KR20070008375A - 이동식 양극을 갖는 대구경 기판용 개선된 마그네트론스퍼터링 시스템 - Google Patents

이동식 양극을 갖는 대구경 기판용 개선된 마그네트론스퍼터링 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일반적으로 대구경 기판 상의 증착 균일성을 개선하기 위해서 증가된 양극 표면적을 갖는, 물리 기상 증착(PVD) 챔버 내의 기판의 표면을 프로세싱하기 위한 장치 및 방법을 제공한다. 일반적으로, 본 발명의 일면은 평면 패널 디스플레이 프로세싱, 반도체 프로세싱, 태양 전지 프로세싱, 또는 임의의 다른 기판 프로세싱을 위해 이용될 수 있다. 다른 일면에서, 프로세싱 챔버는 프로세싱 챔버의 프로세싱 영역에 걸쳐 양극 표면적을 증가시키며 보다 균일하게 분포하는데 이용되는 하나 이상의 양극 조립체를 포함한다. 또 다른 일면에서, 양극 조립체는 전도성 부재 및 전도성 부재 지지부를 포함한다. 또 다른 일면에서, 프로세싱 챔버는 전도성 부재가 프로세싱 챔버로부터 임의의 주요 부품을 이동시키지 않고 프로세싱 챔버로부터 이동되게 한다.

Description

이동식 양극을 갖는 대구경 기판용 개선된 마그네트론 스퍼터링 시스템 {IMPROVED MAGNETRON SPUTTERING SYSTEM FOR LARGE-AREA SUBSTRATES HAVING REMOVABLE ANODES}
도 1은 종래의 물리 기상 증착 챔버의 종단면도.
도 2는 본 발명에 따른 예시적 물리 기상 증착 챔버 일 실시예의 종단면도.
도 3a는 본 발명의 실시예로 이용가능한 선형 마그네트론의 평면도.
도 3b는 예시적 물리 기상 증착 챔버 내에 형성되는 프로세싱 영역 일 실시예의 종단면도.
도 3c는 본 발명의 다른 일면에 따른 사형 마그네트론(serpentine magnetron)에 의해 형성되는 플라즈마 루프 일 실시예의 개략적 평면도.
도 3d는 본 발명의 또 다른 일면에 따른 직사각형의 나선형 마그네트론에 의해 형성되는 플라즈마 루프의 다른 일 실시예의 개략적 평면도.
도 3e는 본 발명의 또 다른 일면에 따른 사형 마그네트론의 평면도.
도 3f는 본 발명의 또 다른 일면에 따른 사형 마그네트론의 평면도.
도 4는 예시적 물리 기상 증착 챔버 내의 하부 챔버 조립체의 사시도.
도 5a는 예시적 물리 기상 증착 챔버 내에 형성되는 양극 조립체의 사시도.
도 5b는 예시적 물리 기상 증착 챔버 내에 형성되는 양극 조립체의 사시도.
도 5c는 예시적 물리 기상 증착 챔버 내에 형성되는 양극 조립체의 사시도.
도 6a는 본 원에 기재된 본 발명의 일면을 실행하는데 유용할 수 있는 전도성 부재 조립체의 단면도.
도 6b는 본 원에 기재된 본 발명의 일면을 실행하는데 유용할 수 있는 전도성 부재 조립체의 단면도.
도 6c는 본 원에 기재된 본 발명의 일면을 실행하는데 유용할 수 있는 전도성 부재 조립체의 단면도.
도 7a는 본 원에 기재된 본 발명의 일면을 실행하는데 유용할 수 있는 타겟의 방위, 양극 조립체 및 마그네트론 조립체의 평면도.
도 7b는 본 원에 기재된 본 발명의 일면을 실행하는데 유용할 수 있는 타겟의 방위, 양극 조립체 및 마그네트론 조립체의 평면도.
도 8은 본 발명에 따른 예시적 물리 기상 증착 챔버 내의 하부 챔버 조립체의 사시도.
도 9는 본 발명에 따른 예시적 물리 기상 증착 챔버 내의 하부 챔버 조립체의 사시도.
도 10a는 본 발명에 따른 예시적 물리 기상 증착 챔버 내의 하부 챔버 조립체의 사시도.
도 10b는 본 원에 기재된 본 발명의 일면을 실행하는데 유용할 수 있는 도 10a에 도시된 전도성 부재의 상세 사시도.
도 11a는 본 발명에 따른 예시적 물리 기상 증착 챔버 내에 형성되는 프로세 싱 영역의 종단면도.
도 11b는 본 발명에 따른 예시적 물리 기상 증착 챔버 내에 형성되는 프로세싱 영역의 종단면도.
도 11c는 본 발명에 따른 예시적 물리 기상 증착 챔버 내에 형성되는 프로세싱 영역의 종단면도.
도 11d는 본 발명에 따른 예시적 물리 기상 증착 챔버 내에 형성되는 프로세싱 영역의 종단면도.
도 11e는 본 원에 기재되는 본 발명의 일면을 실행하는데 유용할 수 있는 전도성 부재의 사시도.
도 12a는 본 발명에 따른 예시적 물리 기상 증착 챔버의 종단면도.
도 12b는 본 원에 기재되는 본 발명의 일면을 실행하는데 유용할 수 있으며, 도 6에 개략적으로 도시되는 이동 조립체의 횡단면도.
도 13은 본 발명에 따른 예시적 물리 기상 증착 챔버 내에 형성되는양극 조립체의 사시도.
