수 있고, 도 2에 도시된 바와 같이 본체(112)의 연장부일 수 있다. 예를 들어, 제3 요소(210)는 공급 구조체(110)와 소스 분배 플레이트(122) 사이의 결합의 구조적 안정성을 추가로 개선하기 위해 제공될 수 있다. 비록, 소스 분배 플레이트(122)의 본체 대향면으로부터 소스 분배 플레이트(122)의 타겟-대향면(128)까지 연장되는 것으로 도시되어 있지만, 제3 요소(210)의 길이는 도시된 것보다 더 크거나 작을 수 있다. 제1 및 제2 요소(204, 202)들과 유사하게, 제3 요소(210)는 본체(112)의 연속적인 부분일 수 있거나, 또는 대안적으로 예를 들어, 용접, 경납땜, 클램핑, 볼팅 등에 의해, 제2 단부(116) 근처에서 본체(112) 상에 체결될 수 있는 (제2 단부(116) 근처에서 수평 방향 점선들로 도시된 것과 같은) 별도의 요소일 수 있다. 제3 요소(210)는 전도성 재료를 포함하고, 이 전도성 재료는 본체(112)를 포함하는 것과 유사한 재료들을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 공급 구조체(110)는 라이너(212)를 더 포함할 수 있다. 라이너(212)는 본체(112)의 중심 개구(124) 내에 배치될 수 있다. 라이너(212)는 본체(112)의 제1 단부(114)로부터 소스 분배 플레이트(122)의 타겟-대향면(128)까지 중심 개구(124)에 덧대어 질(line) 수 있다. 라이너(212)는 본체(112)의 제1 단부(114) 상단에, 예를 들어 본체(112)의 중심 개구(115) 근처에서 제1 요소(202)의 일부의 상단에 부분적으로 더 배치될 수 있다. 라이너(212)는 유전체 재료, 예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 플라스틱, 세라믹 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 라이너(212)는 RF 및 DC 전력 소스들(118, 120) 및 전도성 공급 구조체(110)로부터 마그네트론 조립체(136)의 구성요소들을 전기적으로 절연시키는데 사용될 수 있다.
도 2에 도시된 공급 구조체(110)의 구성은 단지 예시적인 것이며, 다른 설계들이 고려될 수 있다. 예를 들어, 도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 공급 구조체(110)의 다른 구성들의 평면도들의 비-제한적인 예들을 도시한다. 도 4a는 제1 부재가, 본체(112)의 양 측면들에 배치되고 중심 개구(115)로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 외팔보 아암들(402, 404)을 포함하는 공급 구조체(110)의 평면도를 도시한다. 단자들(201, 203)은, RF 연결 로드, DC 연결 로드 등과 같은 연결 로드들일 수 있는 전기 공급부들(205, 207)을 각각 수용하도록 아암들(402, 404)에 각각 배치된다.
일부 실시예들에서, 제1 부재는, 본체(112)에 결합되고 링으로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 외팔보 아암들(402, 404)을 갖는 링(예를 들어, 제1 요소(202))을 더 포함할 수 있다. 장치의 일부 실시예들에서, 본 발명자들은 종래의 장치에 비해서는 타겟 근처에서의 전자기장 분배의 균일성이 개선되지만, 제1 요소만으로는 요구되는 만큼 충분한 전자기장 분배의 균일성을 제공할 수 없다는 것을 발견하였다. 따라서, 본 발명자들은 본체(112)의 제1 단부(114)로부터, 또는 제1 요소로부터 반경 방향으로 연장되는 하나 또는 복수의 외팔보 아암들을 제공하는 것이 타겟 근처에서의 전자기장 분배의 균일성을 더 개선시킬 수 있다는 것을 더 발견하였다.
본 명세서에 개시된 실시예들 중 임의의 실시예에서와 같이, RF 에너지는 어느 한쪽의 단자 또는 양쪽의 단자들에 인가될 수 있으며, 선택적으로 DC 에너지 인가에 대해서 또한 어느 한쪽의 단자 또는 양쪽의 단자들에 인가될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, RF 에너지는 제1 단자(201)에 인가될 수 있고, DC 에너지는 제2 단자(203)에 인가될 수 있다. 대안적으로, RF 에너지가 제1 단자(201) 및 제2 단자(203) 양자 모두에 인가될 수 있다. 대안적으로, RF 에너지 및 DC 에너지가 각각, 제1 단자(201) 및 제2 단자(203) 양자 모두에 인가될 수 있다.
