KR101824517B1 - 기판 프로세싱 챔버들에서 사용하기 위한 콜리메이터 - Google Patents
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Abstract
기판 프로세싱 챔버들에서 사용하기 위한 콜리메이터들의 실시예들이 본원에서 제공된다. 일부 실시예들에서, 콜리메이터는, 중앙 구역, 주변 구역, 및 중앙 구역과 주변 구역 사이에 배치된 천이 구역을 갖는 바디; 중앙 구역에서의 제 1 종횡비를 갖는 제 1 복수의 애퍼처들; 주변 구역에서의 제 1 종횡비보다 더 작은 제 2 종횡비를 갖는 제 2 복수의 애퍼처들; 및 천이 구역에서의 제 3 복수의 애퍼처들을 포함하며, 제 3 복수의 애퍼처들은, 천이 구역이 중앙 구역을 둘러싸는 원뿔형 형상을 형성하도록, 커팅된다.
Description
[0001] 본 개시의 실시예들은 일반적으로, 반도체 제조 시스템들에서 사용되는 기판 프로세싱 챔버들에 관한 것이다.
[0002] 서브미크론 및 더 작은 피처들을 신뢰가능하게 생성하는 것은 반도체 디바이스들의 VLSI(very large scale integration) 및 ULSI(ultra large scale integration)의 다음 세대에 대한 기술적 난제이다. 그러나, 회로 기술의 소형화가 계속됨에 따라, VLSI 및 ULSI 기술에서의 배선들의 축소되는 치수들이 프로세싱 능력들에 대한 부가적인 요구들을 제기하였다. 예컨대, 다음 세대의 디바이스들에 대해 회로 밀도들이 증가됨에 따라, 배선들, 예컨대 비아들, 트렌치들, 콘택들, 게이트 구조들, 및 다른 피쳐들, 뿐만 아니라, 그들 사이의 유전체 재료들의 폭들이 감소되지만, 유전체 층들의 두께는 실질적으로 일정하게 유지되어, 그 결과, 피처들의 종횡비들이 증가되었다.
[0003] PVD(physical vapor deposition)로 또한 알려진 스퍼터링은 집적 회로들에서 금속성 피처들을 형성하는 통상적으로-사용되는 방법이다. 스퍼터링은 기판 상에 재료 층을 증착한다. 타겟과 같은 소스 재료는 전기장에 의해 강하게 가속된 이온들에 의해 충격된다. 충격은 타겟으로부터 재료를 방출하고, 그 후에, 재료는 기판 상에 증착된다. 증착 동안에, 방출된 입자들은, 대체로 기판 표면에 대해 직교하는 방향보다는 가변하는 방향들로 이동하여, 기판에서 높은 종횡비 피처들의 코너들 상에 형성되는 오버행잉 구조(overhanging structure)들을 초래할 수 있다. 오버행은 바람직하지 않게, 증착된 재료 내에 형성되는 홀들 또는 보이드들을 초래하여, 형성된 피처의 약화된 전기 전도율을 초래할 수 있다. 더 높은 종횡비의 기하형상들은 보이드들 없이 충전하는 것이 더 어렵다.
[0004] 기판 표면에 도달하는 이온 프랙션 또는 이온 밀도를 특정한 범위로 제어하는 것은, 금속 층 증착 프로세스 동안에 바닥 및 측벽 커버리지를 개선할 수 있다(그리고 오버행 문제를 감소시킬 수 있다). 일 예에서, 타겟으로부터 축출된 입자들은, 피처 내로의 입자들의 더 수직적인 궤적을 제공하는 것을 용이하게 하기 위해 콜리메이터와 같은 프로세스 툴을 통해 제어될 수 있다. 콜리메이터는, 비-수직으로 이동하는 입자들을 필터링하기 위해 타겟과 기판 사이에 비교적 길고, 곧고, 좁은 통로들을 제공하며, 그러한 비-수직으로 이동하는 입자들은 콜리메이터의 통로들에 충돌하여 달라붙는다.