※ 도면의 주요 부분에 대한 도면 부호의 설명 ※
24A : 타겟 재료 27 : 자석
50 : 차폐물 50B : 접근 홀
93C : 겹침 부분 97A : 수평 지지부
97D : 새들 지지부 97E : 결합 단부
본 발명의 실시예들은 일반적으로, 기판의 표면 상에 필름을 증착시키는 기판 플라즈마 프로세싱 장치 및 방법에 관한 것이다.
마그네트론을 이용하는 물리 기상 증착(PVD)은 반도체 집적 회로 장치 내에 전기 접점 및 다른 구조물들을 형성하기 위해서 반도체 집적 회로 상에 금속을 증착시키는 주요 방법 중 하나이다. PVD 공정 중에, 타겟은 공정 영역 내에 발생하는 이온이 타겟으로부터 이동되는 원자에 충분한 에너지를 갖춰 타겟 표면에 충격을 가할 수 있도록 전기적으로 바이어스가 가해진다. 이온 충격을 가하게 하여 타겟의 표면으로부터 원자를 이동시키기 위해서 플라즈마의 발생을 야기하도록 타겟에 바이어스를 가하는 공정은 일반적으로 스퍼터링으로 지칭된다. 스퍼터링된 원자는 일반적으로 스퍼터 코팅되는 웨이퍼를 향해 이동하며, 스퍼터링된 원자는 웨이퍼 상에 증착된다. 이와 달리, 원자는 웨이퍼 상에 반응적으로 화합물을 증착하기 위해서, 플라즈마 내의 다른 가스, 예를 들어 질소와 반응한다. 반응 스퍼터링은 좁은 홀의 측면 상에 티타늄 질화물 또는 탄탈 질화물의 박막 장벽 층 및 핵형성 층을 형성하는데 가끔 이용된다.
DC 마그네트론 스퍼터링은 가장 일반적으로 실용화된 형태의 스퍼터링이다. PVD 타겟은 금속 원자를 스퍼터링하기 위해서 타겟에 작용 가스(예를 들어, 아르곤)의 양이온을 끌어당기도록 약 -100 내지 -600 VDC의 범위 내의 음 DC 바이어스로 바이어스 가해진다. 일반적으로, 스퍼터 리액터의 측면은 스퍼터 증착으로부터 챔버 벽을 보호하기 위해서 차폐물로 덮인다. 차폐물은 통상적으로 전기 접지되어 챔버 및 플라즈마 내측으로 DC 타겟 전력을 정전형으로 연결하도록 타겟 음극에 반대인 양극을 제공한다.
대향 자극들 중 한 쌍 이상을 갖는 마그네트론은 통상적으로, 타겟 정면에 밀접하며 평행한 자기장을 발생시키도록 타겟의 배면 근처에 배열된다. 한 쌍의 대향 자석으로부터 유도되는 자기장은 전자가 양극 표면으로 이동되거나 플라즈마 내의 가스 원자와 재결합하기 전에, 전자를 트랩핑하여 전자 수명을 연장시킨다. 연장된 수명 및 플라즈마 내의 전하 중성을 유지할 필요성으로 인해, 부가적인 아르곤 이온은 고밀도 플라즈마를 형성하기 위해서 마그네트론에 인접한 영역 내측으로 끌어당겨진다. 따라서 스퍼터링 비율이 증가한다.
그러나, 종래의 스퍼터링은 평면 패널 디스플레이 기판과 같은 대구경 기판 상에 향상된 집적 회로의 형성을 시도하고 있다. 통상적으로, TFT 분야에 있어서, 기판은 약 2000 ㎠ 보다 큰 표면적을 갖는 유리 기판이다. 보통, TFT 프로세싱 장치는 일반적으로, 약 1.5 × 1.8 m 이하의 기판을 수용하도록 구성된다. 그러나, 2.16 × 2.46 m 이하의 크기 및 그 크기를 초과하는 크기를 갖는 기판을 수용하도록 구성되는 프로세싱 장치가 가까운 미래에 구상되고 있다. 발생되는 하나의 문제점은 종래의 스퍼터 프로세싱 챔버 내에 보통 이용되는 양극 표면적에 대한 음극 표면적(타겟)의 표면적 비율을 유지할 만큼 충분히 큰 챔버를 생성시키는 것이 불가능했다는 점이다. 표면적 비율을 유지하기 위한 시도를 하는 것은 임의의 면적 비율을 달성하기 위해서 요구되는 대구경의 부품으로 인하여 제조상의 어려움을 야 기할 수 있으며, 프로세싱 이전에 그러한 큰 부피를 임의의 베이스 압력으로 펌핑 다운시킬 필요성에 대한 프로세싱 문제점을 야기할 수 있다. 큰 타겟 표면적에 대한 감소된 양극의 표면적은 일반적으로, 타겟 아래 영역 및 기판 위의 영역으로 정의되는 프로세싱 영역 내에 발생하는 플라즈마의 밀도를 타겟의 중앙에서부터 타겟의 에지까지 상당히 변형시킨다. 양극 표면이 일반적으로 타겟 둘레 주위에 분포되기 때문에, 타겟의 중앙에서부터 양극 표면으로의 보다 긴 거리가 타겟 에지 부분의 타겟 표면으로부터의 전자 방출을 보다 양호하게 하며, 따라서 타겟 중앙 근처의 플라즈마 밀도를 감소시킨다고 생각된다. 타겟 면에 걸쳐서 여러 영역에 있어서 플라즈마 밀도의 감소는 국부적 영역 내의 타겟의 표면에 충돌하는 이온의 수를 감소시킬 것이며, 타겟 면으로부터 거리를 두고 위치되는 기판의 표면에 걸쳐서 증착되는 필름의 균일성을 변형시킬 것이다. 따라서, 불충분한 양극 영역 문제점은 기판의 에지에 대한 기판 중앙 근처에서 보다 적은 필름 두께 비-균일성으로서 그 문제점 자체를 증명한다.