공급 구조체(110)에의 RF(및/또는 DC) 에너지의 인가를 위한 위치들의 개수는 변할 수 있다(예를 들어, 하나 또는 복수). 하나 초과의 공급 위치가 제공되는 일부 실시예들에서, 이러한 위치들은 (도 4a에 도시된 2개의 대향 단자들(201, 203)과 같이) 대칭적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 4b에 도시된 바와 같이, 2개 초과(4개 또는 8개가 도시됨)의 공급 위치들이 제공될 수 있다. 도 4b는 4개의 외팔보 아암들(402, 404, 406, 408)을 갖는 공급 구조체(110)를 도시한다. 각각의 아암은 RF 또는 DC 에너지 소스에 결합하기 위한 단자(예를 들어, 201, 203, 401, 403)를 갖는다. 도면에서 "410"으로 분류된 점선들로 도시된 바와 같이, 단자들을 구비하는 추가적인 외팔보 아암들이 또한 대칭적 배열로 제공될 수 있다. RF 에너지는 각각의 단자들에 또는 대향 단자들에 결합될 수 있고, 일부 실시예들에서 DC 에너지는 각각의 단자들에 또는 대향 단자들에 결합될 수 있다. 일부 실시예들에서, RF 에너지는 대향 단자들의 제1 세트(예를 들어, 201, 203)에 제공될 수 있고, DC 에너지는 제1 세트와 상이한 대향 단자들의 제2 세트(예를 들어, 401, 403)에 제공될 수 있다. 도 4a에서와 같이, 각각의 외팔보 아암들은 본체(112)에 결합되는 링으로부터 반경 방향 외측으로 연장될 수 있다.
일부 실시예들에서, 단자들은 연속적이기보다는 2개 또는 그 초과의 불연속적인 지점들에서 공급 구조체(110)의 본체(112)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 도 4c에 도시된 바와 같이, 유리하게는 단자들(203, 203)에 인가되는 에너지를 접촉점들(416)에 안내하도록 외팔보 아암들(402, 404)의 각각과 본체(112) 사이에 슬롯(414)이 제공될 수 있다. 슬롯(414)을 가로질러서 단자로부터 본체로의 전도성 통로가 존재하지 않도록(예를 들어, 에너지가 슬롯들(414) 주위로 이동해야 함) 슬롯들(414)은 본체(112)의 외측벽(412)의 반경 방향 외측으로 적어도 부분적으로 형성된다. 예를 들어, 각각의 단자(RF 에너지용 일측 단자 또는 양측 단자 및 DC 에너지용 일측 단자 또는 양측 단자)에 결합되는 에너지는 유리하게는, 슬롯에 의해 예를 들어 단자 위치로부터 90도 이격되어 전파되도록 강제되어서, 오직 하나의 RF 및 DC 공급원이 공급 구조체(110)에 결합될 때에도 대칭적 공급을 제공한다. 슬롯들(414)은 슬롯의 양측면들 사이의 누화를 방지하거나 최소화하기에 적합한 임의의 폭을 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 슬롯(414)은 약 1/8 인치 내지 약 2 인치의 폭을 가질 수 있거나, 또는 일부 실시예들에서는 약 1/2 인치보다 큰 폭을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 슬롯(414)은 약 45 내지 약 90도의 호 길이를 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, 도 4d에 도시된 바와 같이, 유리하게는 접촉점들(416)의 크기를 제한하도록 그리고 유리하게는 각각의 단자들(201, 203)로부터 공급 구조체(110)의 본체(112)로의 에너지(RF 또는 DC) 결합의 정확한 위치를 더 제어하도록 추가 슬롯들(418)이 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 4d에 도시된 것과 같이, 슬롯들(414, 418)은, 공급 구조체(110)의 본체(112) 주위에서 90도 마다 배치되고 단자들(201, 203)을 연결하는 가상선에 대해 약 45도 회전되어 있는 중심들을 갖는 4개의 접촉점(416)들을 제공하기 위해, 90도에 약간 못 미치는 호 길이를 각각 가질 수 있다. 이러한 실시예들에서, 각각의 단자(201, 203)로부터 가장 가까운 접촉점들(416)까지의 거리들은 대략 동일하고, 그에 따라서 각각의 에너지 소스들로부터 공급 구조체(110)를 통해 타겟으로의 에너지의 대칭적 인가를 향상시킨다.