[0005] 주어진 콜리메이터에 의해 달성되는 필터링의 실제 양은 콜리메이터를 통한 애퍼처들의 종횡비에 적어도 부분적으로 의존한다. 그에 따라, 기판에 수직으로 접근하는 경로 상에서 이동하는 입자들은 콜리메이터를 통과하여 기판 상에 증착되며, 이는 높은 종횡비 피처들의 바닥의 커버리지를 개선한다. 그러나, 전형적으로 전체적으로 육각형 형상을 갖는 종래 기술의 콜리메이터들의 사용으로 인해 특정한 문제들이 존재한다. 불행히도, 종래 기술의 콜리메이터를 갖는 PVD 챔버들은 육각형 콜리메이터의 코너들의 섀도잉으로 인해 기판의 에지 근처에 6-포인트 증착(six-point deposition)을 남긴다.
[0006] 따라서, 본 발명자들은 개선된 증착 균일성을 갖는 장치의 개선된 실시예들을 제공하였다.
[0007] 기판 프로세싱 챔버들에서 사용하기 위한 콜리메이터들의 실시예들이 본원에서 제공된다. 일부 실시예들에서, 콜리메이터는, 중앙 구역, 주변 구역, 및 중앙 구역과 주변 구역 사이에 배치된 천이 구역을 갖는 바디; 중앙 구역에서의 제 1 종횡비를 갖는 제 1 복수의 애퍼처들; 주변 구역에서의 제 1 종횡비보다 더 작은 제 2 종횡비를 갖는 제 2 복수의 애퍼처들; 및 천이 구역에서의 제 3 복수의 애퍼처들을 포함하며, 여기에서, 제 3 복수의 애퍼처들은, 천이 구역이 중앙 구역을 둘러싸는 원뿔형 형상을 형성하도록, 커팅된다.
[0008] 일부 실시예들에서, 기판 프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 콜리메이터는, 중앙 구역, 주변 구역, 및 중앙 구역과 주변 구역 사이에 배치된 천이 구역을 갖는 바디; 중앙 구역에서의 제 1 종횡비를 갖는 제 1 복수의 애퍼처들; 주변 구역에서의 제 1 종횡비보다 더 작은 제 2 종횡비를 갖는 제 2 복수의 애퍼처들; 및 천이 구역에서의 제 3 복수의 애퍼처들을 포함하며, 여기에서, 제 3 복수의 애퍼처들은, 천이 구역이 중앙 구역을 둘러싸는 원뿔형 형상을 형성하도록, 커팅되고, 여기에서, 제 1 복수의 애퍼처들, 제 2 복수의 애퍼처들, 및 제 3 복수의 애퍼처들은 텍스처링되고, 여기에서, 제 1 복수의 애퍼처들, 제 2 복수의 애퍼처들, 및 제 3 복수의 애퍼처들의 상부 부분들은 챔퍼(chamfer)를 포함한다.
[0009] 일부 실시예들에서, 프로세스 챔버는, 내측 볼륨을 정의하는 챔버 바디; 내측 볼륨의 상부 부분에 배치된 스퍼터링 타겟; 스퍼터링 타겟 아래에 배치된 기판 지지부; 및 내측 볼륨에서 기판 지지부와 스퍼터링 타겟 사이에 배치된 콜리메이터를 포함하며, 여기에서, 콜리메이터는, 중앙 구역, 주변 구역, 및 중앙 구역과 주변 구역 사이에 배치된 천이 구역을 갖는 바디; 중앙 구역에서의 제 1 종횡비를 갖는 제 1 복수의 애퍼처들; 주변 구역에서의 제 1 종횡비보다 더 작은 제 2 종횡비를 갖는 제 2 복수의 애퍼처들; 및 천이 구역에서의 제 3 복수의 애퍼처들을 포함하며, 여기에서, 제 3 복수의 애퍼처들은, 천이 구역이 중앙 구역을 둘러싸는 원뿔형 형상을 형성하도록, 커팅된다.
[0010] 본 개시의 다른 그리고 추가적인 실시예들은 아래에서 설명된다.
[0011] 위에서 간략하게 요약되고 아래에서 더 상세히 논의되는 본 개시의 실시예들은, 첨부된 도면들에서 도시된 본 개시의 예시적인 실시예들을 참조하여 이해될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시의 단지 전형적인 실시예들만을 예시하고 있으므로, 범위를 제한하는 것으로 고려되지 않아야 하며, 이는, 본 개시가 다른 동등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0012] 도 1은, 본 개시의 일부 실시예들에 따른 프로세스 챔버의 단순화된 개략적인 측면 단면도를 도시한다.