불충분한 양극 면적 문제점을 해결하기 위해서, 몇몇 고안자들은 양극 표면적을 증가시키기 위해서 타겟 아래 프로세싱 영역 내에 위치되는 부가적인 양극 구조물을 설치했다. 설치되는 양극 구조물은 일반적으로, 타겟 면 아래 위치되는 스캐닝 양극 구조물 또는 고정-양극 구조물(예를 들어, 시준기)을 포함하며, 이들 구조물은 증착 공정 중에 이동될 때 이동식 마그네트론 구조물과 정렬되어 이동된다. 시간이 지나 프로세싱 영역 내에 유지되거나 설치되는 양극 구조물(들)이 갖는 하나의 문제점은 타겟 재료가 프로세싱 중에 기판상에 계속해서 증착되어 시간이 흐 름에 따라서 구조물의 크기 및 형상을 변형시키는 것이다. PVD 형태 공정은 통상적으로 가시선 형태 증착 공정이기 때문에, 시간이 지나면서 구조물의 크기 및 형상의 변형은 증착 균일성을 시간이 지나면서 변경시킬 것이다. 구조물 상에 타겟 재료의 증착은 증착되는 재료가 프로세싱 중에 이러한 구조물 상에 증착되는 필름 내에 형성되는 내인성 또는 외인성 응력으로 인하여 분해되거나 파편이 될 가능성을 증가시킨다. 증착되는 필름의 분해 및 파편화는 이러한 공정을 이용하여 형성되는 장치의 수율에 영향을 미칠 수 있는 입자를 발생시킬 수 있다.
종래 기술 구성에 있어서 발생하는 문제점은 이러한 부품이 설치되는 부가적인 양극 구조물에 접근하여 이동시키기 위해서 타겟 및/또는 PVD 챔버 리드와 같은 공정 챔버로부터 주요 부품(예를 들어, 타겟, 마그네트론, 차폐물)의 이동을 요구한다는 것이다. 공정 챔버로부터 주요 부품을 이동시키는 공정은 대기 오염물(예를 들어, 물, 반응성 가스)에 챔버의 노출로 인하여 프로세싱이 지속되기 전에 PVD 챔버를 베이크아웃(bakeout) 시키도록 충분한 양의 시간을 요구할 것이기 때문에 값비쌀 수 있으며 시간을 소비할 수 있다. 또한, 주요 챔버 부품의 이동은 이전의 PVD 공정 단계로부터 차폐물 부품 상에 증착되는 필름을 산화시키거나, 오염시키게 하며, 입자 오염 관련으로 인하여 이들의 이동 및 대체를 요구할 수 있다. 또한, 공정 챔버에 원래의 주요 부품의 설치는 시간을 매우 소비시킬 수 있으며, 이는 이들이 아킹(arcing) 및 타겟의 바람직하지 않은 표면의 스퍼터링을 방지하도록 설치되는 양극 표면(들)에 타겟의 정확한 정렬을 요구할 것이기 때문이다.
따라서, 보다 균일한 PVD 증착 필름을 형성하기 위해서 PVD 프로세싱 챔버 내에 양극 표면적을 증가시킬 수 있는 방법 및 장치가 필요하며, 여기서 양극 표면적은 상당수의 입자를 발생시키지 않아야 하며, 일단 상당량의 증착물이 이들의 표면에 증착되고 난 후에는 효율적이며 비용 효율적인 방식으로 대체될 수 있어야 한다.
본 발명은 일반적으로, 기판 상에 층을 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버 조립체를 제공하며: 상기 조립체는 프로세싱 영역을 갖는 플라즈마 프로세싱 챔버, 표면이 프로세싱 영역과 접촉하도록 플라즈마 프로세싱 챔버 상에 위치되는 타겟, 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 위치되며 기판 수용 표면을 갖는 기판 지지부, 및 타겟과 기판 지지부 사이의 프로세싱 영역 내에 위치되는 복수의 양극 조립체를 포함하며, 여기서 기판 수용 표면 상에 위치되는 기판의 표면은 프로세싱 영역과 접촉하며, 여기서 복수의 양극 부재는 프로세싱 영역과 접촉하는 양극 차폐물과 전기 연결된다.
본 발명의 모든 실시예는 직사각형 기판 상에 층을 균일하게 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버 조립체를 추가로 제공하며; 상기 조립체는 프로세싱 영역을 갖는 플라즈마 프로세싱 챔버, 표면이 프로세싱 영역과 접촉하도록 플라즈마 프로세싱 챔버 상에 위치되는 타겟, 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 위치되며 기판 수용 표면을 갖는 기판 지지부, 및 타겟과 기판 지지부 사이의 프로세싱 영역 내에 위치되는 복수의 양극 부재를 포함하며, 여기서 기판 수용 표면 상에 위치되는 직 사각형 기판의 표면은 프로세싱 영역과 접촉하며, 여기서 복수의 양극 부재는 양극 차폐물과 전기 연결되며 직사각형 기판의 에지에 대한 방향으로 정렬된다.
