KR20010021278A - 자가 스퍼터링에 사용되는 후방 냉각 가스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구리의 지속형 자가-스퍼터링 또는 저압 스퍼터링을 위한 구성된 플라즈마 스퍼터링 반응기에 관한 것으로서, 스퍼터링 증착될 웨이퍼를 지지하는 받침대는 헬륨과 같은 열전달 가스를 통해 웨이퍼를 후방 냉각 또는 가열한다. 아르곤은 플라즈마를 가격하도록 공급되고, 저압 스퍼터링 공정 동안 추가로 공급될 수도 있다.

Description

자가 스퍼터링에 사용되는 후방 냉각 가스 {BACKSIDE COOLING GAS USED WITH SELF-SPUTTERING}

본 발명은 일반적으로 반도체 공정에서 플라즈마 스퍼터링에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 저압 스퍼터링 또는 자가 스퍼터링에 사용되는 후방 냉각 가스에 관한 것이다.

최근의 반도체 집적 회로는 일반적으로 웨이퍼를 가로질러 이격된 장치들 사이로 수평한 상호연결부를 형성하는데 사용되는 여러 레벨의 금속화를 포함한다. 종래에는, 알루미늄이 일반적으로 금속화를 위해 사용되었지만, 이들은 일반적으로 전자이동성을 감소시키기 위해 소량 %의 규소 또는 구리와 합금되었다. 그렇지만, 최근에는 구리가 금속화용으로 사용되기 시작하였다. 구리는 낮은 저항성 및 현저하게 감소된 전자이동성을 제공한다. 티타늄 및 탄탈륨과 같은 다른 금속이 또한 종종 배리어 또는 습윤층으로써 금속화 공정에서 자주 사용된다.

선택적으로 물리 기상 증착 공정으로도 칭해지는 스퍼터링은 반도체 공정 동안 실리콘 또는 유리 기판 상에 이들 금속들을 증착하여 반도체 집적 회로를 형성하기 위해 가장 폭넓게 사용되는 기술이다.

종래 기술에 따른 플라즈마 스퍼터링 반응기(10)는 도 1에 부분 단면도로서 개략적으로 도시되어 있다. 이러한 스퍼터링 반응기(10)는 그의 상부에 밀봉된 타겟(14)을 갖춘 진공 챔버(12)를 포함한다. 타겟(14)은 스퍼터링 증착될 금속, 예컨대 알루미늄 합금 또는 구리와 같은 금속으로 구성된다. 스퍼터링 증착될 웨이퍼(18)를 지지하는 받침대(16)는 타겟(14)과 마주하고 있다. 챔버(12)의 벽 내측에서 받침대(16) 둘레에는 실드(20)가 위치되어서, 받침대와 챔버벽이 스퍼터링 재료로 코팅되는 것을 방지한다. 대신에, 스퍼터링 재료가 벗겨지거나 유해한 입자원으로 작용할 정도의 두께로 쌓일 때, 실드(20)는 주기적으로 교체되거나 세척된다.

일반적으로, DC 전력 공급기(22)가 약 -600VDC 으로 타겟을 음으로 바이어스시키는 동안 실드(20)는 접지된다. RF 플라즈마 스퍼터링은 공지되어 있지만, 통상적으로 사용되는 공정은 아니다. 추가의 전력이 챔버 둘레에 권취된 RF 유도 코일로부터 공급될 수도 있지만, 이러한 구성에 대해서는 이하에 상세하게 기술하지 않을 것이다.

일반적으로 아르곤과 같은 플라즈마 공정 가스는 가스원(24)으로부터 질량유동 제어기(26)를 통해 플라즈마 챔버 내로 공급된다. 진공 시스템(28)은 일반적으로 챔버 내의 가스 압력을 1 내지 100 밀리토르 범위로 유지시킨다. 제어기(30)는 스퍼터링을 위한 작동 인자로써 사용되는 여러 전력 공급기 및 밸브를 제어한다.

