KR101904516B1 - Ｒｆ ｐｖｄ 챔버를 위한 균일성 튜닝 가능한 정전척 접지 키트 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예들은 일반적으로 반도체 프로세싱 챔버를 위한 접지 키트 및 접지 키트를 구비하는 반도체 프로세싱 챔버에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 여기에 기술된 실시예들은 중심을 벗어난 RF 전력 전달에 의해 생성된 비대칭들을 현저히 줄이도록 선택된 비대칭 접지 경로를 생성하는 접지 키트에 관한 것이다.
Description
[0001] 본 발명의 실시예들은 일반적으로 반도체 프로세싱 챔버를 위한 접지 키트 및 접지 키트를 구비하는 반도체 프로세싱 챔버에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 실시예들은 비대칭 RF 전력 전달을 갖는 물리 기상 증착 챔버에서 균일한 플라즈마를 생성할 수 있는 접지 키트에 관한 것이다.
[0002] 물리 기상 증착(PVD), 또는 스퍼터링은 전자 디바이스들의 제조에 가장 일반적으로 사용되는 프로세스들 중 하나이다. PVD는 음으로 바이어스된 타겟이 상대적으로 무거운 원자들을 가진 비활성 기체(예를들면, 아르곤(Ar)) 또는 이러한 비활성 기체를 포함하는 가스 혼합물의 플라즈마에 노출되는 진공 챔버 안에서 수행되는 플라즈마 프로세스이다. 비활성 기체의 이온들에 의한 타겟의 충격은 타겟 물질의 원자들의 분출을 초래한다. 분출된 원자들은 상기 챔버 내에 배치된 기판 지지 페디스털 상에 위치된 기판상에 증착 막으로써 축적된다. 지지 페디스털은 프로세싱 동안 기판들을 프로세싱 챔버 내에 지지하고 유지하도록 대개 정전척(ESC)을 포함한다.
[0003] 접지 키트는 플라즈마를 생성하는데 사용되는 RF 전력을 위한 복귀 경로를 생성하여 RF 전원으로 되돌아가도록 챔버 내에 배치될 수 있다. 프로세스 쳄버의 복잡성과 크기 제한들 때문에 모든 챔버 부품들이 기판 지지 페디스털과 동축 정렬될 수 있는 것은 아니다. 부품들의 이러한 오프셋은 챔버 내에 생성된 플라즈마의 균일성 문제들을 야기할 수 있다. 예를 들면, 오프셋 RF 전력 전달 사이트를 구비한 챔버 안에서 종래의 접지 키트를 사용하는 것은 RF 전력의 비대칭 분포를 야기할 수 있음이(특히, 13.56 MHz보다 큰 RF 전력 주파수들에서) 본 발명자들에 의해 밝혀졌다. 따라서, 생성된 플라즈마는 처리되고 있는 기판에 걸쳐 비대칭적으로 분포되는데, 이는 기판이 평탄하지 않게 프로세스되도록 할 수 있다.
[0004] 비록 종래의 접지 키트 디자인들이 RF 전력의 13.56 MHz에서 견고한 프로세싱 이력을 가지지만, 더 높은 주파수들에서 종래의 키트들을 이용해 수행된 프로세스들은 바람직한 한계들을 넘어선 비대칭들을 나타낸다. 따라서, 개선된 접지 키트에 대한 당업계에서의 필요성이 존재한다.
[0005] 본 발명의 실시예들은 일반적으로 물리 기상 증착(PVD) 챔버에서 사용하기 위한 접지 키트 및 접지 키트를 구비한 PVD 챔버를 제공한다.
[0006] 일 실시예에서, 기판 프로세싱 챔버에 사용하기 위한 접지 키트가 제공된다. 상기 기판 프로세싱 챔버는 상부에 배치된 타겟과, RF 전력 전달 비대칭을 생성하는 방법으로 13.56 MHz보다 큰 주파수들에서 상기 타겟에 RF 전력을 제공하도록 동작할 수 있는 RF 전원을 구비한다. 상기 프로세싱 챔버는 또한 그것에 전기적으로 결합된 기판 지지체 및 상기 타겟 및 상기 기판 지지체를 둘러싸는 실드를 포함한다. 상기 실드는 상기 기판 지지체가 상승된 위치에 있을 때 선택적으로 상기 기판 지지체에 전기적으로 결합된다. 상기 접지 키트는 상기 실드를 상기 기판 지지체에 전기적으로 결합하고 상기 실드와 상기 기판 지지체 사이에 비대칭 접지 경로를 제공함으로써 전력 전달 비대칭을 보상하도록 선택적으로 위치된 다수의 컨덕터들을 구비한다.
[0007] 본 발명의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로 앞서 간략히 요약된 본 발명의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 발명의 단지 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주 되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 발명이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0008] 도 1은 접지 키트의 일 실시예를 구비한 반도체 프로세싱 시스템의 간략화된 횡단면도이다.
[0009] 도 2는 기판의 프로세싱 동안의 도 1의 반도체 프로세싱 시스템의 간략화된 횡단면도이다.