본 발명의 실시예는 기판 상에 층을 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버 조립체를 추가로 제공할 수 있으며: 상기 조립체는 진공 영역을 에워싸는 하나 이상의 벽을 갖는 챔버 바디 조립체, 타겟 표면이 진공 영역 내에 형성되는 프로세싱 영역과 접촉하도록 챔버 바디 조립체 상에 위치되는 타겟, 진공 영역과 접촉하는 표면을 갖는 양극 차폐물, 진공 영역 내에 위치되며 기판 수용 표면을 갖는 기판 지지부, 및 하나 이상의 양극 부재를 포함하며, 여기서 챔버 바디 조립체는 하나 이상의 벽들 중 적어도 하나의 벽에 형성되는 하나 이상의 접근 포트를 가지며, 여기서 양극 차폐물은: 프로세싱 영역을 부분적으로 에워싸는 하나 이상의 벽, 및 양극 차폐물의 하나 이상의 벽들 중 하나의 벽을 통해 형성되는 제 1 슬롯을 포함하며, 여기서 기판 수용 표면 상에 위치되는 기판의 표면은 타겟과 접하며, 여기서 제 1 부재는 양극 차폐물과 전기 연결되며, 제 1 슬롯 및 하나 이상의 접근 포트들 중 하나를 통해 프로세싱 영역으로부터 이동된다.
본 발명의 실시예는 플라즈마 프로세싱 챔버 조립체 내에 위치되는 양극 부재를 추가로 제공할 수 있으며, 여기서 양극 부재는: 기판 지지부 상에 위치되는 기판과 타겟 사이에 장착되는 제 1 부재, 및 제 1 부재 상에 위치되는 복수의 제 2 부재를 포함하며, 여기서 제 1 부재는 타겟에 음극 바이어스를 인가시키는 전력 공급원의 양극과 전기 연결되며, 여기서 제 2 부재는 제 1 부재와 전기 연결되며 스퍼터링되는 재료가 타겟으로부터 제 1 부재 상에 증착되는 것을 방지하도록 제 1 부재의 일 부분 이상을 덮는다.
본 발명의 실시예는 기판 상에 층을 스퍼너 증착하는 방법을 추가로 제공할 수 있으며, 상기 방법은: 프로세싱 영역을 에워싸는 하나 이상의 벽 및 타겟 그리고 프로세싱 영역 내에 위치되는 하나 이상의 양극 부재를 갖는 스퍼터 증착 챔버 내의 기판 표면 상에 층을 증착하는 단계, 프로세싱 영역 내측으로 가스를 주입함으로써 스퍼터 증착 챔버를 배기시키는 단계, 및 스퍼터 증착 챔버의 하나 이상의 벽들 중 하나의 벽 내에 형성되는 접근 홀을 통해 프로세싱 영역으로부터 하나 이상의 양극 부재들 중 하나를 이동시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예는 기판 상에 스퍼터 증착 공정의 균일성을 향상시키는 방법을 추가로 제공할 수 있으며, 상기 방법은: 프로세싱 영역을 형성하는 하나 이상의 벽, 타겟, 및 타겟 아래 및 프로세싱 영역 내에 위치되는 하나 이상의 양극 조립체를 갖는 스퍼터 증착 챔버를 제공하는 단계, 및 전력 공급원을 이용하여 양극 표면 및 두 개 이상의 양극 조립체에 대해 타겟에 음극 바이어스를 인가함으로써 프로세싱 영역 내에 위치되는 기판의 표면 상에 층을 증착하는 단계를 포함하며, 여기서, 두 개 이상의 양극 조립체는 프로세싱 영역 내에 위치되는 양극 표면과 전기 연결된다.
본 발명의 실시예는 기판 상의 스퍼터 증착 공정의 균일성을 향상시키는 방법을 추가로 제공할 수 있으며, 상기 방법은: 양극 부재를 기판 지지부 상에 위치되는 기판의 프로세싱 표면과 타겟 사이에 형성되는 프로세싱 영역 내에 위치시키는 단계, 및 타겟과 양극 차폐물 사이에 바이어스를 인가함으로써 프로세싱 표면 상에 층을 증착시키는 단계를 포함하며, 여기서 양극 부재를 위치시키는 단계는 프로세싱 영역 내에 양극 차폐물과 전기 연결되는 제 1 부재를 위치시키는 단계, 및 제 1 부재 상에 하나 이상의 제 2 부재를 위치시키는 단계를 포함하며, 하나 이상의 제 2 부재는 제 1 부재와 전기 연결되며, 스퍼터링되는 재료가 타겟으로부터 제 1 부재 상에 증착하는 것을 방지하기 위해서 제 1 부재의 일 부분 이상을 덮는다.
본 발명의 전술된 특징들을 보다 잘 이해하기 위해서, 간단하게 전술한 본 발명을 몇몇의 예가 첨부 도면에 도시되어 있는 실시예를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 첨부 도면은 본 발명의 전형적인 실시예만을 설명하며 따라서 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 본 발명이 다른 동일한 효과의 실시예를 허용할 수 있다는 것을 주목해야 한다.
본 발명은 일반적으로, 증착 균일성을 개선하도록 증가된 양극 표면적을 갖는 PVD 챔버 내의 기판의 표면을 프로세싱하기 위한 장치 및 방법을 제공한다. 일반적으로, 본 발명의 일면은 평면 패널 디스플레이 프로세싱, 반도체 프로세싱, 태양 전지 프로세싱, 또는 임의의 다른 기판 프로세싱을 위해 이용될 수 있다. 본 발명은 캘리포니아 산타 클라라에 소재하고 있는 어플라이드 머티어리얼즈 인코포레이티드(Applied Materials Inc.)의 자회사인 에이케이티(AKT)로부터 이용가능하게 제조된 PVD 시스템과 같은 대구경 기판을 프로세싱하기 위한 물리 기상 증착 시스템에 관하여 이후에 실례로서 기재된다. 일 실시예에서, 프로세싱 챔버는 약 2000 ㎠ 이상의 표면적을 갖는 기판을 처리하게 된다. 다른 실시예에서, 프로세싱 챔버는 약 19,500 ㎠ 이상(즉, 1300 mm × 1500 mm)의 표면적을 갖는 기판을 처리 하게 된다. 그러나, 본 장치 및 방법은 대구경 기판을 처리하도록 구성되는 이러한 시스템을 포함하는 다른 시스템 구성에 있어서도 균일성을 가질 수 있다고 이해되어야만 한다.