[0013] 도 2는, 본 개시의 일부 실시예들에 따른 콜리메이터의 저면/측면 등각도를 도시한다.
[0014] 도 3은, 본 개시의 일부 실시예들에 따른 콜리메이터의 상면도를 도시한다.
[0015] 도 4는, 도 2의 콜리메이터의 측면 단면도를 도시한다.
[0016] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지시하기 위해 가능한 경우에 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 도면들은 실척대로 도시된 것이 아니고, 명료성을 위해 단순화될 수 있다. 일부 실시예들의 엘리먼트들 및 피처들이 추가적인 설명 없이 다른 실시예들에 유익하게 포함될 수 있다.
[0012] 도 1은, 본 개시의 일부 실시예들에 따른 프로세스 챔버의 단순화된 개략적인 측면 단면도를 도시한다.
[0013] 도 2는, 본 개시의 일부 실시예들에 따른 콜리메이터의 저면/측면 등각도를 도시한다.
[0014] 도 3은, 본 개시의 일부 실시예들에 따른 콜리메이터의 상면도를 도시한다.
[0015] 도 4는, 도 2의 콜리메이터의 측면 단면도를 도시한다.
[0016] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지시하기 위해 가능한 경우에 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 도면들은 실척대로 도시된 것이 아니고, 명료성을 위해 단순화될 수 있다. 일부 실시예들의 엘리먼트들 및 피처들이 추가적인 설명 없이 다른 실시예들에 유익하게 포함될 수 있다.
[0017] 반도체 기판들의 마이크로전자 디바이스 제작을 위해 사용되는 것들과 같은 콜리메이터들의 실시예들이 본원에서 제공된다. 본원에서 개시되는 바와 같은 콜리메이터들은 유리하게, 프로세싱될 기판에 걸친 증착 균일성을 개선한다.
[0018] 본 개시의 실시예들은 물리 기상 증착(PVD) 챔버에 대하여 본원에서 예시적으로 설명된다. 그러나, 본 발명의 콜리메이터는 일반적으로, 비-수직적으로 이동하는 입자들을 필터링하기 위해 임의의 기판 프로세싱 챔버에서 사용될 수 있다. 도 1은, 본 개시의 실시예들에 따른, 재료들을 스퍼터 증착하는데 적합하고, 내부에 배치된 콜리메이터(110)를 갖는 프로세싱 챔버(100)(예컨대, PVD 챔버)를 예시한다. 본 개시로부터 이익을 얻도록 적응될 수 있는 적합한 PVD 챔버들의 예시적인 예들은, ALPS® Plus 및 SIP ENCORE® PVD 프로세싱 챔버들을 포함하며, 이들 양자 모두는 캘리포니아, 산타 클라라의 어플라이드, 머티어리얼스, 인코포레이티드로부터 상업적으로 입수가능하다. 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드, 뿐만 아니라, 다른 제조자들로부터 입수가능한 다른 프로세싱 챔버들이 또한, 본원에서 설명되는 실시예들에 따라 적응될 수 있다.
[0019] 챔버(100)는 내측 볼륨(106)을 정의하는 챔버 바디(105)를 갖는다. 챔버 바디(105)는 접지된 챔버 벽(150) 및 접지된 챔버 벽(150) 위에 배치된 접지된 전도성 어댑터(144)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 프로세싱 챔버(100)는 하부 실드(180), 상부 실드(186), 및 콜리메이터(110)를 가진 프로세스 키트(140)를 포함한다. 프로세싱 챔버(100)는 또한, 스퍼터링 표면(145)을 갖는 타겟(142)과 같은 스퍼터링 소스, 및 주변 에지(153)를 갖는, 기판(154)을 위에 수용하기 위한 기판 지지부(152)를 포함한다. 기판 지지부(152)는 접지된 챔버 벽(150) 내에 배치될 수 있다.
[0020] 타겟(142)은 유전체 아이솔레이터(146)를 통해 접지된 전도성 어댑터(144)에 의해 지지된다. 타겟(142)은 스퍼터링 동안에 기판(154)의 표면 상에 증착될 재료를 포함하고, 기판(154)에 형성된 높은 종횡비 피처들에서 시드 층으로서 증착하기 위한 구리를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 종횡비라는 용어는 엘리먼트의 높이, 길이 또는 깊이 대 엘리먼트의 폭의 비율을 지칭한다. 일부 실시예들에서, 타겟(142)은 또한, 구리와 같은 스퍼터링 가능한 재료의 금속성 표면 층과, 알루미늄과 같은 구조적 재료의 배킹 층의 본딩된 복합체를 포함할 수 있다.