[0010] 도 3 내지 도 5는 상이한 RF 회로 조건들 하에서 예시적인 플라즈마 분포들이다.
[0011] 도 6a는 접지 키트의 일 실시예의 오버헤드 뷰(overhead view)이다.
[0012] 도 6b는 접지 키트의 일 실시예의 오버헤드 뷰이다.
[0013] 도 7은 그라운드 경로 콘택의 일 실시예의 단면도이다.
[0014] 도 8은 콘택 링 어셈블리의 일 실시예의 부분 단면도이다.
[0015] 이해를 돕기 위해서, 가능한 경우 도면들에 공통되는 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 동일한 참조번호들이 사용되었다. 일 실시예에서 개시된 엘리먼트들이 특별한 언급 없이 다른 실시예들에 대해서도 유용하게 활용될 수 있음이 예상된다.
[0008] 도 1은 접지 키트의 일 실시예를 구비한 반도체 프로세싱 시스템의 간략화된 횡단면도이다.
[0009] 도 2는 기판의 프로세싱 동안의 도 1의 반도체 프로세싱 시스템의 간략화된 횡단면도이다.
[0010] 도 3 내지 도 5는 상이한 RF 회로 조건들 하에서 예시적인 플라즈마 분포들이다.
[0011] 도 6a는 접지 키트의 일 실시예의 오버헤드 뷰(overhead view)이다.
[0012] 도 6b는 접지 키트의 일 실시예의 오버헤드 뷰이다.
[0013] 도 7은 그라운드 경로 콘택의 일 실시예의 단면도이다.
[0014] 도 8은 콘택 링 어셈블리의 일 실시예의 부분 단면도이다.
[0015] 이해를 돕기 위해서, 가능한 경우 도면들에 공통되는 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 동일한 참조번호들이 사용되었다. 일 실시예에서 개시된 엘리먼트들이 특별한 언급 없이 다른 실시예들에 대해서도 유용하게 활용될 수 있음이 예상된다.
[0016] 본 발명의 실시예들은 일반적으로 물리 기상 증착(PVD) 챔버에 사용하기 위한 프로세스 키트를 제공한다. 일 실시예에서, 프로세스 키트는 프로세스 캐비티 내에서 전기장들에 대한 영향을 감소시켰는데, 이것은 더 나은 프로세스 균일성과 반복 가능성을 촉진한다.
[0017] 도 1은 접지 키트(150)의 일 실시예를 구비한 예시적인 반도체 프로세싱 챔버(100)를 도시한다. 도시된 실시예에서, 프로세싱 챔버(100)는 물리 기상증착(PVD) 챔버라고도 불리는 스퍼터링 챔버를 포함하며, 상기 스퍼터링 챔버는 예를 들어 무엇보다도 Si, SiN, Er, Yb, Y, Hf, HfO, Ru, Co, AlN, Ti, TiAl, TiN, AlO, Al, Cu, Ta, TaN, TaC, W, WN, La, LaO, Ni, 니켈 합금(예를 들어, NiPt, NiTi 또는 NiYb)과 같은 금속 또는 세라믹 물질들을 증착할 수 있다. 본 발명으로부터 이득을 얻도록 적응될 수 있는 프로세싱 챔버의 일 예는 캘리포니아 산타 클라라(Santa Clara)소재의 어플라이드 머티리얼스, 인코포레이티드에서 입수 가능한 ALPS Plus® 및 SIP ENCORE® PVD 프로세싱 챔버들이다. 다른 제조사들의 것을 포함하는 다른 프로세싱 챔버들이 본 발명으로부터 이득을 얻도록 적응될 수 있음이 고려된다.
[0018] 프로세싱 챔버(100)는 내부 볼륨(110) 또는 플라즈마 존을 밀봉하는 리드 어셈블리(108), 상부 어댑터들(102)과 측벽 어댑터들(104) 및 챔버 바닥(106)을 구비하는 챔버 바디(101)를 포함한다. 챔버 바디(101)는 전형적으로 스테인리스 스틸 판들의 기계가공 및 용접에 의해 제조되거나 하나의 알루미늄 덩어리의 기계가공에 의해 제조된다. 일 실시예에서, 측벽 어댑터들(104)은 알루미늄을 포함하고 챔버 바닥(106)은 스테인리스 스틸을 포함한다. 챔버 바닥(106)은 일반적으로 프로세싱 챔버(100)로부터 기판(105)의 입출구를 제공하도록 슬릿 밸브(도시되지 않음)를 포함한다.
[0019] 리드 어셈블리(108)는 일반적으로 타겟 배킹 플레이트(130), 타겟(132) 및 마그네트론(134)을 포함한다. 타겟 배킹 플레이트(130)는 닫힌 위치일때 상부 어댑터들(102)에 의해 지지된다. 세라믹 링 실(136)은 타겟 배킹 플레이트(130)와 상부 어댑터들(102) 사이의 진공 누설을 방지하도록 그들 사이에 배치된다.