도 1은 종래의 물리 기상 증착(PVD) 챔버(1)의 프로세싱 영역의 단면도이다. 종래의 PVD 챔버(1)는 일반적으로, 타켓(8), 진공 챔버(2), 접지 차폐물(3), 쉐도우 링(4), 타겟 전기 절연체(6), DC 전력 공급원(7), 공정 가스원(9), 진공 펌프 시스템(13) 및 기판 지지부(5)를 포함한다. 스퍼터링 공정을 수행하기 위해서, 아르곤과 같은 공정 가스는 가스원(9)으로부터 종래의 진공 PVD 챔버(1) 내측으로 전달되며, 플라즈마는 DC 전력 공급원(7)의 이용에 의해 타겟(8)과 접지 차폐물(3) 사이에 생성되는 음 바이어스로 인하여 프로세싱 영역(15) 내에서 발생한다. 일반적으로, 플라즈마는 타겟 바이어스로 인하여 타겟의 표면으로부터 전자의 방출에 의해 1차적으로 생성 및 지속되며 음(음극) 타겟 표면의 이온 충격에 의해 2차적으로 생성 및 지속된다. PVD 프로세싱 단계(들)을 수행하기 이전에, 진공 챔버(2)가 기본 압력(예를 들어, 10-6 내지 10-9 Torr)으로 펌핑 다운되는 것은 일반적이다.
도 1은 타겟의 중앙("A" 영역)에 인접한 타겟(1)의 표면으로부터 방출되는 전자(e- 로 표시)와 에지("B" 영역)에 인접한 타겟의 표면으로부터 방출되는 전자 사이의 경로차가 대구경 기판 프로세싱 챔버 내의 플라즈마 비-균일성의 원인이라고 여겨지는 것을 도시하기 위한 것이다. 타겟의 중앙을 지나가는 전자가 겪게되는 접지 부위까지의 보다 긴 경로를 갖는 전자는 플라즈마에 포함된 이온과 재결합 되거나 양극 표면으로 유입되기 전에 전자의 충돌 수는 증가할 것이나, 타겟(8)으로부터 방출되는 대부분의 전자는 접지 부위까지의 이러한 경로의 전기 저항성이 감소함으로 인하여 타겟의 에지 근처로 방출될 것이다. 접지에 대한 타겟의 에지에 인접한 경로의 전기 저항의 감소는 접지에 대한 전자 경로의 보다 짧은 경로 길이("B") 및 전도성 타겟(8) 재료(들)에 대한 보다 낮은 저항에 기인한다. 따라서, 보다 낮은 저항 경로는 타겟의 에지에 인접한 플라즈마 밀도 및 전류 밀도를 증가시키는 경향이 있어서, 타겟(1)의 중앙 대 에지에서 스퍼터링되는 재료의 양을 증가시킨다.
증가된 양극 영역 하드웨어
도 2는 본 원에 기재되는 본 발명의 일면을 실행하는데 이용될 수 있는 프로세싱 챔버(10)의 일 실시예의 종단면도이다. 도 2에 도시된 구성에 있어서, 프로세싱 챔버(10)는 프로세싱 영역(15)을 통한 양극 표면을 보다 고르게 분배하고 증가시키도록 이용되는 하나 이상의 양극 조립체(91)를 포함한다. 도 2는 프로세싱 영역(15) 내의 프로세싱 위치 내에 위치되는 기판(12)을 도시하고 있다. 일반적으로, 프로세싱 챔버(10)는 리드 조립체(20) 및 하부 챔버 조립체(35)를 포함한다.
A. 리드 조립체 및 마그네트론 하드웨어
리드 조립체(20)는 일반적으로 타겟(24), 리드 엔클로저(lid enclosure)(22), 세라믹 절연체(26), 하나 이상의 O-링 밀봉부(29) 및 타겟 후방 구역(21) 내에 위치되는 하나 이상의 마그네트론 조립체(23)를 포함한다. 일면에서, 세라믹 절연체(26)는 타겟(24)의 배킹 플레이트(24B)와 챔버 바디 조립체(40) 사이의 전기 절연을 필요로 하지 않는다. 공정 챔버(10)의 일면에서, 진공 펌프(도시되지 않음)는 프로세싱 영역(15)과 타겟 후방 영역(21) 사이에 생성되는 압력 차로 인한 타겟(24) 내에서 유도되는 응력을 감소시키도록 타겟 후방 영역(21)을 진공화하는데 이용된다. 타겟(24) 전반에 걸친 압력 차의 감소는 타겟(24) 중앙의 큰 편향을 방지하기 위해서 2000 ㎠ 보다 큰 대구경 기판을 처리하게 되는 공정 챔버(10)에 있어서 중요할 수 있다. 큰 편향은 압력차가 대기압(예를 들어, 14 psi)과 거의 동일할 때조차 겪게 된다.