[0021] 일부 실시예들에서, 기판 지지부(152)는 스퍼터 코팅될 높은 종횡비 피처들을 갖는 기판(154)을 지지하고, 그러한 기판 지지부(152)의 바닥들은 타겟(142)의 주 표면에 대향하는 평면에 있다. 기판 지지부(152)는, 대체로 타겟(142)의 스퍼터링 표면에 대해 평행하게 배치된 평탄한 기판-수용 표면을 갖는다. 기판 지지부(152)는, 기판(154)이 프로세싱 챔버(100)의 하부 부분에서의 로드 락 밸브(미도시)를 통해 기판 지지부(152) 상으로 이송되게 허용하기 위해, 바닥부 챔버 벽(160)에 연결된 벨로즈(158)를 통해 수직으로 이동가능할 수 있다. 그 후에, 기판 지지부는 도시된 바와 같이 증착 위치로 상승될 수 있다.
[0022] 일부 실시예들에서, 프로세싱 가스는 가스 소스(162)로부터 질량 유동 제어기(164)를 통해 프로세싱 챔버(100)의 하부 부분 내로 공급될 수 있다. 프로세싱 챔버(100)에 커플링된 제어가능한 직류(DC) 전력 소스(148)는 네거티브 전압 또는 바이어스를 타겟(142)에 인가하기 위해 사용될 수 있다. 무선 주파수(RF) 전력 소스(156)는 기판(154) 상에 DC 자기-바이어스를 유도하기 위해 기판 지지부(152)에 커플링될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 지지부(152)는 접지될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 지지부(152)는 대안적으로, 전기적으로 플로팅될 수 있다.
[0023] 일부 실시예들에서, 마그네트론(170)이 타겟(142) 위에 위치된다. 마그네트론(170)은 샤프트(176)에 연결된 베이스 플레이트(174)에 의해 지지되는 복수의 자석들(172)을 포함할 수 있고, 그러한 샤프트(176)는 프로세싱 챔버(100) 및 기판(154)의 중심 축과 축방향으로 정렬될 수 있다. 자석들(172)은, 이온들의 상당한 플럭스가 타겟(142)을 스트라이킹하도록 플라즈마를 생성하기 위해, 타겟(142)의 전방 면 근처에서 프로세싱 챔버(100) 내에 자기장을 생성하여, 타겟 재료의 스퍼터 방출을 야기한다. 자석들(172)은 타겟(142)의 표면에 걸쳐 자기장의 균일성을 증가시키기 위해 샤프트(176)를 중심으로 회전될 수 있다.
[0024] 일부 실시예들에서, 프로세싱 챔버(100)는, 챔버 벽(150)에 의해 지지되고 챔버 벽(150)에 전기적으로 커플링된 지지 플랜지(182)를 갖는 접지된 하부 실드(180)를 포함할 수 있다. 상부 실드(186)는 전도성 어댑터(144)의 플랜지(184)에 의해 지지되고 그러한 전도성 어댑터(144)의 플랜지(184)에 전기적으로 커플링된다. 상부 실드(186) 및 하부 실드(180)는 전도성 어댑터(144) 및 챔버 벽(150)과 마찬가지로 전기적으로 커플링된다. 일부 실시예들에서, 상부 실드(186) 및 하부 실드(180) 양자 모두는 스테인리스 스틸로 구성된다. 일부 실시예들에서, 프로세싱 챔버(100)는 상부 실드(186)에 커플링된 중간 실드(미도시)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상부 실드(186) 및 하부 실드(180)는 프로세싱 챔버(100) 내에서 전기적으로 플로팅될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상부 실드(186) 및 하부 실드(180)는 대안적으로, 전기 전력 소스에 커플링될 수 있다.