타겟(14)과 실드(20) 사이로 인가된 음전압은 이들 압력에서 공정 가스가 양이온 가스의 플라즈마와 음전자로 전기적으로 방출되기에 충분하다. 플라즈마를 강화시키기 위해, 마그네트론(32)은 타겟(14)의 후방에 위치된다. 이러한 마그네트론(32)은 챔버 내에서 인접한 자장을 발생시키는 대향하는 자극을 갖는다. 자장은 광전자를 포획하고, 전하를 중성으로 유지시키기 위해 동일한 영역(38)으로 양하전된 이온을 이동시키며, 이에 의해 고밀도의 플라즈마가 발생된다. 마그네트론(32)은 통상적으로 스퍼터링 균일도를 증가시키기 위해 타겟의 후방을 중심으로 회전된다.

이온이 타겟(14)의 재료를 원자 또는 원자크기의 입자로 스퍼터링할 수 있는 충분한 운동 에너지 및 운동량을 가지고서 플라즈마 내의 양이온은 음으로 바이어스된 타겟(14)으로 끌린다. 운동량은 주로 이온 질량, 단독으로 이온화된 양전하 상태, 및 타겟(14)에 인접한 플라즈마 외장에 걸친 전압 급락에 의존한다. 타겟(14)으로부터 방출된 스퍼터링 입자는 일반적으로 넓은 각분포로 탄도식으로 이동하지만, 스퍼터링 입자들 중 다수는 웨이퍼(18)에 도달하여 타겟(14)과 동일한 조성을 갖는 금속층으로써 웨이퍼(18)의 표면 상에 증착된다. 질소와 같은 추가 가스가 스퍼터링 챔버로 도입되어 스퍼터링 금속 원자와 반응하여 웨이퍼(18) 상에 질화금속층을 형성하는 반응성 스퍼터링이 또한 가능하다. TiN, TaN, 또는 WN의 스퍼터링 증착은 이러한 방식으로 수행될 수도 있다. 반응성 스퍼터링에 대해서는 상세하게 기술하지 않을 것이다.

반도체 공정에서, 아르곤과 가벼운 희가스의 혼합물이 예컨대 레이파트(Leiphart)에게 허여된 미국 특허 제 5,667,645호에 개시되어 있지만, 통상적인 공정 가스는 아르곤이다. 희가스는 화학적으로 비반응성이고 스퍼터링 금속 이온과 반응하지 않기 때문에 공정 가스용으로 바람직하다. 비록 희가스의 원자가 스퍼터링 증착층 내에 파묻히더라도, 이들은 금속에 악영향을 미치지 않는다. 헬륨 및 아르곤과 같은 단지 두 개의 희가스가 양호한 가격으로 공통적으로 사용될 수 있다. 이들 중에서, 아르곤은 스퍼터링이 운동학적 공정이기 때문에 매우 바람직하며, 아르곤은 약 10의 계수만큼 헬륨 보다 무겁다. 원자량의 차이는 DC 스퍼터링 이온화된 아르곤이 이온화된 헬륨 보다 더 큰 운동량으로 타겟에 도달한다는 것을 의미한다. 더욱이, 보다 무거운 아르곤은 낮은 이온화 포텐셜을 가지므로, 공정 가스의 플라즈마의 점화 및 유지를 용이하게 한다.

스퍼터링 증착 동안 웨이퍼(18)의 온도는 제어될 필요가 있다. 때때로, 스퍼터링 증착 알루미늄에서 양호한 조직을 얻을 수 있도록 예컨대 150℃의 다소 높은 온도가 요구된다. 더욱이, 스퍼터링은 금속화 레벨 사이로 연장하는 비아홀을 금속으로 충진시키는데 사용된다. 발전된 회로에서, 이들 홀은 좁고 깊으며, 3 또는 그 이상의 종횡비를 갖는다. 스퍼터링 공정 그 자체는 스퍼터링 분포 각도가 수직으로부터 코사인 각도로 변화하는 주로 등방성이다. 이러한 깊은 홀을 충진하는 스퍼터링은 문제점을 가진다. 여러 기술들은 예컨대 350℃ 부근에서의 알루미늄의 고온 증착 또는 예컨대 550℃까지의 핫 증착(hot deposition)에 의존하는데, 따라서 스퍼터링된 알루미늄은 증착 공정 동안 공극을 형성하면서 홀의 상부로부터 하부로 유동하게 된다. 그렇지만, 엄격한 열적 범위가 전체 제조 공정에 대해 통상적으로 설정되기 때문에 온도를 엄격하게 제한할 것이 요구된다. 고온으로의 과도한 노출은 이미 증착된 층에서 원하지 않은 확산 또는 산화를 유발할 수도 있는데, 이는 장치의 성능을 저하시키거나 신뢰성 문제를 야기할 수도 있다.