[0020] 타겟(132)은 타겟 배킹 플레이트(130)에 결합되고 프로세싱 챔버(100)의 내부 볼륨(110)에 노출된다. 타겟(132)은 PVD 프로세스 동안 기판(105)상에 증착되는 물질을 제공한다. 타겟(132)은 Si, SiN, Er, Yb, Y, Hf, HfO, Ru, Co, AlN, Ti, TiAl, TiN, AlO, Al, Cu, Ta, TaN, TaC, W, WN, La, LaO, Ni, 니켈 합금(예를 들어, NiPt, NiTi 또는 NiYb) 또는 다른 적절한 물질을 포함할 수 있다. 절연체 링(198)은 챔버 바디(101)의 타겟 배킹 플레이트(130) 및 상부 어댑터(102)로부터 타겟(132)을 전기적으로 절연하도록 타겟(132), 타겟 배킹 플레이트(130) 및 챔버 바디(101) 사이에 배치된다.
[0021] RF 전원(140) 및 DC 전원(147)은 플라즈마 프로세스를 구동하기 위한 RF 및/또는 DC 바이어스를 타겟에 제공하도록 타겟(132)에 결합된다. RF 전원(140)은 RF 공급부 단자(143)에 의해 타겟(132)에 결합된다. RF 공급부 단자(143)는 타겟(132)의 중심선(141)으로부터 오프셋되어 있다. 타겟(132)의 중심선(141)은 또한 챔버(100)의 중심선이다. 타겟(132)은 그라운드, 예를 들어 챔버 바디(101)에 대해 바이어스될 수 있다. RF 전원(140) 및 DC 전원(147)은 챔버(100)에 인접하게 위치될 수 있고, 중심에 위치할 필요가 있는 다른 챔버 부품들을 고려하여 중심을 벗어난 위치들에서 타겟(132)에 결합될 수 있다. 일 실시예에서, RF 전원(140)은 전력의 13.56 MHz보다 큰 주파수에서(예를 들면 약 27.12 MHz 또는 그 이상에서) 타겟(132)에 전력을 제공한다.
[0022] 아르곤과 같은 기체는 도관들(144)을 경유하여 가스 소스(142)로부터 내부 볼륨(110)에 공급된다. 가스 소스(142)는 타겟(132)에 강력하게 충격을 가하고 타겟으로부터 물질을 스퍼터링할 수 있는 아르곤이나 제논과 같은 비반응성 가스를 포함할 수 있다. 가스 소스(142)는 또한 기판상에 층을 형성하도록 스퍼터링 물질과 반응할 수 있는 산소 함유 가스, 질소 함유 가스, 메탄 함유 가스 중 하나 또는 그 이상과 같은 반응성 가스 또한 포함할 수 있다.
[0023] 사용된 프로세스 가스와 부산물들은 사용된 프로세스 가스를 받고 챔버(100)내 가스 압력을 제어하기 위한 스로틀 밸브를 구비한 배출 도관(148)으로 사용된 프로세스 가스를 보내는 배출 포트들(146)을 통해 챔버(100)에서 배출된다. 배출 도관(148)은 하나 또는 그 이상의 배출 펌프들(149)에 연결된다. 전형적으로, 챔버(100) 내의 스퍼터링 가스의 압력은 진공 환경과 같은 대기 미만의 레벨들(예를 들면 0.6 mTorr 내지 400 mTorr의 가스 압력)로 설정된다.
[0024] 도2 에서 도시된 것처럼, 플라즈마는 기판(105)과 타겟(132) 사이의 가스로부터 형성된다. 플라즈마 내의 이온들은 타겟(132)을 향해 가속되고 물질이 타겟(132)으로부터 이탈되게 한다. 이탈된 타겟 물질은 기판(105)상에 증착된다. 매치 회로(145)는 기판(105)의 프로세싱 동안 플라즈마의 변동들을 보상하도록 일체화될 수 있다.
[0025] 마그네트론(134)은 프로세싱 챔버(100)의 외부 상에서 타겟 배킹 플레이트(130)에 결합된다. 이용될 수 있는 일 마그네트론은 1999년 9월 21일에 발행된 Or 등의 미국 특허 제 5,953,827호에 기재된다.
[0026] 페디스털 어셈블리(120)는 챔버 바닥(106)에 의해 지지되며 이에 전기적으로 결합된다. 프로세싱동안 페디스털 어셈블리(120)는 기판(105)과 증착 링(180)을 지지한다. 페디스털 어셈블리(120)는 도 1에서 도시된 것 같이 하강된 위치와 도2에서 도시된 것 같이 프로세싱을 위한 상승된 위치 사이에서 페디스털 어셈블리(120)를 이동시키도록 구성된 리프트 메커니즘(122)에 의해 챔버(100)의 챔버 바닥(106)과 결합된다. 추가적으로, 하강된 위치에서, 리프트 핀들(도시되지 않음)은 싱글 블레이드 로봇(도시되지 않음)과 같은 프로세싱 챔버(100)의 외부에 배치된 웨이퍼 이송 메커니즘을 이용하여 기판의 교환을 용이하게 하기 위해 페디스털 어셈블리(120)로부터 기판을 이격시키도록 페디스털 어셈블리(120)를 통해 이동된다. 벨로우즈(124)는 전형적으로 챔버 바디(101)의 내부 볼륨(110)을 페디스털 어셈블리(120)의 내부와 챔버의 외부로부터 절연하도록 페디스털 어셈블리(120)와 챔버 바닥(106) 사이에 배치된다. 벨로우즈는 페디스털 어셈블리(120)와 챔버 바디(101) 사이에 전기적 연결을 제공하기 위해 전도성이다.