전술된 상이한 실시예들은 또한 조합될 수 있다. 예를 들어, 도 4e에 도시된 바와 같이, 단자(4개의 단자들(201, 203, 401, 403)이 도시됨)는 복수의 외팔보 아암들(4개의 외팔보 아암들(402, 404, 406, 408)이 도시됨)의 각각에 제공될 수 있고, 슬롯(414)은 에너지를 본체(112) 주위에 배치된 접촉점들(416)로 안내하기 위해 본체(112)와 각각의 외팔보 아암 사이에 제공될 수 있다. 추가 슬롯들(418)이 전술된 방식으로 단자들에 인가된 에너지의 경로를 더 제어하기 위해 제공될 수 있다.
일부 실시예들에서, 도 4f에 도시된 바와 같이 단일 슬롯(414)이 제공될 수 있다. 슬롯(414)은 약 90도 내지 대략 360도보다 약간 작은 각도, 또는 약 180도 내지 대략 360도보다 약간 작은 각도의 호 길이를 가질 수 있다. 슬롯(414)은 RF 에너지가 인가되는 단자(도 4f의 단자(203)) 근처에서 제공될 수 있다. 이러한 방식으로 단일 슬롯(414)을 제공하는 것은 RF 에너지가 단자(203)로부터 RF 공급 구조체의 본체(112)로 이동하기 위한 단일 접촉점(416)을 제공한다. 슬롯(414)의 호 길이에 따라, 접촉점(416)은 크기가 변할 수 있다. 예를 들어, 슬롯(414)이 약 180도의 호 길이를 가질 때, 접촉점(416)은 본체(112) 주위에서 약 180도 연장될 것이다. 슬롯(414)이 360도에 약간 못 미치는 호 길이를 가질 때, 접촉점(416)은 작을 수 있다. 이러한 실시예들에서, 접촉점(416)은 탭(404)이 본체(112)에 결합되도록 단단한 접촉점을 제공하기 위해 충분히 커야 한다.
본 발명자들은, RF 공급부에 제어된 비대칭성을 제공하면, 타겟에 궁극적으로 도달하는 RF 에너지의 대칭성은 보다 대칭적일 수 있다는 점을 예기치 않게 발견하였다. 예를 들어, 접촉점(416)을 따른 강한 RF 결합과 조합되는 슬롯(414)에 걸친 약한 RF 결합으로 인해, 본체(112) 아래로 분배 플레이트(122)(도 1에 도시됨)까지 이동하는 조합된 RF 에너지 분배는 보다 균일하거나 대칭적이도록 제어될 수 있다. 본 발명자들은 제공되는 RF 에너지의 주파수에 기초하여 이러한 효과가 변한다는 점을 예기치 않게 더 발견하였다. 따라서, 슬롯(404)의 호 길이는 타겟에 제공되는 RF 에너지의 대칭성을 제어하기 위해 사용되는 RF 에너지의 주파수에 기초하여 변경될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 4f에 도시된 바와 같이 제2 단자(단자(201))는 타겟에 DC 에너지를 결합하도록 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제2 단자는 생략될 수 있다.
도 1로 돌아가서, 타겟(106)은 유전체 절연체(144)를 통해 접지형 전도성 알루미늄 어댑터(142)에 지지될 수 있다. 타겟(106)은 금속 또는 금속 산화물과 같이, 스퍼터링 동안 기판(104) 상에 증착될 재료를 포함한다. 일부 실시예들에서, 배킹 플레이트(146)는 타겟(106)의 소스 분배 플레이트-대향면(132)에 결합될 수 있다. 배킹 플레이트(146)는 구리-아연, 구리-크롬 또는 타겟과 동일한 재료와 같은 전도성 재료를 포함할 수 있어서, RF 및 DC 전력이 배킹 플레이트(146)를 통해 타겟(106)에 결합될 수 있다. 대안적으로, 배킹 플레이트(146)는 비-전도성일 수 있고, 타겟(106)의 소스 분배 플레이트-대향면(132)을 전도성 부재(125)의 제2 단부(130)에 결합하기 위해, 전기 피드스루들(electrical feedthrough) 등과 같은 전도성 요소들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 배킹 플레이트(146)는 예를 들어, 타겟(106)의 구조적 안정성을 개선하기 위해 포함될 수 있다.