핫 스퍼터링을 대신하여 사용될 수도 있는 고밀도 플라즈마 스퍼터링은 다량의 열을 발생시킬 수도 있으며, 이에 의해 웨이퍼(40)에서 과도하게 높은 온도를 유발한다. 이러한 경우에, 웨이퍼(18)에서 원하는 온도를 유지시키기 위해 냉각 유체가 받침대(16)를 통해 연장하는 도시되지 않은 유체 채널을 통해 유동할 수도 있다. 더욱이, 구리 스퍼터링과 같은 다른 적용에서는, 평탄한 증착을 촉진시키기 위해 -30℃ 내지 -50℃의 저온이 요구된다. 냉각 또는 가열의 어느 경우라도, 웨이퍼의 엄격한 온도 제어가 요구된다.

이러한 이유 때문에, 스퍼터링 받침대(16)는 일반적으로 도 1에 개략적으로 도시된 저항 가열기(40)를 포함하는데, 이러한 가열기는 알루미늄 받침대(16)로부터 절연되어 있고 가열기 전력 공급기(42)에 의해 제어가능하게 작동된다. 실제로, 저항 가열기(40)는 나선형 경로를 따라 형성된다. 받침대(16)는 추가로 또는 선택적으로 냉각된 물의 냉각용액 또는 저온 냉각제를 유동시키기 위한 유체 채널(도시되지 않음)을 포함할 수도 있다. 온도 조절은 일반적으로 제어기(30)가 온도를 감시하고 가열기 전력 공급기(42)를 조절하도록 하는 받침대 내의 온도계(도시되지 않음)에 의존하거나, 또는 온도를 예비설정된 범위로 변환시키는 냉각수용 펌프에 의존한다.

그렇지만, 추가적인 수단이 없는 경우, 플라즈마 스퍼터링 챔버 내에서의 가열기(40) 또는 냉각 채널의 온도 제어를 부정확하게 하는데, 이는 챔버의 작동 압력이 일반적으로 1 내지 100 밀리토르로 낮기 때문이다. 이러한 압력에서, 받침대(16)와 웨이퍼 사이의 대류성 열전달은 가열 또는 냉각 어느 경우에든 거의 존재하지 않는다. 특히 웨이퍼(16)의 전방이 노출된 상태로 유지될 필요가 있고 받침대(18)에 대항하여 견고하게 가압될 수 없으므로, 대류성 열전달은 불확실하다. 일반적으로, 복사열 전달은 비교적 낮은 온도 및 반도체 공정을 위한 스퍼터링에서 당하게 될 온도차에서 효과적이지 못하다. 이러한 이유 때문에, 후방 가스 냉각은 일반적으로 반도체 스퍼터링 뿐만 아니라 플라즈마 에칭 및 화학 기상 증착과 같은 다른 형태의 반도체 공정에서 사용된다. 후방 가스 냉각에서, 열전달 가스는 웨이퍼(18)의 후방에서 받침대(16)의 표면에 형성된 공동(46)으로 도입된다. 실제로, 공동(46)은 받침대(16)의 상부 상에 실질적으로 편평한 표면을 제공하면서 웨이퍼(16)의 후방 측부를 가로질러 열전달 가스를 균일하게 분포시키기 위해 나선형 또는 나뭇가지 형태로 형성된다. 압력 조절 밸브(48)는 열전달 가스를 통해 웨이퍼(18)와 받침대(16) 사이에 효과적인 대류성 열전달을 촉진시키기 위해 예컨대 6 내지 8 토르의 충분히 높은 압력으로 공동(46) 내의 열전달 가스의 압력을 유지시킨다. 이러한 열전달 가스는 열을 받침대(16) 내로 또는 받침대 밖으로 이송하는 역할을 하지 않으며, 폐쇄된 순환 경로가 전형적인 것이 아님에 주목해야 한다.