도 2 에 있어서, 각각의 마그네트론 조립체(23)는 일반적으로, 타겟(24) 및 프로세싱 영역(15)을 통과하는 자기장(B-필드)을 생성하는(도 3b의 "B" 참조), 한 쌍의 대향 자극(즉, 북(N) 및 남(S))을 갖는 하나 이상의 자석(27)을 가질 수 있다. 도 2 및 도 3b는 타겟(24)의 배면에 위치되는, 세 개의 자석(27)을 포함하는 하나의 마그네트론 조립체(23)을 갖는 프로세싱 챔버(10) 일 실시예의 단면도를 도시하고 있다. 도 2에 도시되는 타겟(24)이 배킹 플레이트(24B) 및 타겟 재료(24A)를 가지며, 본 발명의 다른 실시예는 본 발명의 기본 범위를 변형하지 않은 고체 또는 단일체 형태의 타겟을 이용할 수 있다.
도 3a는 통상적으로 타겟의 정면(24C)(도 3b)에 평행하게 위치되는 두 개의 극(228, 226)을 갖는 마그네트론(224)의 평면도를 도시하고 있다. 또 다른 일면에서, 도 3a에 도시된 바와 같이, 마그네트론 조립체(23)는 챔버(10)의 프로세싱 영역(15) 내의 자기장 "B"를 향하도록 반대 극성의 외부 극(228)에 의해 둘러싸이는 하나의 자극성의 중앙 극(226)에 의해 형성될 수 있다(도 3b). 두 개의 극(226, 228)은 실질적으로 올바른 챔버 조건 및 폐루프 또는 폐트랙 영역 내의 가스 유동하에서 형성되는 고밀도 플라즈마(예를 들어, 도 3b의 부호 "P") 위의 일정 갭(230)에 의해 분리된다. 외부 극(228)은 두 개의 반원호부(234)에 의해 연결되는 두 개의 직선부(232)로 구성된다. 두 개의 극(226, 228)들 사이에 형성되는 자기장은 전자를 트래핑하여 플라즈마의 밀도를 증가시켜 결과적으로 스퍼터링 비율을 증가시킨다. 상대적으로 작은 폭의 극(226, 228) 및 갭(230)은 높은 자기 선속 밀도를 산출한다. 단일 폐 트랙을 따른 자기장 분포의 폐 형상은 일반적으로 갭(230)을 따라 플라즈마 루프를 형성한다. 폐루프는 이러한 구성이 일반적으로 폐루프 형상이 아닌 플라즈마 루프의 단부로부터 누출되는 것을 방지하기 때문에 일반적으로 바람직할 수 있다. PVD 증착 공정 중에, 프로세싱 영역(15) 내에서 발생된 플라즈마의 대부분이 프로세싱 영역(15)에 있는 전자의 봉쇄 자기장(도 3b 내의 부호 "B")으로 인하여 플라즈마 루프 내의 마그네트론 조립체(23) 아래에 형성되어 유지된다. 최적 형상으로 발생하는 플라즈마는 하나의 기판 크기에서 다른 기판 크기, 음극(예를 들어, 타겟) 표면적에 대한 양극 표면적(예를 들어, 접지되는 표면)의 비율, 및 증착되는 재료의 형태에 의해 변할 것이다. 센터 투 에지(center to edge) 증착되는 두께 변화를 감소시킴에 따른 마그네트론(23)의 효율성은 타겟 재료(들)의 자기 투자율 및 마그네트론 조립체(23)의 이동에 의해 영향을 받는다. 따라서, 몇몇의 경우에 마그네트론 자기장 패턴은 타겟(24) 재료(들)의 형태 및 이들의 두께(들)을 기초로하여 조절될 필요가 있을 수 있다.
일면에서, 마그네트론 조립체(23)는 타겟(24)보다 크기 면에서 작으며 타겟 표면(24C)의 완전한 이용을 보장하도록 타겟(24)의 배면을 따라서 이동된다. 통상적으로, 타겟 재료의 이용 및 증착 균일성을 개선 시키기 위해서, 하나 이상의 마그네트론 액츄에이터(부호 24A)를 이용함으로써 타겟 표면(도 3b의 부호 24C)에 평행한 방향들 중 하나 이상의 방향으로 각각의 마그네트론 조립체를 이동(예를 들어, 래스터(raster), 스캔, 및/또는 회전)하는 것이 일반적이다. 마그네트론 액츄에이터(들)는 선형 모터, 스텝퍼 모터, 또는 (이후에 기재되는) 제어기(101)로부터 제어력을 이용함으로써 임의의 속도에서 임의의 방향으로 마그네트론 조립체를 위치시키며 이동시키는 DC 서보 모터일 수 있다. 본 원에 기재되어 있는 본 발명에 이로울 수 있는, 마그네트론 조립체 내의 자석 방위와 함께 마그네트론을 이동시키는데 이용되는 이동 메커니즘은 본 원에 전체가 참조되며 본 발명의 청구범위와 일치하지 않는, 2004년 1월 7일 출원된 미국 가출원 제 60/534,952 호의 이점을 설명하며 일반적으로 양도된 미국 특허 제 10/863,152 호[AMAT 8841], 및 2004년 6월 7일 출원된 미국 특허 출원 제 10/863,152 호[AMAT 8841 P1]에 더 기재되어 있다.
도 3b는 마그네트론 조립체(23)를 포함하며 도 2 및 도 3a에 도시되어 있는 프로세싱 챔버(10) 일 실시예의 종단면도를 도시하고 있다. 도 3b는 또한 프로세싱 영역(15) 및 리드 조립체(20) 일 실시예의 상세도 또한 도시하고 있다. 실시예는 일반적으로 타겟(24) 및 타겟(24)에 인접하게 위치되는 하나 이상의 마그네트론 조립체(23)를 갖는 리드 조립체(20)를 포함한다.