기판 지지 받침대(102)는 타겟(106)의 주면을 대면하는 재료-수용면을 갖고, 타겟(106)의 주면에 대향하는 평탄 위치에서 스퍼터 코팅되도록 기판(104)을 지지한다. 기판 지지 받침대(102)는 처리 챔버(100)의 중심 영역(148)에서 기판(104)을 지지할 수 있다. 중심 영역(148)은 처리 동안, 기판 지지 받침대(102) 위(예를 들어, 처리 위치에 있을 때, 타겟(106)과 기판 지지 받침대(102) 사이)의 영역으로서 정의된다.
일부 실시예들에서, 기판 지지 받침대(102)는 기판(104)이 챔버(100)를 처리하는 하부에서 로드 록 밸브(도시되지 않음)를 통해 기판 지지 받침대(102) 상으로 이송되고 그 후 증착 또는 처리 위치로 상승되는 것이 가능하도록 바닥 챔버벽(152)에 연결되는 벨로우즈(150)를 통해 수직 방향으로 이동가능할 수 있다. 하나 또는 복수의 처리 가스들이 가스 소스(154)로부터 질량 유동 제어기(156)를 통해 챔버(100)의 하부로 공급될 수 있다. 처리 챔버(100)의 내부를 배기시키고, 처리 챔버(100) 내에서 요구되는 압력을 유지하는 것을 용이하게 하기 위해, 배출 포트(158)가 제공되어 밸브(160)를 통해 펌프(도시되지 않음)에 결합될 수 있다.
RF 바이어스 전력 소스(162)는 기판(104) 상에 네거티브 DC 바이어스를 유도하기 위해 기판 지지 받침대(102)에 결합될 수 있다. 게다가, 일부 실시예들에서 처리 동안 네거티브 DC 자체-바이어스가 기판(104)에 형성될 수 있다. 예를 들어, RF 바이어스 전력 소스(162)에 의해 공급되는 RF 전력은 약 2 MHz 내지 약 60 MHz의 주파수 범위를 가질 수 있고, 예를 들어 2 MHz, 13.56 MHz 또는 60 MHz와 같은 비-제한적인 주파수들이 사용될 수 있다. 다른 응용예들에서, 기판 지지 받침대(102)는 접지되거나, 전기적으로 부유하게 (electrically floating) 남을 수 있다. 예를 들어, RF 바이어스 전력이 바람직하지 않을 수 있는 응용예들에 대해 기판(104) 상의 전압을 조정하기 위해 정전 용량 튜너(164)가 기판 지지 받침대에 결합될 수 있다.
회전 가능한 마그네트론 조립체(136)는 타겟(106)의 배면(예를 들어, 소스 분배 플레이트-대향면(132)) 근처에서 위치될 수 있다. 회전 가능한 마그네트론 조립체(136)는 베이스 플레이트(168)에 의해 지지되는 복수의 자석(166)들을 포함한다. 베이스 플레이트(168)는 기판(104)과 챔버(100)의 중심 축선과 일치하는 회전 샤프트(170)에 연결된다. 모터(172)는 마그네트론 조립체(136)를 회전 구동시키도록 회전 샤프트(170)의 상부 단부에 결합될 수 있다. 자석(166)들은 전자들을 포착하고, 국소적인 플라즈마 밀도를 증가시키도록 타겟(106)의 표면에 대체로 평행하고 상기 표면에 근접하게 챔버(100) 내에 자기장을 생성하고, 이는 결과적으로 스퍼터링 속도를 증가시킨다. 자석들(166)은 챔버(100)의 상단 주위에 전자기장을 생성하고, 자석들(166)은 타겟(106)을 보다 균일하게 스퍼터링하기 위해, 처리의 플라즈마 밀도에 영향을 주는 전자기장을 회전시키도록 회전된다. 예를 들어, 회전 샤프트(170)는 분당 약 0 내지 약 150번 회전할 수 있다.