후방 가스 압력은 실질적으로 플라즈마 챔버 압력 보다 더 높으며, 이에 의해 웨이퍼는 외부로 굽혀지는 경향이 있다. 받침대(16) 내에 설치된 정전기적 척은 압력차를 극복하기 위해 웨이퍼(18)를 받침대로 균일하게 끌어당기는데 사용될 수도 있다. 선택적으로, 링형 클램프는 받침대(16)에 대항하여 웨이퍼(18)의 둘레부를 가압하거나 기계적으로 고정시킴으로써 웨이퍼(18)의 에지부를 밀봉시킬 수도 있다. 웨이퍼(18)의 중앙은 여전히 굽혀질 수도 있는데, 제어된 굽혀짐은 받침대(16)의 상부를 동일한 곡률을 갖는 돔 형태로 형성함으로써 보상될 수도 있다. 물론, 이러한 상황하에서 열전달 가스의 매우 얇은 층이 실질적으로 편평한 받침대(16)의 상부와 웨이퍼(18) 사이에 존재할 수도 있으며, 이러한 얇은 층이 매우 효과적인 대류성 열전달을 제공함을 이해해야 한다.

최근에는 약 1 밀리토르 또는 그 미만의 최소 압력에서의 스퍼터링 공정에 관심을 가지게 되었다. 일반적으로, 저압에서, 반응기는 플라즈마를 유지하지 않을 것이다. 보다 이방성의 스퍼터링 유동을 형성하는데 여러 기술이 사용된다. 그렇지만, 고압 챔버는 이방성 입자 유동이 공정 가스로부터의 산란에 의해 무질서하게될 가능성을 증가시킨다. 이방성 스퍼터링 유동을 달성하기 위한 다른 기술은 스퍼터링 반응기에서 고밀도 플라즈마를 발생시키는 것이다. 이는 높은 분율의 이온화된 스퍼터링 원자를 발생시키는 경향이 있다. DC 차단 캐패시터(52)를 통해 받침대(16)에 접속된 RF 전력 공급기(50)는 받침대(16) 상에서 네가티브 DC 자가 바이어스를 유발하며, 웨이퍼(18)를 향해 수직하게 이온화된 스퍼터링 입자를 끌어당겨서 비아홀 내를 충진시킨다. 받침대(16)가 전기적으로 부양된 상태로 남더라도, 받침대(16) 상에는 양하전 이온을 끌어당기기 위해 네가티브 자가-바이어스가 나타난다. 그렇지만, 어떠한 경우든 높은 작동 압력은 유동을 무질서하게 하는 산란을 유발하며, 스퍼터링된 이온을 중성화시키는 경향이 있다. 이방성을 증가시키기 위한 다른 기술로는 롱-스루우 스퍼터링(long-throw sputtering)이 있다. 이 기술에서, 타겟과 웨이퍼는 긴 거리로 또는 타겟과 웨이퍼 사이에 삽입된 시준기에 의해 분리되어서 각을 이룬 스퍼터링 입자를 흡수한다.

특히 구리를 적용한 저압 스퍼터링의 목적은 지속형 자가-스퍼터링(sustained self-sputtering, SSS)이다. 충분히 높은 플라즈마 밀도 및 적절한 스퍼터링 재료를 조합함으로써, 스퍼터링 원자의 이온화 밀도는 공정 가스(아르곤) 이온으로 작용하기에 충분히 높으며, 어떠한 공정 가스의 분리는 요구된다. 플라즈마가 점화된다면, 아르곤의 공급이 정지될 수 있지만, 타겟의 플라즈마 스퍼터링은 타겟 이온이 아직 보다 많은 타겟 이온을 자가-스퍼터링하기 때문에 지속된다. 몇몇 성분만이 지속형 자가-스퍼터링을 행할 수 있도록 만족스러운 높은 단면을 갖는다. 구리는 현재 가장 중요한 성분이다. 알루미늄은 자가-스퍼터링을 지속할 수 없다.