[0025] 일부 실시예들에서, 상부 실드(186)는, 상부 실드(186)와 타겟(142) 사이의 좁은 갭(188)과 함께 타겟(142)의 환상 측 리세스에 밀접하게 피팅되는 상부 부분를 가질 수 있으며, 그러한 좁은 갭(188)은 플라즈마가 유전체 아이솔레이터(146)에 침투하고 그러한 유전체 아이솔레이터(146)를 스퍼터 코팅하는 것을 방지할 정도로 충분히 좁다. 상부 실드(186)는 또한, 하방으로 돌출된 팁(190)을 포함할 수 있고, 그러한 하방으로 돌출된 팁(190)은 스퍼터 증착된 재료에 의한 하부 실드(180) 및 상부 실드(186)의 본딩을 방지하기 위해 하부 실드(180)와 상부 실드(186) 사이의 인터페이스를 커버한다.
[0026] 일부 실시예들에서, 하부 실드(180)는 하방으로 원통형 외측 밴드(196)로 연장될 수 있고, 그러한 원통형 외측 밴드(196)는 일반적으로, 챔버 벽(150)을 따라 기판 지지부(152)의 상단 표면 아래로 연장된다. 하부 실드(180)는 원통형 외측 밴드(196)로부터 방사상 내측으로 연장되는 베이스 플레이트(198)를 가질 수 있다. 베이스 플레이트(198)는 기판 지지부(152)의 둘레를 둘러싸는, 상방으로 연장되는 원통형 내측 밴드(103)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 커버 링(102)은, 기판 지지부(152)가 하부의 로딩 위치에 있는 경우에 원통형 내측 밴드(103)의 상단 상에 놓이고, 기판 지지부가 상부의 증착 위치에 있는 경우에 기판 지지부(152)를 스퍼터 증착으로부터 보호하기 위해 기판 지지부(152)의 외측 주변부 상에 놓인다.
[0027] 하부 실드(180)는, 기판 지지부(152)를 향하는, 타겟(142)의 스퍼터링 표면(145)을 둘러싸고, 또한, 기판 지지부(152)의 주변 벽을 둘러싼다. 하부 실드(180)는 또한, 타겟(142)의 스퍼터링 표면(145)으로부터 비롯되는 스퍼터링된 증착물(sputtered deposit)들이 하부 실드(180) 뒤의 표면들 및 컴포넌트들 상으로 증착되는 것을 감소시키기 위해, 프로세싱 챔버(100)의 챔버 벽(150)을 커버하고 섀도잉한다. 예컨대, 하부 실드(180)는, 기판 지지부(152)의 표면들, 기판(154)의 부분들, 챔버 벽(150), 및 프로세싱 챔버(100)의 바닥 벽(160)을 보호할 수 있다.
[0028] 일부 실시예들에서, 타겟(142)과 기판 지지부(152) 사이에 콜리메이터(110)를 위치시킴으로써, 방향성 스퍼터링이 달성될 수 있다. 콜리메이터(110)는 상부 실드(186)에 기계적으로 그리고 전기적으로 커플링될 수 있다. 일부 실시예들에서, 콜리메이터(110)는, 프로세싱 챔버(100)에서 더 아래에 위치되는 중간 실드(미도시)에 커플링될 수 있다. 일부 실시예들에서, 콜리메이터(110)는 상부 실드(186)에 대해 일체형(integral)일 수 있다. 일부 실시예들에서, 콜리메이터(110)는 상부 실드(186)에 용접된다. 일부 실시예들에서, 콜리메이터(110)는 프로세싱 챔버(100) 내에서 전기적으로 플로팅될 수 있다. 일부 실시예들에서, 콜리메이터(110)는 전기 전력 소스에 커플링될 수 있다. 콜리메이터(110)는, 챔버 내에서 가스 및/또는 재료 플럭스를 지향시키기 위한 복수의 애퍼처들(128)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 애퍼처들(128)은, 도 2 내지 도 4에서 예시된 바와 같이, 육각형 형상을 가질 수 있다.
[0029] 도 2는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 콜리메이터(110)의 등각도이다. 도 3은 도 1의 프로세싱 챔버(100)에 배치될 수 있는 콜리메이터(110)의 평면 상면도이다. 일부 실시예들에서, 콜리메이터(110)는, 조밀 배열(close-packed arrangement)로 애퍼처들(128)을 분리하는 벽들(126)을 갖는 대체로 허니콤(honeycomb) 구조를 갖는다. 애퍼처들(128)의 종횡비는, 애퍼처(128)의 깊이(특정 위치에서의 콜리메이터의 길이와 동등함)를 애퍼처(128)의 폭(129)으로 나눈 것으로서 정의될 수 있다. 일부 실시예들에서, 벽들(126)의 두께는 약 0.06 인치 내지 약 0.18 인치이다. 일부 실시예들에서, 벽들(126)의 두께는 약 0.12 인치 내지 약 0.15 인치이다. 일부 실시예들에서, 애퍼처들(128) 각각을 한정하는 원(305)은 1.5 인치의 직경을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 콜리메이터(110)는, 알루미늄, 구리 및 스테인리스 스틸로부터 선택되는 재료로 구성된다.