일부 실시예들에서, 챔버(100)는 어댑터(142)의 레지(176)에 연결되는 접지된 바닥 차폐체(174)를 더 포함할 수 있다. 암흑부 차폐체(178)는 바닥 차폐체(174) 상에 지지될 수 있고, 나사들 또는 다른 적합한 방식에 의해 바닥 차폐체(174)에 체결될 수 있다. 바닥 차폐체(174)와 암흑부 차폐체(178) 사이의 금속성 나사 연결은 2개의 차폐체들(174, 178)이 어댑터(142)에 접지되도록 한다. 결과적으로, 어댑터(142)는 밀봉되고 알루미늄 챔버 측벽(108)에 접지된다. 양 차폐체들(174, 178)은 전형적으로 단단한 비-자성 스테인리스 스틸로 형성된다.
바닥 차폐체(174)는 하방으로 연장되고, 일반적으로 일정한 직경을 갖는 일반적으로 관형인 부분(180)을 포함할 수 있다. 바닥 차폐체(174)는 챔버 벽(108) 및 어댑터(142)의 벽들을 따라 하방으로 기판 지지 받침대(102)의 상단면 아래까지 연장되고, 기판 지지 받침대(102)의 상단면에 도달할 때까지 상방으로 복귀한다(예를 들어, 바닥에 u자 형상부(184)를 형성함). 커버 링(186)은, 기판 지지 받침대(102)가 그 하부, 로딩 위치에 있을 때 바닥 차폐체(174)의 상방 연장 내부(188)의 상단에 안착되지만, 스퍼터 증착으로부터 기판 지지 받침대(102)를 보호하도록 그 상부, 증착 위치에 있을 때에는 기판 지지 받침대(102)의 외주 상에 안착된다. 추가 증착 링(도시되지 않음)이 기판(104)의 둘레를 증착으로부터 차폐시키는데 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 자석(190)은 기판 지지 받침대(102)와 타겟(106) 사이에 자기장을 선택적으로 제공하기 위해 챔버(200) 주위에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 자석(190)은 처리 위치에 있을 때, 기판 지지 받침대(102) 바로 위의 영역에서 챔버 벽(108)의 외측 주위에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 자석(190)은 부가적으로 또는 대안적으로 어댑터(142) 근처와 같은 다른 위치들에 배치될 수 있다. 자석(190)은 전자석일 수 있고, 전자석에 의해 발생되는 자기장의 크기를 제어하기 위해 전력 소스(도시되지 않음)에 결합될 수 있다.
따라서, RF 및 DC 전력을 결합하기 위한 장치가 본 명세서에 제공된다. 본 발명의 장치는 유리하게는, 타겟 재료가 기판 상에 균일하게 분배될 수 있도록, 물리적 기상 증착(PVD) 챔버의 타겟에 RF 및 DC 전력을 결합시키는 것을 고려한다. 본 발명의 장치는 약 1 내지 약 500 mTorr 범위의 압력들과 같은 고압 무선 주파수(RF) PVD 응용예들에 유익하다. 그러나, 저압 RF PVD가 또한 본 명세서에 개시된 본 발명의 장치로부터 이점을 취할 수 있다.
전술한 내용은 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 및 추가 실시예들이 본 발명의 기본적인 범주로부터 벗어남이 없이 안출될 수 있다.