푸(Fu) 등이 출원한 미국 특허 출원 제 08/854,008호(본 발명에서 참조함)에 개시된 바와 같이, 지속형 자가-스퍼터링을 수행하기 위해 다수의 특정물이 적용될 수 있다. 타겟 전력은 높아야 한다. 마그네트론은 타겟 전력 밀도가 매우 높도록 작아야 한다. 마그네트론은 하나가 다른 하나를 둘러싸는 대칭형 자극을 가지며, 외부 자극이 보다 큰 자성 강도를 갖는다. Fu가 1999년 2월 12자로 출원한 미국 특허 출원 제 09/249,468호에는 여러 유리한 마그네트론 구성이 개시되어 있다. 바이어스된 격자 또는 웨이퍼 링은 웨이퍼에 보다 인접하게 플라즈마를 연장시키는데 사용될 수도 있다. 이러한 특정물로 인해, 보조적인 RF 유도 전력 커플링을 사용하지 않고 충분히 높은 플라즈마 밀도가 달성될 수 있다.

지속형 자가-스퍼터링을 촉진시키는 동일한 특정물은 지속형 자가-스퍼터링에 민감하지 않은 타겟 재료로 고밀도의 플라즈마를 달성하는데 효과적이다. 결과적으로, 아르곤 또는 다른 공정 가스가 여전히 요구되지만, 아르곤의 양이 감소될 수 있고 플라즈마를 유지하기 위한 최소 챔버 압력이 감소될 수 있는 충분한 자가-스퍼터링이 발생한다. 선택적으로, 이들 자가-스퍼터링 특정물은 비지속형 자가-스퍼터링 재료의 스퍼터링 이온화 분율을 증가시킴으로써, 외부 바이어스되거나 자가-바이어스된 받침대에서의 깊은 홀 충진을 촉진시킨다.

본 발명은 스퍼터링 공정 동안 후방 열전달 가스로써 헬륨 또는 네온, 바람직하게는 헬륨을 사용하는 것이다. 이러한 가스의 사용은 특히 스퍼터링이 저압에서 수행될 때 또는 예컨대 구리의 지속형 자가-스퍼터링일 때 유리하다.

저압 스퍼터링에서, 아르곤과 같은 공정 가스는 초기에 플라즈마를 가격하기 위해 진공 챔버 내로 공급될 수도 있지만, 이후 이러한 공급이 감소된다. 저압 스퍼터링에서, 어떤 공정 가스는 챔버 내로 직접 공급될 수도 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 지속형 자가-스퍼터링의 많은 특정물을 결합시키는 플라즈마 스퍼터링 반응기의 개략적인 부분 단면도.

도 2는 본 발명에 따라 작동되는 플라즈마 스퍼터링 반응기의 개략적인 부분 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 플라즈마 스퍼터링 반응기

12 : 진공 챔버 14 : 타겟

16 : 받침대 18 : 웨이퍼

20 : 실드 22 : DC 전력 공급기

28 : 진공 시스템 30 : 제어기

32 : 마그네트론 46 : 공동

지속형 자가-스퍼터링 또는 저압 스퍼터링에서, 후방 냉각에 사용되는 열전달 가스로써 아르곤 대신에 헬륨(He)을 사용하는 것이 유리하다. 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 헬륨의 소오스(50)는 공정 시스템의 가스 패널 내에 제공되어 있다. 헬륨의 흐름은 이후 압력 조절 밸브(48)를 통해 계측되고 받침대(16)의 상부에 있는 공동(46)으로 공급되어서, 웨이퍼(18)와 온도 제어된 받침대(16) 사이로 대류성 열전달을 제공한다. 전술한 바와 같이, 받침대는 도시된 저항 가열기(40) 또는 도시되지 않은 냉각 유체용 채널을 포함할 수도 있으며, 이들 모두를 포함할 수도 있다. 물론, 헬륨은 에칭 및 CVD에 대한 후방 냉각에 사용되기 때문에 대부분의 제조 장비에서 이미 유용하게 사용되고 있다.