도 3b에 있어서, 일 실시예에서, 마그네트론 조립체(23)는 도 3a에 도시된 바와 같이 선형이기 보다는 회선 형상을 갖는 중앙 극(426) 및 외부 극(428)을 이 용하여 형성된다. 도 3c 및 도 3d는 (도 3b 참조)타겟 표면(24C) 아래의 프로세싱 영역(15) 내에 생성되는 플라즈마 루프(245)의 형상의 평면도를 도시하고 있으며, 사형 마그네트론(240)(도 3c) 또는 나선형 마그네트론(250)(도 3d)에 도시될 것과 같이 두 개의 상이한 회선상의 마그네트론 조립체 형상을 이용하여 형성된다. 도 3c에 있어서, 플라즈마 루프(245)를 형성하기 위해서, 사형 마그네트론(240)은 일반적으로, 단부(244)에 의해 연결되는 다중의 길고 평행한 직선부(243)를 포함할 것이다. 단부(244)는 도 3c에 도시된 바와 같이, 코너로 곡선을 그리는, 또는 대안적으로 호 형상인 짧은 직선부를 가질 것이며, 직선부(243)에 이들을 연결한다. 타겟면에 평행한 자기장 분포의 일반적으로 직사각형 윤곽의 외부 에지에 의해 형성되는 사형 마그네트론(240)의 유효 영역은 실질적으로 타겟 영역의 일부이다. 도 3d에 있어서, 관련된 실시예에서, 플라즈마 루프(245)는 직사각형의 나선형 형상을 갖는 플라즈마 루프를 형성하도록 서로 부드럽게 연결되며 수직 축을 따라 연장하는 직렬의 직선부(252, 254)를 포함하는 나선형 마그네트론(250)을 이용하여 형성될 수 있다. 도 3d가 직사각형의 나선형 구성을 도시하지만, 이는 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니며 이는 나선형의 방식으로 그 자체를 둘러싸는 극의 임의의 형상을 갖는 배열이 이용될 수 있기 때문이다.
도 3c 및 도 3d에 도시된 바와 같은 마그네트론 형상에 의해 형성되는 플라즈마 루프는 본 원에 기재되는 본 발명의 여러 가지의 일면을 실행하는데 유리할 수 있는 소정의 마그네트론 구성의 개략적인 표현일 수 있다. 각각의 마그네트론(240, 250) 내의 플라즈마 루프들 사이의 거리 및 폴드(folds)의 수는 임의의 프로 세스 균일성 또는 증착 프로파일을 달성하도록 요구되는 바와 같이 상당히 조절될 수 있다. 용어 스퍼터 증착 프로파일은 기판 프로세싱 표면(도 3의 부호 12A)을 따라 측정되는 바와 같은 증착되는 필름 두께를 지칭하도록 의도된다. 불가피하진 않지만, 각각의 마그네트론은 내부 극 및 이를 둘러싸는 외부 극들 사이에 형성되는 플라즈마 루프를 갖추어 도 3a의 연장되는 레이스트랙 마그네트론(racetrack magnetron)의 접히거나 꼬인 변형으로 고려될 수 있다.
도 3e 및 도 3f는 본 원에 기재되는 본 발명의 일면을 실행하는데 유리할 수 있는 폐 회선상의 마그네트론 형상인 사형 마그네트론 조립체(260) 및 나선형 마그네트론 조립체(270), 이 둘 마그네트론 조립체의 계략적 평면도를 도시하고 있다. 도 3e는 제 1 극(261) 및 제 2 극(262)을 형성하도록 마그네트론 플레이트(263) 내에 형성되는 홈(264A-B) 내에 정렬되어 배열되는 자석의 배열을 갖는 사형 마그네트론 조립체(260)의 일 실시예를 도시하고 있다. 제 1 극(261) 및 제 2 극(262)과 같은, 두 개의 대향 극은 제 1 극(261)과 제 2 극(262) 사이에 형성되는 갭(265) 내에 자기장을 형성한다. 또 다른 일면에서, 도 3e에 도시된 바와 같이, 사형 마그네트론 조립체(260)는 원 "M"의 배열에 의해 개략적으로 도시된 자석의 배열을 이용하여 형성되며, 제 1 극(261)은 마그네트론 조립체의 북 극(부호 "N")을 형성하며 제 2 극(262)은 마그네트론 조립체의 남 극(부호 "S")을 형성하도록 지향된다. 일반적으로, 본 원에 기재된 바와 같이, 제 1 극(261) 및 제 2 극(262)을 형성하는데 이용되는 자석은 영구 자석(예를 들어, 니오븀, 사마륨-코발트, 세라믹, 또는 알니코) 또는 전자석일 수 있다. 마그네트론 조립체의 에지에 있는 외부 홈 (264A)의 폭은 일반적으로 거의 내부 홈(264B)의 절반이며, 이는 외부 홈(264A)이 하나의 열만을 수용하는 반면에 극들 사이에 발생되는 자기장 세기의 균형을 맞추도록 엇갈리는 배열로 내부 홈(264B)은 두 개 열의 자석(도시되지 않음)을 수용하기 때문이다. 다른 일면에서, 단일 자기 요크 플레이트(도 3b의 부호 27A)는 모든 자석의 극을 자기적으로 연결하도록 마그네트론 플레이트(263)의 배면을 덮을 수 있다. 다른 일면에서, 홈(264A, 264B) 내에 위치되는 자석은 통상적으로 자기적으로 연성의 스테인레스 스틸로 형성되며 형성된 홈(264A, 264B)과 대략 동일한 형상 및 폭을 갖는 각각의 극체(pole piece)로 덮인다.