Claims (15)

  1. 물리적 기상 증착 챔버 내의 타겟에 RF 에너지를 결합시키는 공급 구조체로서,
    RF 에너지를 수용하기 위한 제1 단부 및 상기 RF 에너지를 타겟에 결합시키기 위해 상기 제1 단부의 맞은편에 있는 제2 단부를 갖는 본체로서, 상기 제1 단부로부터 상기 본체를 통해 상기 제2 단부까지 배치되는 중심 개구를 더 갖는, 상기 본체와,
    상기 제1 단부에서 상기 본체에 결합되는 제1 부재로서, 상기 제1 부재는 상기 본체를 둘러싸고 상기 본체로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 제1 요소 및 RF 전력 소스로부터 RF 에너지를 수용하도록 상기 제1 부재에 배치되는 하나 또는 복수의 단자들을 포함하는, 상기 제1 부재와, 그리고
    상기 타겟에 상기 RF 에너지를 분배하기 위해 상기 본체의 상기 제2 단부에 결합되는 소스 분배 플레이트를 포함하며,
    상기 소스 분배 플레이트는, 상기 소스 분배 플레이트를 관통하여 배치되고 상기 본체의 중심 개구와 정렬되는 구멍을 포함하는
    공급 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본체는 상기 RF 에너지가 상기 소스 분배 플레이트에 실질적으로 균일하게 제공되도록 상기 공급 구조체의 둘레 주위에 상기 RF 에너지를 분배하기에 충분한 길이를 갖는
    공급 구조체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 본체의 길이 대 상기 본체의 외경의 비는 적어도 0.5:1인
    공급 구조체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 부재는,
    상기 제1 요소로부터 연장되는 하나 또는 복수의 외팔보 아암들로서, 각각의 외팔보 아암에 상기 하나 또는 복수의 단자들 중 하나의 단자가 배치되는, 하나 또는 복수의 외팔보 아암들과, 그리고
    상기 제1 요소에 배치되는 하나 또는 복수의 슬롯들을 더 포함하고,
    상기 하나 또는 복수의 슬롯들 중 적어도 하나의 슬롯은 상기 본체와 상기 하나 또는 복수의 단자들 중 적어도 하나의 단자 사이에 배치되어, 상기 하나 또는 복수의 슬롯들 주위에서 상기 적어도 하나의 단자로부터 상기 본체로 에너지를 지향시키는
    공급 구조체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 하나 또는 복수의 외팔보 아암들은,
    2개 또는 그 초과의 외팔보 아암들을 더 포함하고, 상기 2개 또는 그 초과의 외팔보 아암들은 상기 제1 요소 주위에 대칭적으로 배치되는
    공급 구조체.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 하나 또는 복수의 슬롯들은 단일 슬롯으로 이루어지고, 상기 단일 슬롯은 180도 내지 360도 미만의 호 길이를 갖는
    공급 구조체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 하나 또는 복수의 외팔보 아암들은 상기 제1 요소로부터 연장되는 하나의 외팔보 아암으로 이루어지고, 상기 단자는 상기 제1 요소에 대향하는 상기 하나의 외팔보 아암의 단부에 배치되는
    공급 구조체.
  8. 물리적 기상 증착용 장치로서,
    RF 에너지를 제공하기 위한 RF 전력 소스와,
    처리 챔버로서, 상기 처리 챔버 내부에 배치되는 기판 지지부 및 상기 처리 챔버의 내부에서 상기 기판 지지부의 지지면에 대면하여 배치되는 타겟을 갖는 처리 챔버와,
    상기 타겟의 둘레 에지 근처에서 RF 에너지를 분배하도록 상기 처리 챔버의 외부에 배치되고 상기 타겟의 둘레 에지를 따라 상기 타겟의 배면에 결합되는 소스 분배 플레이트와, 그리고
    본체로서, 제1 단부, 상기 제1 단부의 맞은편의 제2 단부, 상기 제1 단부로부터 상기 본체를 통해 상기 제2 단부까지 배치되는 중심 개구, 및 상기 제1 단부에서 상기 본체에 결합되는 제1 부재를 갖는, 본체를 포함하고,
    상기 제1 부재는, 상기 본체를 둘러싸고 상기 본체로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 제1 요소, 및 상기 제1 부재에 배치되는 하나 또는 복수의 단자들을 포함하고, 상기 하나 또는 복수의 단자들 중 적어도 하나는 상기 RF 전력 소스에 결합되며, 그리고
    상기 본체의 상기 제2 단부는 상기 타겟의 맞은편의 상기 소스 분배 플레이트의 제1 측면 상에서 상기 소스 분배 플레이트에 결합되는
    물리적 기상 증착용 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 본체는 상기 RF 에너지가 상기 소스 분배 플레이트에 실질적으로 균일하게 제공되도록 상기 본체의 둘레 주위에 상기 RF 에너지를 분배하기에 충분한 길이를 갖는
    물리적 기상 증착용 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 본체의 길이 대 상기 본체의 외경의 비는 적어도 0.5:1인
    물리적 기상 증착용 장치.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    자석 및 상기 자석을 상기 타겟의 배면 근처에서 회전시키기 위한 샤프트를 포함하는 회전 마그네트론 조립체를 더 포함하고, 상기 샤프트는 상기 타겟으로부터 직교하는 방향으로 연장되는 중심 축선에 대해 동축을 이루고, 상기 샤프트는 상기 본체의 상기 중심 개구와 상기 소스 분배 플레이트를 관통하여 배치되는 대응 구멍을 관통하여 배치되는
    물리적 기상 증착용 장치.