[0027] 페디스털 어셈블리(120)는 일반적으로 그라운드 플레이트(125)에 결합된 베이스 플레이트(128)에 밀봉 결합된 기판 지지체(126)를 포함한다. 기판 지지체(126)는 알루미늄 또는 세라믹으로 구성될 수 있다. 기판 지지체(126)는 정전척, 세라믹 바디, 히터 또는 이들의 조합일 수 있다. 일 실시예에서, 기판 지지체(126)는 내부에 내장된 전극들(138)을 구비하는 유전체 바디를 포함하는 정전척이다. 그라운드 플레이트(125)는 전형적으로 스테인리스 스틸 또는 알루미늄과 같은 금속성 물질로 제조된다. 베이스 플레이트(128)는 다수의 커넥터들(137)에 의해 그라운드 플레이트에 결합될 수 있다. 커넥터들(137)은 볼트, 스크류, 리벳, 용접 또는 다른 적절한 커넥터 중 하나일 수 있다. 베이스 플레이트(128)는 기판 지지체(126)와 베이스 플레이트(128)의 더 쉬운 교체와 유지보수를 용이하게 하기 위해 그라운드 플레이트(125)로부터 제거될 수 있다. 기판 지지체(126)는 프로세싱동안 기판(105)을 수용하고 지지하는 기판 수용 표면(127)을 가지고 있고, 표면(127)은 타겟(132)의 스퍼터링 표면(133)에 실질적으로 평행한 평면을 구비하고 있다.
[0028] 그라운드 실드(160), 커버 링(170) 및 증착 링(180)은 도 2에서 도시된 것처럼 내부 볼륨(110)에서 형성된 플라즈마(201)를 기판(105) 위 영역으로 제한하는데 사용된다. 커버링(170)은 플라즈마가 내부 볼륨(110)에서 누출되는 것을 방지하는 경로들을 생성하도록 증착 링(180)과 협력하고 그라운드 실드(160)와 엇끼워진다.
[0029] 그라운드 실드(160)는 챔버 바디(101)에 의해 지지되고, 기판 지지체(126)와 면하는 스퍼터링 타겟(132)의 스퍼터링 표면(133)을 감싼다. 실드(160)는 또한 기판 지지체(126)를 둘러싼다. 실드(160)는 실드(160) 뒤쪽의 표면들 및 부품들 상에 스퍼터링 타겟(132)의 스퍼터링 표면(133)으로부터 생성된 스퍼터링 증착물들의 증착을 줄이기 위해 챔버(100)의 측벽 어댑터들(104)을 덮어 차단한다. 예를 들면, 실드(160)는 기판 지지체(126)의 표면들, 기판(105)의 돌출된 가장자리, 챔버(100)의 측벽 어댑터들(104) 및 챔버 바닥(106)을 보호할 수 있다.
[0030] 접지 키트(150)는 프로세싱 챔버(100)로 전달된 RF 및/또는 DC 전력을 위한 그라운드 경로를 제공하는데 사용된다. 접지 키트(150)는 적어도 그라운드 플레이트(152) 및 하나 또는 그 이상의 그라운드 경로 콘택들(154)을 포함한다. 그라운드 플레이트(152)는 예를 들면 스테인리스 스틸과 같은 고도의 전도성 물질로 제조될 수 있다. 그라운드 플레이트(152)는 장착 링(158)에 의해 페디스털 어셈블리(120)의 그라운드 플레이트(125)와 결합될 수 있다. 장착 링(158)은 다수의 장착 홀들(159)을 구비하여 커넥터들(156)이 장착 홀들을 통해 통과하고 페디스털 어셈블리(120)의 그라운드 플레이트(152)와 결합하도록 할 수 있다. 커넥터들(156)은 볼트, 스크류, 리벳, 용접 또는 다른 적절한 커넥터 중 하나일 수 있다. 장착 링(158)은 예를 들면 스테인리스 스틸과 같이 고도의 전도성인 물질로 제조될 수 있고, 일 실시예에서는 일체형 바디로써 그라운드 플레이트(152)와 함께 형성된다.