[0030] 콜리메이터(110)의 허니콤 구조는, 콜리메이터(110)를 통과하는 이온들의 유동 경로, 이온 프랙션, 및 이온 궤도 거동을 최적화하기 위한 통합된 플럭스 옵티마이저(integrated flux optimizer)(310)의 역할을 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 실드 부분(202)에 인접하는 벽들(126)은 챔퍼(chamfer)(350) 및 반경(radius)을 갖는다. 콜리메이터(110)의 실드 부분(202)은 프로세싱 챔버(100)에 콜리메이터(110)를 설치하는 것을 도울 수 있다.
[0031] 일부 실시예들에서, 콜리메이터(110)는 알루미늄의 단일 매스(mass)로부터 머시닝될 수 있다. 콜리메이터(110)는 선택적으로 코팅 또는 양극산화될 수 있다. 대안적으로, 콜리메이터(110)는 프로세싱 환경과 양립가능한 다른 재료들로 제조될 수 있으며, 또한, 하나 또는 그 초과의 섹션들로 구성될 수 있다. 대안적으로, 실드 부분(202) 및 통합된 플럭스 옵티마이저(310)는, 분리된 피스들로서 형성되며, 용접과 같은 적합한 부착 수단을 사용하여 함께 커플링된다. 일부 실시예들에서, 콜리메이터(110)의 벽들(126)은, 벽들(126)로의 고 응력 막들(예를 들어, 구리 합금들)의 접착을 개선하기 위해 텍스처링(textured)(예를 들어, 비드 블라스팅(bead blasted)) 될 수 있다.
[0032] 일부 실시예들에서, 콜리메이터(110)는, 콜리메이터(110)를 통과하는 이온들의 방향을 제어하기 위해 바이폴라 모드로 전기적으로 바이어싱될 수 있다. 예컨대, 콜리메이터(110)를 바이어싱하기 위해 콜리메이터(110)에 교번하는 펄스형(alternating pulsed)의 양 또는 음 전압을 제공하도록, 제어가능한 직류(DC) 또는 AC 콜리메이터 전력 소스(전력 소스(390))가 콜리메이터(110)에 커플링될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전력 소스(390)는 DC 전력 소스이다.
[0033] 콜리메이터(110)는, 기판(154)에 대해 거의 직각(normal)의, 미리 결정된 각도를 초과하는 각도들에서, 타겟(142)으로부터의 재료로부터 방출되는 이온들 및 뉴트럴(neutral)들을 트랩하기 위한 필터의 기능을 한다. 콜리메이터(118)의 애퍼처들(128)은, 타겟(142)으로부터의 재료의 중심 또는 주변 구역으로부터 방출되는 상이한 백분율의 이온들이 콜리메이터(110)를 통과하는 것을 허용하기 위해, 콜리메이터(110)의 폭에 걸쳐서 종횡비 변화를 가질 수 있다. 결과적으로, 기판(154)의 중심 구역들 및 주변 구역들 상에 증착되는 이온들의 도달 각도 및 이온들의 수 양자 모두가 조정 및 제어된다. 따라서, 기판(154)의 표면에 걸쳐서 재료가 더 균일하게 스퍼터 증착될 수 있다. 부가적으로, 높은 종횡비 피처들, 특히, 기판(154)의 주변부 근처에 위치되는 높은 종횡비 비아들 및 트렌치들의 바닥 및 측벽들 상에, 재료가 더 균일하게 증착될 수 있다.