  12. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 부재는,
    상기 제1 요소로부터 연장되는 하나 또는 복수의 외팔보 아암들로서, 상기 하나 또는 복수의 단자들 중 하나의 단자가 상기 하나 또는 복수의 외팔보 아암들 중 각각의 외팔보 아암에 배치되는, 상기 하나 또는 복수의 외팔보 아암들과, 그리고
    상기 제1 요소에 배치되는 하나 또는 복수의 슬롯들을 더 포함하고,
    상기 하나 또는 복수의 슬롯들 중 적어도 하나의 슬롯은 상기 본체와 상기 하나 또는 복수의 단자들 중 적어도 하나의 단자 사이에 배치되어, 상기 하나 또는 복수의 슬롯들 주위에서, 상기 적어도 하나의 단자로부터 상기 본체로 에너지를 지향시키는
    물리적 기상 증착용 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 하나 또는 복수의 외팔보 아암들은,
    2개 또는 그 초과의 외팔보 아암들을 더 포함하고, 상기 2개 또는 그 초과의 외팔보 아암들은 상기 제1 요소 주위에 대칭적으로 배치되는
    물리적 기상 증착용 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 하나 또는 복수의 슬롯들은 단일 슬롯으로 이루어지고, 상기 단일 슬롯은 180도 내지 360도 미만의 호 길이를 갖는
    물리적 기상 증착용 장치.
  15. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    DC 에너지를 제공하기 위한 DC 전력 소스를 더 포함하고, 상기 DC 전력 소스는 상기 제1 부재의 상기 하나 또는 복수의 단자들 중 하나의 단자를 통해 상기 타겟에 결합되는
    물리적 기상 증착용 장치.
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Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010115128A2 (en) * 2009-04-03 2010-10-07 Applied Materials, Inc. High pressure rf-dc sputtering and methods to improve film uniformity and step-coverage of this process
US11615941B2 (en) 2009-05-01 2023-03-28 Advanced Energy Industries, Inc. System, method, and apparatus for controlling ion energy distribution in plasma processing systems
WO2012109104A2 (en) 2011-02-09 2012-08-16 Applied Materials, Inc. Uniformity tuning capable esc grounding kit for rf pvd chamber
US9404174B2 (en) 2011-12-15 2016-08-02 Applied Materials, Inc. Pinned target design for RF capacitive coupled plasma
US8702918B2 (en) 2011-12-15 2014-04-22 Applied Materials, Inc. Apparatus for enabling concentricity of plasma dark space
US9685297B2 (en) 2012-08-28 2017-06-20 Advanced Energy Industries, Inc. Systems and methods for monitoring faults, anomalies, and other characteristics of a switched mode ion energy distribution system
US20140061039A1 (en) * 2012-09-05 2014-03-06 Applied Materials, Inc. Target cooling for physical vapor deposition (pvd) processing systems
CN103849848B (zh) * 2012-11-28 2016-08-31 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 物理气相沉积装置
EP3066679B1 (en) * 2013-11-05 2020-04-15 Applied Materials, Inc. Radio frequency (rf) - sputter deposition source, deposition apparatus and method of assembling thereof
US9960021B2 (en) * 2013-12-18 2018-05-01 Applied Materials, Inc. Physical vapor deposition (PVD) target having low friction pads
KR102311740B1 (ko) * 2016-03-05 2021-10-08 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 물리 기상 증착 프로세스들에서 이온 프랙션을 제어하기 위한 방법들 및 장치
US10622214B2 (en) 2017-05-25 2020-04-14 Applied Materials, Inc. Tungsten defluorination by high pressure treatment
KR102405723B1 (ko) 2017-08-18 2022-06-07 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 고압 및 고온 어닐링 챔버
US10276411B2 (en) 2017-08-18 2019-04-30 Applied Materials, Inc. High pressure and high temperature anneal chamber
CN111357090B (zh) 2017-11-11 2024-01-05 微材料有限责任公司 用于高压处理腔室的气体输送系统
TWI792598B (zh) 2017-11-17 2023-02-11 新加坡商Aes 全球公司 用於在空間域和時間域上控制基板上的電漿處理之系統和方法，及相關的電腦可讀取媒體
KR20200075892A (ko) 2017-11-17 2020-06-26 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 고압 처리 시스템을 위한 컨덴서 시스템
WO2019099937A1 (en) 2017-11-17 2019-05-23 Advanced Energy Industries, Inc. Improved application of modulating supplies in a plasma processing system