[0031] 그라운드 경로 콘택들(154)은 그라운드 실드(160)의 더 낮은 부분에 접촉되도록 적응되어 실드(160)를 페디스털 어셈블리(120)와 결합하는 그라운드 경로를 형성한다. 그라운드 경로 콘택들(154)은 예를 들어 베릴륨 구리 또는 스테인리스 스틸과 같은 고도의 탄성 및 전도성 물질로 제조될 수 있다. 그라운드 경로 콘택들(154)은 스프링 형태를 가질 수 있고 그라운드 실드(160)와 페디스털 어셈블리(120) 사이의 양호한 전기적 접촉을 보장하도록 그라운드 실드(160)와 접촉하는 위치에 놓일 때 압축하도록 적응될 수 있다.
[0032] 챔버(100)에서 수행되는 프로세스들은 챔버(100)내의 기판들의 프로세싱을 용이하게 하도록 챔버(100)의 부품들을 동작시키기 위한 명령 세트들을 갖는 프로그램 코드를 포함하는 제어기(190)에 의해 제어된다. 예를 들면 제어기(190)는 페디스털 어셈블리(120)를 동작시키기 위한 기판 포지셔닝 명령 세트, 챔버(100)로의 스퍼터링 가스의 유동을 설정하도록 가스 유동 제어 밸브들을 동작시키기 위한 가스 유동 제어 명령 세트, 챔버(100)내의 압력을 유지하기 위해 스로틀 밸브를 동작시키기 위한 가스 압력 제어 명령 세트, 기판 또는 측벽 어댑터들(104) 각각의 온도들을 설정하기 위해 페디스털 어셈블리(120) 또는 측벽 어뎁터(104)에서 온도 제어 시스템(도시되지 않음)을 제어하는 온도 제어 명령 세트, 및 챔버(100)의 프로세스를 모니터링하기 위한 프로세스 모니터링 명령 세트를 포함하는 프로그램 코드를 포함할 수 있다.
[0033] 이제 도 2를 참조하면, 동작시에 13.56 MHz보다 큰 주파수에서(예를 들면 약 27.12 MHz 또는 그 이상에서) RF 전력이 매치 회로(145)를 통해 RF 전원(140)에서 스퍼터링 타겟(132)으로 전달된다. RF 전력은 내부 볼륨(110)안에서 플라즈마(201)를 형성하도록 그 안에서 가스들과 결합된다. RF 전류는 플라즈마(201)로부터 그라운드 실드(160)로 결합되고, 제 1 그라운드 경로 GP1 및 제 2 그라운드 경로 GP2를 따라 매치 회로(145)로 다시 이동한다. 접지 키트(150)는 제 1 그라운드 경로 GP1의 부분이다. 제 1 및 제 2 그라운드 경로들 GP1, GP2는 내부 볼륨(110) 내에서 스퍼터링 타겟(132)과 기판(105) 사이의 실질적으로 중심인 위치에 플라즈마(201)를 유지하기 위해 협동하여 작동한다.
[0034] 이제 도 3 내지 도 5를 참조하면, 도 3은 중심을 벗어난(off center) RF 전력 전달과 대칭 그라운드 복귀 경로를 이용하여 형성된, 기판(105) 위에서 보여지는 플라즈마(302)의 예시적인 분포이다. 중심을 벗어난 RF 전력 전달은 13.56 MHz보다 큰 RF 주파수들에서(예를 들면 약 27.12 MHz 또는 그 이상) 챔버(100)의 내부 볼륨(110)에 전력을 비대칭적으로 공급하여 기판(105) 위에 플라즈마(302)의 비대칭 분포를 야기할 수 있다. 비대칭 그라운드 경로의 사용이 플라즈마(302)의 오프셋 분포를 보상하기 위해 사용될 수 있음이 본 발명자들에 의해 발견되었다.
[0035] 도 4는 그라운드 실드(160) 및 챔버 바디(101)의 중심선에 대한 콘택들(154)의 비대칭 방위각 분포에 의해 생성된 비대칭 그라운드 경로 및 센터링 된 RF 전력 전달을 이용하여 형성된 플라즈마(402)의 예시적 분포이다. 비록 RF 전력이 기판(105)의 중심 위로 대칭적으로 전달된다고 하더라도, 비대칭 그라운드 경로는 그 영역 안의 더 많은 수의 콘택들(154)에 기인한 더 많은 접촉 면적(즉, 더 많은 전류 전달 능력)을 구비한 그라운드 경로의 부분에 인접한 더 큰 분포를 이용하여 기판(105) 주변에 비대칭으로 플라즈마가 분포하게 한다. 더 많은 전류 전달 능력을 구비한 그라운드 경로의 부분은 중심을 벗어난 RF 전력 전달에 의해 발생되는 비대칭이 그라운드 경로에 의해 발생되는 비대칭에 의해 실질적으로 상쇄되도록 콘택(154)을 재위치(repositioning) 시킴으로써 조정될 수 있다. 예를 들면, 비대칭 그라운드 경로에 의해 생성된 도 4에 도시된 플라즈마(402)의 분포는, 도 3에 도시된 플라즈마(302) 분포의 거울상이 되도록 조정된다.