열전달 가스로써 아르곤을 헬륨으로 대체함으로써 여러 장점을 얻을 수 있는데, 이들 대부분의 장점은 헬륨의 가벼운 질량으로부터 유발된다. 여러 희가스 및 여러 스퍼터링 재료의 원자에 대한 원자량(AW)이 표 1에 도시되어 있다.

	원자량
He	4.003
Ne	20.183
Ar	39.994
Al	26.98
Ti	47.90
Cu	63.54

헬륨이 아르곤 보다 가볍기 때문에, 대류성 열전달에 보다 효율적이며, 이에 의해 공동에서 저압의 열전달 가스를 허용한다. 저압은 챔버로의 누출을 감소시키며, 또한 웨이퍼의 굽힘을 감소시킨다. 선택적으로, 보다 효율적인 열전달은 웨이퍼(18)와 받침대(16) 사이의 온도차를 작게 하며, 이는 공정 주기 동안 챔버 온도가 변화할 때 웨이퍼 면적 및 시간에 대한 온도 제어를 촉진시킨다.

스퍼터링 챔버 내로 헬륨이 누출되더라도 스퍼터링 공정에 대한 영향은 적다. 원자 충돌 면적을 무시하더라도, 두 산란된 원자 사이의 운동 전달이 원자의 질량비가 조화로부터 벗어남에 따라 감소하기 때문에, 스퍼터링된 원자에 대한 헬륨의 저질량은 스퍼터링된 원자의 궤적을 덜 편향시킨다. 따라서, 스퍼터링 이온화, 시준기, 또는 다른 수단에 의해 얻어진 스퍼터링 유동 프로파일은 아르곤에 대한 헬륨의 소정 압력에 의해 덜 열화된다.

또한, 헬륨은 아르곤의 이온화 에너지(15.8eV) 보다 더 높은 이온화 에너지(24.6eV)를 갖는다. 따라서, 중성 헬륨과 이온화된 스퍼터링 금속 이온의 충돌은 스퍼터링 금속이 중성화되는 경향을 현저하게 감소시킨다.

헬륨의 가벼운 질량은 또한 구리 및 보다 작은 범위의 티타늄의 자가-스퍼터링을 촉진시키며, 이들 양 공정은 이온화된 스퍼터링 입자에 의존한다. 헬륨이 플라즈마 내에서 이온화되고 타겟을 가격하는 동안, 헬륨의 스퍼터링은 아르곤에 비해 감소된 운동 에너지에서 행해질 것이다. 헬륨의 운동량은 헬륨이 어떠한 타겟 원자를 스퍼터링하지 않도록 현저하게 작다. 그렇지만, 아르곤의 질량은 단지 구리 보다 다소 작으며, 이에 의해 아르곤은 구리 이온과 같은 높은 에너지로 구리 타겟을 보다 스퍼터링하는 경향이 있다.

레이파트에 의해 개시된 바와 같이, 헬륨이 아르곤 보다 많은 보조 전자를 발생시키기 때문에, 헬륨은 또한 저압으로 플라즈마를 유지시키는데 효율적이다.

네온은 아르곤 보다 우수한 후방 냉각을 제공하는 다른 희가스이다. 네온은 유리하게 아르곤 보다 작은 질량 및 작은 이온화 에너지를 갖지만, 헬륨 보다는 작지 않다.

비록, 지속형 자가-스퍼터링이 구리 증착을 위해 사용될 때, 헬륨이 열전달 가스로서 가장 유용하지만, 예컨대 알루미늄, 티타늄, 또는 탄탈륨의 저압 스퍼터링에서 아르곤이 낮지만 충분한 압력을 유지하도록 계속해서 공급될 때 또한 유용하다. 저압 플라즈마는 저압에서 플라즈마의 연속적인 유지를 위해 타겟의 부분 자가-스퍼터링에 의존할 수도 있다. 지속형 자가-스퍼터링에서, 일반적으로 플라즈마를 가격하기 위해 아르곤을 초기에 공급하는 것이 필수적이다. 이후, 아르곤 공급은 실질적으로 제거된다. 저압 스퍼터링에서, 플라즈마 가격을 위해 보다 큰 압력의 아르곤을 초기에 공급하고, 이후 원하는 저압을 달성하도록 아르곤 공급을 감소시키는 것이 필수적일 수도 있다. 헬륨의 사용은 헬륨이 대류성 열전달에 보다 효율적이므로 보다 높은 스퍼터링 압력으로 확대될 수도 있다. 공정 가스 소오스(24)로부터 공급된 헬륨만으로 플라즈마를 가격하고 플라즈마 밀도를 증가시키기 위해 자가-스퍼터링에 보다 많이 의존하는 것이 가능할 수도 있다. 이는 가스 공급을 단순하게 한다.