EP3711080B1 (en) 2017-11-17 2023-06-21 AES Global Holdings, Pte. Ltd. Synchronized pulsing of plasma processing source and substrate bias
KR20230079236A (ko) 2018-03-09 2023-06-05 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 금속 함유 재료들을 위한 고압 어닐링 프로세스
US10950429B2 (en) * 2018-05-08 2021-03-16 Applied Materials, Inc. Methods of forming amorphous carbon hard mask layers and hard mask layers formed therefrom
US10748783B2 (en) 2018-07-25 2020-08-18 Applied Materials, Inc. Gas delivery module
WO2020117462A1 (en) 2018-12-07 2020-06-11 Applied Materials, Inc. Semiconductor processing system
TW202109611A (zh) 2019-07-12 2021-03-01 新加坡商Ａｅｓ全球公司 具有單一控制開關之偏壓供應器
US11901222B2 (en) 2020-02-17 2024-02-13 Applied Materials, Inc. Multi-step process for flowable gap-fill film
TWI787823B (zh) * 2021-05-17 2022-12-21 天虹科技股份有限公司 可減少微塵的基板處理腔室及其遮擋機構
US11942309B2 (en) 2022-01-26 2024-03-26 Advanced Energy Industries, Inc. Bias supply with resonant switching
US11670487B1 (en) 2022-01-26 2023-06-06 Advanced Energy Industries, Inc. Bias supply control and data processing
US11978613B2 (en) 2022-09-01 2024-05-07 Advanced Energy Industries, Inc. Transition control in a bias supply

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001220671A (ja) 1999-12-02 2001-08-14 Anelva Corp スパッタ成膜応用のためのプラズマ処理装置
JP2002363740A (ja) 2001-06-01 2002-12-18 Anelva Corp スパッタ成膜応用のためのプラズマ処理装置
WO2010045037A2 (en) 2008-10-17 2010-04-22 Applied Materials, Inc. Physical vapor deposition reactor with circularly symmetric rf feed and dc feed to the sputter target

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01309965A (ja) 1988-06-08 1989-12-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd マグネトロンスパッタ装置
US5482610A (en) * 1991-11-14 1996-01-09 Leybold Aktiengesellschaft Cathode for coating a substrate
US6451177B1 (en) 2000-01-21 2002-09-17 Applied Materials, Inc. Vault shaped target and magnetron operable in two sputtering modes
EP1254970A1 (de) * 2001-05-03 2002-11-06 Unaxis Balzers Aktiengesellschaft Magnetronsputterquelle mit mehrteiligem Target
US7504006B2 (en) 2002-08-01 2009-03-17 Applied Materials, Inc. Self-ionized and capacitively-coupled plasma for sputtering and resputtering
US7179351B1 (en) 2003-12-15 2007-02-20 Novellus Systems, Inc. Methods and apparatus for magnetron sputtering
US7820020B2 (en) 2005-02-03 2010-10-26 Applied Materials, Inc. Apparatus for plasma-enhanced physical vapor deposition of copper with RF source power applied through the workpiece with a lighter-than-copper carrier gas
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
US9834840B2 (en) * 2010-05-14 2017-12-05 Applied Materials, Inc. Process kit shield for improved particle reduction
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

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001220671A (ja) 1999-12-02 2001-08-14 Anelva Corp スパッタ成膜応用のためのプラズマ処理装置
JP2002363740A (ja) 2001-06-01 2002-12-18 Anelva Corp スパッタ成膜応用のためのプラズマ処理装置
WO2010045037A2 (en) 2008-10-17 2010-04-22 Applied Materials, Inc. Physical vapor deposition reactor with circularly symmetric rf feed and dc feed to the sputter target

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Publication number Publication date
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CN102859029B (zh) 2014-08-06
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