[0036] 중심을 벗어난 RF 전력 전달과 조정된 비대칭 그라운드 경로의 결합은 도 5에서 도시된 것처럼 플라즈마가 기판(105)에 걸쳐 균일하게 분포되게 한다. 예를 들면, 타겟(132)으로의 전력 전달의 약 27.12 MHz의 주파수에서 전력의 오프셋 전달을 위해 조정된 비대칭 접지 키트를 사용함으로써 플라즈마 분포가 5퍼센트 이내의 방위적 대칭이 될 수 있다.
[0037] 대부분의 전류 전달 능력을 가진 그라운드 경로의 부분은 기판의 중심을 가로질러 RF 전력 전달 사이트로부터 대향하여 위치된다. 콘택들(154)의 위치(즉, 기판(105) 또는 실드(160)의 한 구역 또는 측면에 상대적으로 많은 콘택들(154)을 갖는 것)를 이용하여 특정한 RF 전력 전달 비대칭을 정밀하게 보상하기 위하여 특정 양의 콘택을 조절함으로써 그라운드 경로가 조정될 수 있다. 다른 영역에 비하여 한 영역에서 요구되는 접촉 면적의 양(즉, 콘택들(154))을 결정하는 것은 다른 방법들 중에서도 컴퓨터 모델링, 경험적 데이터 및 시행착오를 통해 수행될 수 있다.
[0038] 도 6a는 중심을 벗어난 RF 전력 전달을 보상하도록 조정된 비대칭 접지 경로를 제공하는데 사용될 수 있는 접지 키트(150)의 일 실시예의 오버헤드 뷰이다. 접지 키트(150)는 그라운드 플레이트(152)의 둘레를 따라 비대칭으로 분포된 다수의 그라운드 경로 콘택들(154)을 구비하고 있다. 앞서 논했듯이, 그라운드 경로 콘택들(154)은 콘택들(154)이 그라운드 실드(160)와 상호 작용하기 위한 충분한 간극을 공급하도록 페디스털 어셈블리(120)의 최외각 지름의 반경 방향 외측에 위치된다. 도 6a에 도시된 그라운드 플레이트(152)는 프로세싱 챔버(100)의 다른 부품들을 위한 공간을 허용하도록 페디스털 어셈블리(120)를 부분적으로만 둘러싸도록 구성된다. 그러나 그라운드 플레이트(152)는 원하는 경우 도 6b에서 도시되었듯이 페디스털 어셈블리(120)를 완전히 둘러싸도록 구성될 수 있다.
[0039] 그라운드 플레이트(152)는 또한 그라운드 경로 콘택들(154)의 그라운드 플레이트(152)로의 조임을 용이하게 하도록 그라운드 플레이트를 통해 형성된 다수의 홀들(153)을 구비한다. 오프셋 RF 전력 전달 또는 다른 조건에 의해 생성된 방위 비대칭을 제거하기 위해 그라운드 경로 콘택들(154)이 페디스털 어셈블리(120) 주변에 선택적으로 위치될 수 있도록 하는 장착 위치들을 규정하도록 홀들(153)은 그라운드 플레이트(152) 주변에 분포될 수 있다. 하나의 콘택(154)과 그라운드 플레이트(152)의 결합을 위한 콘택 장착 위치를 규정하도록 사용된 홀들(153)의 개수에 따라, 그라운드 플레이트(152)는 N개의 콘택들(154)에 대해 적어도 N+1개의 콘택 장착 위치들을 갖는다. 일 실시예에서, 홀들(153)은 그라운드 실드(160)와 상호 작용 하도록 페디스털 어셈블리(120)를 세정하기 위한 그라운드 경로 콘택들(154)에 대한 충분한 간극을 제공하도록 페디스털 어셈블리(120)의 최외각 지름의 반경 방향 외측에 위치된다. 더 많은 개수의 홀들(153)은 그라운드 경로 콘택들(154)이 그라운드 플레이트(152)상에서 재위치될 수 있도록 허용하여, 페디스털 어셈블리(120)와 실드(160) 사이의 그라운드 경로의 방위 대칭이 챔버 부품들 및/또는 프로세싱 조건들의 부가/교체로 인한 플라즈마 대칭의 변화들에 맞추어 변화되도록 한다.
[0040] 도 7은 그라운드 플레이트(152)에 결합된 그라운드 경로 콘택(154)의 일 실시예의 단면도이다. 그라운드 경로 콘택(154)은 그라운드 플레이트(152)에 하나 또는 그 이상의 패스너들(702)(예를 들면, 2개의 패스너들(702))에 의해 결합 된다. 패스너들(702)은 볼트, 스크류, 리벳, 용접 또는 그외 적절한 커넥터 중 하나일 수 있다. 일 실시예에서, 패스너들(702)은 볼트들이고, 제 1 패스닝 플레이트(704)를 관통하여 제 2 패스닝 플레이트(706)와 나사결합 한다. 패스닝 플레이트들(704, 706)은 패스너들(702)이 조여질 때 그라운드 경로 콘택(154)과 그라운드 플레이트(152)를 함께 클램핑하도록 위치된다. 콘택 포인트(708)는 그라운드 실드(160)에 접촉하도록 적응될 수 있다. 그라운드 경로 콘택(154)은 페디스털 어셈블리(120)가 기판(105)을 프로세싱하기 위한 상부 위치까지 들어올려질 때 압축하도록 적응된다. 압축된 그라운드 경로 콘택(154)은 그라운드 경로 콘택(154)과 그라운드 실드(160) 사이에 양호한 전기적 접촉을 보장하는 스프링 힘을 생성한다. 그라운드 경로 콘택(154)의 높이 및/또는 폭은 그라운드 경로 콘택(154)과 그라운드 실드(160) 사이의 접촉의 양을 조정하기 위해 조절될 수 있다. 그라운드 경로 콘택(154)은 또한 그라운드 경로 콘택과 그라운드 실드(160) 사이의 접촉의 양을 추가적으로 조정하기 위해 연장되거나 단축될 수 있다.