[0034] 도 4는 도 2에 도시된 콜리메이터(110)의 단면도이다. 콜리메이터(110)는 바디(218)를 포함하며, 바디(218)는 약 2.5:1 내지 약 3.3:1과 같은 높은 종횡비를 갖는 제 1 복수의 애퍼처들을 가지는 중앙 구역(220)을 갖는다. 일부 실시예들에서, 중앙 구역 내의 제 1 복수의 애퍼처들은 약 3.3:1의 종횡비를 갖는다. 주변 구역(240)에서는 콜리메이터(110)의 제 2 복수의 애퍼처들의 종횡비가 감소된다. 일부 실시예들에서, 주변 구역(240)에서의 제 2 복수의 애퍼처들은 약 1:1의 종횡비를 갖는다. 더 높은 종횡비는 콜리메이터(110)의 중앙 구역(220)에서의 더 많은 애퍼처들을 허용한다. 일부 실시예들에서, 예컨대, 중앙 구역(220)은 61개의 애퍼처들을 포함한다.
[0035] 일부 실시예들에서, 콜리메이터(110)의 방사상 애퍼처 감소는, 중앙 구역(220)과 주변 구역(240) 사이에 배치되는 천이 구역(transitional region)(260)을 제공함으로써 달성된다. 제 3 복수의 애퍼처들은, 미리 결정된 각도를 따라 컷팅되며, 그에 따라, 천이 구역(260)은 제 1 복수의 애퍼처들을 둘러싸는 원뿔형 형상을 형성한다. 일부 실시예들에서, 미리 결정된 각도는 15° 내지 45°일 수 있다. 천이 구역은 유리하게는, 중앙 구역(220)에서 애퍼처들의 원형 프로파일(280)을 제공하며, 이는 통상의 육각형 콜리메이터의 코너들에 의해 야기되는 섀도잉으로 인한, 기판(154)의 에지 근처에서의 6-포인트 증착을 극복한다.
[0036] 애퍼처들(128)의 벽들(126)의 상부 부분들은, 애퍼처들(128)이 스퍼터링된 재료에 의해 클로깅(clog)되는 레이트를 감소시키기 위한 챔퍼(406)를 갖는다. 챔퍼(406)는 애퍼처(128) 내로 미리 결정된 거리(402) 만큼 연장되며, 미리 결정된 각도(404)로 형성된다. 일부 실시예들에서, 미리 결정된 거리(402)는 약 0.15 인치 내지 약 1 인치이고, 미리 결정된 각도는 약 2.5° 내지 약 15°이다. 일부 실시예들에서, 미리 결정된 거리(402) 및 미리 결정된 각도(404)는, 각각, 약 0.15 인치 및 15°이다. 일부 실시예들에서, 미리 결정된 거리(402) 및 미리 결정된 각도(404)는, 각각, 약 1 인치 및 2.5° 이다.
[0037] 이와 같이, 냉각된 프로세스 툴 어댑터 및 이를 사용하는 프로세스 챔버들의 실시예들이 본원에서 개시되었다. 냉각된 프로세스 툴 어댑터는 유리하게는, 프로세스 챔버에서 프로세스 툴을 지지하면서, 사용 동안에 생성되는 프로세스 툴로부터의 열을 제거하는 것을 용이하게 한다.
[0038] 전술한 바가 본 개시의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시의 다른 그리고 추가적인 실시예들이 본 개시의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 안출될 수 있다.