본 발명은 특히 지속형 자가-스퍼터링, 부분 지속형 자가-스퍼터링, 및 저압 스퍼터링에서 스퍼터링 특성을 개선시키면서 보다 효율적인 열접촉을 제공한다. 그럼에도 불구하고, 용이하게 적용할 수 있고 다른 분야에서 이미 사용되는 가스를 사용할 수도 있다.

상기한 본 발명에 따르면, 열전달 가스로서 아르곤 대신에 헬륨을 사용함으로써, 대류성 열전달에 보다 효율적으로 할 수 있고, 저압의 열전달 가스를 공동으로 전달할 수 있으며, 이에 의해 보다 플라즈마 스퍼터링 공정을 보다 효율을 높일 수 있다.

Claims (13)

1. 플라즈마 챔버에서 스퍼터링하는 방법으로서,

   공동이 형성된 받침대의 표면 상에 웨이퍼 증착될 기판을 지지하는 단계와,

   플라즈마 스퍼터링 공정에 의해 상기 기판 상에 스퍼터링 증착될 재료를 포함하는 타겟으로 전력을 인가하는 단계와,

   상기 받침대의 온도를 제어하는 단계와, 그리고

   상기 기판이 상기 받침대의 표면 상에 지지되는 동안, 헬륨 및 네온 중 하나 이상을 포함하는 열전달 가스를 상기 공동으로 공급하는 단계를 포함하는 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 열전달 가스가 헬륨을 포함하는 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 챔버로 아르곤을 공급하고 상기 챔버 내에서 상기 아르곤의 플라즈마를 가격하는 단계와,

   상기 플라즈마를 유지시키면서 상기 아르곤의 공급을 감소시키는 단계를 더 포함하는 방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 아르곤의 공급을 감소시키는 단계는 상기 아르곤의 흐름을 정지시키는 것인 방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 타겟은 상기 기판 상에 구리층을 증착하도록 구리를 포함하는 방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 타겟을 알루미늄을 포함하는 방법.
7. 제 1항에 있어서, 상기 플라즈마 스퍼터링 공정 동안 상기 챔버를 1 밀리토르 미만의 압력으로 유지시키는 단계를 더 포함하는 방법.
8. 제 1항에 있어서, 상기 전력이 DC 전력인 방법.
9. 스퍼터링 장치로서,

   진공 챔버와,

   상기 챔버 내로 이송될 아르곤 소오스와,

   스퍼터링될 재료를 포함하는 타겟과,

   상기 타겟에 연결된 전력 공급기와,

   스퍼터링 증착될 기판을 표면 상에 지지하고 상기 표면에 공동이 형성되어 있는 받침대와, 그리고

   상기 공동으로 이송될 헬륨 및 네온 중 어느 하나의 소오스를 포함하는 스퍼터링 장치.
10. 제 9항에 있어서, 상기 소오스는 상기 공동으로 헬륨을 이송하는 스퍼터링 장치.
11. 제 9항에 있어서, 상기 전력 공급기는 DC 전력 공급기인 스퍼터링 장치.
12. 제 9항에 있어서, 상기 타겟이 구리 타겟인 스퍼터링 장치.
13. 제 12항에 있어서, 상기 타겟의 후방에 위치되고 상기 챔버 내에서 지속형 자가-스퍼터링 플라즈마를 유지할 수 있는 마그네트론을 더 포함하는 스퍼터링 장치.