[0041] 도 8은 콘택 링 어셈블리(850)의 일 실시예의 부분 단면도를 도시한다. 콘택 링 어셈블리(850)는 프로세싱 챔버(800)안에 배치된 기판 지지 어셈블리(820)와 결합된다. 기판 지지 어셈블리(820)는 벨로우즈(824)에 의해 챔버(800)에 밀봉된다. 콘택 링 어셈블리(850)는 일반적으로 링(852)의 장착 홀들(859)을 관통해 배치되고 기판 지지 어셈블리(820)의 나사형 홀들(827)과 나사 결합되는 다수의 패스너들(856)에 의해 기판 지지 어셈블리(820)에 장착되는 링(852)으로 구성된다. 링(852)은 부착 플랜지(858), 내부 연결 벽(851), 상부 그라운드 평면 부재(853), 외부 연결 벽(855) 및 하부 그라운드 평면 부재(857)를 포함한다. 상부 그라운드 평면 부재(853)와 내부 연결 벽(851)은 기판 지지 어셈블리(820)와 아주 근접하여 이들 사이의 아킹을 최소화할 수 있다. 하부 그라운드 평면 부재(857) 상에는 다수의 스프링 콘택들(854)이 지지되는데, 이것들은 그라운드 실드(860)에 접촉하도록 적응되고 이로 인해 챔버(800)로 공급되는 에너지가 에너지 소스로 되돌려지는 그라운드 경로를 생성한다. 스프링 콘택들(854)은 위에서 설명했듯이 비대칭 RF 전력 인가를 보상할 수 있는 비대칭 그라운드 경로를 생성하도록 하부 그라운드 평면 부재(857) 상에 위치될 수 있다. 스프링 콘택들(854)은 고도의 탄성 및 전도성 물질(예를 들면 베릴륨 구리나 스테인리스 스틸)로 제조될 수 있다. 스프링 콘택들(854)은 스프링 형태를 가질 수 있고 그라운드 실드(860)와 기판 지지 어셈블리(820) 사이의 양호한 전기적 접촉을 보장하도록 그라운드 실드(860)의 바닥 벽(810)과 접촉하는 위치에 놓일 때 압축하도록 적응될 수 있다.
[0042] 그라운드 실드는 장착 플랜지(838)에 의해 챔버(800)의 상부 어댑터(802)상에 지지될 수 있다. 그라운드 실드(860)는 일반적으로 장착 플랜지(838), 외부 수직 벽(839), 스텝(840), 중간 수직 벽(841), 바닥 벽(810) 및 내부 수직 벽(842)으로 구성된다. 중간 수직 벽(841)은 이를 통해 형성된 다수의 애퍼쳐들(843)을 구비할 수 있다. 애퍼쳐들(843)은 많은 가스 유동을 수용하고 플라즈마가 이를 통해 흐르는 것을 허용하지 않는다.
[0043] 따라서, 중심을 벗어난 RF 전원으로 인해 야기된 플라즈마 내의 비대칭들을 제거하는 접지 키트가 제공되었다.
[0044] 앞서 언급한 것은 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 및 추가적인 실시예들은 이들의 기본범위를 벗어남 없이 안출 될 수 있으며, 이들의 범위는 이하의 청구범위에 의해 결정된다.