Claims (20)
- 기판 프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 콜리메이터(collimator)로서,
중앙 구역, 주변 구역, 및 상기 중앙 구역과 상기 주변 구역 사이에 배치된 천이(transitional) 구역을 갖는 바디(body);
제 1 종횡비(aspect ratio)를 갖는, 상기 중앙 구역의 복수의 제 1 애퍼처(aperture);
상기 제 1 종횡비보다 더 작은 제 2 종횡비를 갖는, 상기 주변 구역의 복수의 제 2 애퍼처; 및
상기 천이 구역의 복수의 제 3 애퍼처 - 상기 복수의 제 3 애퍼처는, 상기 천이 구역이 상기 중앙 구역을 둘러싸는 원뿔형 형상을 형성하도록, 커팅(cut)됨 - ;를 포함하며,
상기 중앙 구역은 상기 천이 구역에 의해 형성되는 원형 에지를 갖는,
콜리메이터. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 애퍼처, 상기 복수의 제 2 애퍼처, 및 상기 복수의 제 3 애퍼처는 텍스처링되는(textured),
콜리메이터. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 제 3 애퍼처는 15° 내지 45°의 미리 결정된 각도로 커팅되는,
콜리메이터. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 애퍼처는 61개의 애퍼처를 포함하는,
콜리메이터. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 애퍼처, 상기 복수의 제 2 애퍼처, 및 상기 복수의 제 3 애퍼처의 상부 부분은 챔퍼(chamfer)를 포함하는,
콜리메이터. - 제 5 항에 있어서,
상기 챔퍼는 2.5°이며 1 인치의 길이를 갖는,
콜리메이터. - 제 5 항에 있어서,
상기 챔퍼는 15°이며 0.15 인치의 길이를 갖는,
콜리메이터. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 애퍼처의 종횡비는 3.3:1인,
콜리메이터. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 애퍼처, 상기 복수의 제 2 애퍼처, 및 상기 복수의 제 3 애퍼처 각각은 육각형인,
콜리메이터. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 애퍼처 각각에 외접(circumscribing)하는 원은 1.5 인치의 직경을 갖는,
콜리메이터. - 기판 프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 콜리메이터로서,
중앙 구역, 주변 구역, 및 상기 중앙 구역과 상기 주변 구역 사이에 배치된 천이 구역을 갖는 바디;
제 1 종횡비를 갖는, 상기 중앙 구역의 복수의 제 1 애퍼처;
상기 제 1 종횡비보다 더 작은 제 2 종횡비를 갖는, 상기 주변 구역의 복수의 제 2 애퍼처; 및
상기 천이 구역의 복수의 제 3 애퍼처 - 상기 복수의 제 3 애퍼처는, 상기 천이 구역이 상기 중앙 구역을 둘러싸는 원뿔형 형상을 형성하도록, 커팅됨 - ;를 포함하며,
상기 복수의 제 1 애퍼처, 상기 복수의 제 2 애퍼처, 및 상기 복수의 제 3 애퍼처는 텍스처링되며,
상기 복수의 제 1 애퍼처, 상기 복수의 제 2 애퍼처, 및 상기 복수의 제 3 애퍼처의 상부 부분은 챔퍼를 포함하며,
상기 중앙 구역은 상기 천이 구역에 의해 형성되는 원형 에지를 갖는,
콜리메이터. - 제 11 항에 있어서,
상기 복수의 제 3 애퍼처는 15° 내지 45°의 미리 결정된 각도로 커팅되는,
콜리메이터. - 제 11 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 애퍼처는 61개의 애퍼처를 포함하는,
콜리메이터. - 제 11 항에 있어서,
상기 챔퍼는 2.5°이며 1 인치의 길이를 갖는,
콜리메이터. - 제 11 항에 있어서,
상기 챔퍼는 15°이며 0.15 인치의 길이를 갖는,
콜리메이터. - 제 11 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 애퍼처의 종횡비는 3.3:1인,
콜리메이터. - 제 11 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 애퍼처, 상기 복수의 제 2 애퍼처, 및 상기 복수의 제 3 애퍼처 각각은 육각형인,
콜리메이터. - 제 11 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 애퍼처 각각에 외접하는 원은 1.5 인치의 직경을 갖는,
콜리메이터. - 기판 프로세싱 챔버로서,
내측 볼륨을 형성하는 챔버 바디;
상기 내측 볼륨의 상부 부분에 배치된 스퍼터링 타겟;
상기 스퍼터링 타겟 아래에 배치된 기판 지지부; 및
상기 내측 볼륨에서 상기 기판 지지부와 상기 스퍼터링 타겟 사이에 배치된 콜리메이터를 포함하며,
상기 콜리메이터는:
중앙 구역, 주변 구역, 및 상기 중앙 구역과 상기 주변 구역 사이에 배치된 천이 구역을 갖는 바디;
제 1 종횡비를 갖는, 상기 중앙 구역의 복수의 제 1 애퍼처;
상기 제 1 종횡비보다 더 작은 제 2 종횡비를 갖는, 상기 주변 구역의 복수의 제 2 애퍼처; 및
상기 천이 구역의 복수의 제 3 애퍼처 - 상기 복수의 제 3 애퍼처는, 상기 천이 구역이 상기 중앙 구역을 둘러싸는 원뿔형 형상을 형성하도록, 커팅됨 - ;를 포함하며,
상기 중앙 구역은 상기 천이 구역에 의해 형성되는 원형 에지를 갖는,
기판 프로세싱 챔버. - 제 19 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 애퍼처의 종횡비는 3.3:1인,
기판 프로세싱 챔버.
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