Claims (15)
- 프로세싱 챔버로서,
챔버 바디;
상기 챔버 바디 상에 배치된 타겟;
RF 전력 전달 비대칭을 생성하는 위치에서 상기 타겟에 결합된 RF 전력 공급부;
상기 챔버 바디에 전기적으로 결합된 기판 지지체 ― 상기 기판 지지체는 상승된 위치와 하강된 위치 사이에서 이동가능함 ―;
상기 타겟 및 상기 기판 지지체를 둘러싸는 실드; 및
상기 기판 지지체에 결합되고, 상기 기판 지지체와 함께 이동 가능한 접지 키트 ― 상기 접지 키트는, 상기 기판 지지체가 상기 상승된 위치에 있는 경우 상기 실드와 상기 기판 지지체 사이의 비대칭 접지 경로를 제공하도록 위치되는 컨덕터들을 갖고, 상기 컨덕터들의 상기 위치는 상기 전력 전달 비대칭을 보상하도록 선택됨 ― 를 포함하는,
프로세싱 챔버. - 제 1 항에 있어서,
상기 RF 전력 공급부의 RF 공급부 단자에 결합되고 상기 타겟에 13.56 MHz 보다 큰 주파수에서 RF 전력을 제공하도록 동작 가능한 RF 전원을 더 포함하는,
프로세싱 챔버. - 제 1 항에 있어서,
상기 접지 키트는 N+1 또는 그 이상의 콘택 장착 위치들을 갖는 접지 플레이트를 포함하며, 여기서 N은 상기 플레이트에 결합된 콘택들의 수인,
프로세싱 챔버. - 제 1 항에 있어서,
상기 접지 키트는
상기 기판 지지체에 결합되고 다수의 장착 위치들을 가지는 접지 플레이트; 및
상기 기판 지지체의 반경 방향 외측의 위치에서 그리고 상기 접지 키트를 통해 비대칭 접지 경로를 생성하는 방향에서 상기 접지 플레이트에 결합된 다수의 탄성의 전도성 콘택들 ― 상기 콘택들의 수는 장착 위치들의 수보다 적음 ―을 포함하는,
프로세싱 챔버. - 제 4 항에 있어서,
상기 다수의 전도성 콘택들은 스프링 형태인,
프로세싱 챔버. - 제 4 항에 있어서,
상기 접지 플레이트는 링의 부분(segment)인,
프로세싱 챔버. - 프로세싱 챔버로서,
챔버 바디;
상기 챔버 바디 상에 배치된 타겟;
상기 타겟에 결합되고, 전원에서 공급되는 RF 전력을 상기 타겟으로 결합하도록 구성된 RF 공급부 단자;
상기 챔버 바디에 전기적으로 결합된 기판 지지체 ― 상기 기판 지지체는 상승된 위치와 하강된 위치 사이에서 이동가능함 ―;
상기 타겟 및 상기 기판 지지체를 둘러싸는 실드; 및
상기 기판 지지체가 상기 상승된 위치에 있는 경우 상기 실드와 상기 기판 지지체 사이에 비대칭 접지 경로를 제공하도록 구성된 재위치 가능한(repositionable) 전도성 콘택들의 비대칭 방위각 분포를 가진 접지 키트를 포함하는,
프로세싱 챔버. - 제 7 항에 있어서,
상기 접지 키트는 상기 기판 지지체에 결합되며 다수의 전도성 콘택 장착 위치들을 가지는 접지 플레이트를 포함하고, 이때 각각의 장착 위치는 상기 기판 지지체의 반경 방향 외측의 위치에서 상기 전도성 콘택들 중 하나를 수용하도록 구성되며, 상기 콘택들의 수는 장착 위치들의 수보다 적은,
프로세싱 챔버. - 제 7 항에 있어서,
상기 전도성 콘택들은 스프링 형태인,
프로세싱 챔버. - 제 8 항에 있어서,
상기 접지 플레이트는 링의 부분인,
프로세싱 챔버. - 제 8 항에 있어서,
상기 접지 플레이트는 링인,
프로세싱 챔버. - 제 7 항에 있어서,
상기 RF 공급부 단자에 결합되고 상기 타겟에 13.56 MHz 보다 큰 주파수에서 RF 전력을 제공하도록 동작 가능한 RF 전원을 더 포함하는,
프로세싱 챔버. - 제 7 항에 있어서,
상기 RF 공급부 단자는 상기 타겟의 중심선으로부터 오프셋된 위치에서 RF 전력을 상기 타겟에 제공하도록 위치되는,
프로세싱 챔버. - 제 7 항에 있어서,
상기 타겟은 Si, SiN, Er, Yb, Y, Hf, HfO, Ru, Co, AlN, Ti, TiAl, TiN, AlO, Al, Cu, Ta, TaN, TaC, W, WN, La, LaO, Ni 및 니켈 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는,
프로세싱 챔버. - 기판을 프로세싱하기 위한 방법으로서,
기판 지지체를 상승시킴으로써, 기판이 상기 기판 지지체 상에 배치된 뒤, 상기 기판 지지체의 주변부 둘레에 비대칭 방위각 분포를 가진 다수의 재위치 가능한 전도성 콘택들을 통해 상기 기판 지지체와 접지 실드 사이에 비대칭 접지 경로를 설정하는 단계 ― 상기 비대칭 접지 경로는 비대칭 플라즈마 분포를 보상함 ―;
물질이 타겟으로부터 스퍼터링되도록 하기 위해 13.56 MHz보다 큰 주파수에서 전력을 타겟에 전달하는 단계;
기판 상에 상기 스퍼터링 된 물질을 증착하는 단계; 및
상기 기판 지지체를 하강시킴으로써, 상기 기판 지지체와 상기 접지 실드 사이의 비대칭 접지 경로를 해제(disconnecting)하는 단계를 포함하는,
기판을 프로세싱하기 위한 방법.
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