도 3f는 제 1 극(271) 및 제 2 극(272)을 형성하도록 마그네트론 플레이트(273) 내에 형성되는 홈(274A-B)에 정렬되어 배열되는 자석(27)의 배열을 갖는 나선형 마그네트론 조립체(270)의 일 실시예를 도시한다. 제 1 극(271) 및 제 2 극(272)과 같은 대향 극은 제 1 극(271)과 제 2 극(272) 사이에 형성되는 갭(275) 내에 자기장을 형성한다. 다른 일면에서, 도 3f에 도시된 바와 같은 나선형 마그네트론 조립체(270)는 원 "M"의 배열에 의해 개략적으로 도시된 자석의 배열을 이용하여 형성되며, 제 1 극(271)이 마그네트론 조립체의 북 극(부호 "N")을 형성하며 제 2 극(272)이 마그네트론 조립체의 남 극(부호 "S")을 형성하도록 지향된다. 마그네트론 조립체의 에지에 있는 외부 홈(274A)의 폭은 일반적으로 내부 홈(274B)의 절반이며, 이는 외부 홈(264A)이 하나의 열만을 수용하는 반면에 극들 사이에 발생하는 자기장 세기의 균형을 맞추도록 엇갈리는 배열로 내부 홈(264B)은 두 개 열의 자석(도시되지 않음)을 수용하기 때문이다. 다른 일면에서, 단일 자기 요크 플레 이트는 모든 자석의 극을 자기적으로 연결하도록 마그네트론 플레이드(273)의 배면을 덮을 수 있다. 다른 일면에서, 홈(274A, 274B) 내에 위치되는 자석(27)은 통상적으로 자기적으로 연성의 스테인레스 스틸로 형성되며 형성된 홈(274A, 274B)과 대략 동일한 형상 및 폭을 갖는 각각의 극체로 덮인다.
도 3e 및 도 3f에 있어서, 회선상의 마그네트론 조립체(예를 들어, 사형 마그네트론 조립체(260)) 내의 극의 방위는 모든 방향에서 대칭적일 수 없는 자기장을 발생시킬 것임을 유념하는 것이 중요하다. 마그네트론 조립체에 걸쳐서 임의의 점에서, 자기장, 또는 자속은 X, Y 및 Z 방향의 자기장에 상응하는 세 개의 성분 Bx, By 및 Bz로 분해될 수 있다. 성분 Bx 및 By는 지면에 접하며 성분 Bz는 도 3e 또는 도 3f 의 지면에 수직이다. 두 개의 극 사이에서 발생하는 자속은 극(부호(261, 262) 또는 부호(271, 272))들 사이의 가장 짧은 거리인 경로를 주로 따를 것이며, 따라서 일반적으로, 극들 사이에 형성되는 갭(예를 들어,부호(265 또는 275))에 수직인 접선 경로(예를 들어,Bx, By)를 따를 것이다. 사형 마그네트론 조립체(260) 패턴 내의 극의 방위는 극(261, 262)이 주로 Y-방향으로 서로 평행하게 정렬되기 때문에 우선의 자기장 발생 방향(예를 들어, Bx)을 가질 것이라고 여겨진다. 그러나, 나선형 마그네트론 조립체(270) 패턴 내의 극의 방위는 극(271, 272)의 직선 길이가 일반적으로 X 및 Y-방향으로의 길이와 동일하기 때문에 X-방향 및 Y-방향에 있어 더욱 균일하게 될 경향이 있을 것이다. 용어 "우선의 자기장 발생 방향"은 일반적으로, 가장 높게 발생되는 자속 밀도가 마그네트론 조립체에 걸쳐서 임의의 소정의 점에 형성되는 방향을 기재하도록 본 원에 이용된다. 우선의 자기장 발생 방향은 마그네트론 조립체(23)의 여러 영역에서 변할 수 있으며, 따라서 평균 우선 자기장 발생 방향은 마그네트론 조립체(23)에 의해 발생하는 총 자기장의 벡터 합에 의해 계산될 수 있다.
B. 하부 챔버 조립체 하드웨어
도 2에 있어서, 하부 챔버 조립체(35)는 일반적으로, 기판 지지부 조립체(60), 챔버 바디 조립체(40), 차폐물(50), 공정 가스 전달 시스템(45) 및 쉐도우 프레임(52)을 포함한다. 쉐도우 프레임(52)은 일반적으로, 프로세싱 중에 기판 지지부(61) 및 기판(12)의 에지 상에서의 증착을 방지하거나 증착량을 최소화하도록 기판의 에지를 가리는데 이용된다(도 2 참조). 일 실시예에서, 챔버 바디 조립체(40)는 일반적으로, 하나 이상의 챔버 벽(41) 및 챔버 베이스(42)를 포함한다. 하나 이상의 챔버 벽(41), 챔버 베이스(42) 및 타겟(24)은 일반적으로, 하부 진공 영역(16) 및 프로세싱 영역(15)을 갖는 진공 프로세싱 영역(17)을 형성한다. 다른 일면에서, 차폐물(50)의 차폐 장착면(shield mounting surface)(50A)은 차폐물(50)을 접지시키도록 챔버 벽(41) 내에 형성된 접지되는 챔버 차폐물 지지부(43) 상에 장착되거나 연결된다. 공정 가스 전달 시스템(45)은 일반적으로, 플라즈마 공정 중에 이용될 수 있는 공정 가스를 전달하기 위해서, 하부 진공 영역(16)(도 2에 도시됨) 및/또는 프로세싱 영역(15)과 직접 연통되어 있는 하나 이상의 입구 포트(45B)와 유체 연통되어 있는 하나 이상의 가스 소오스(45A)를 포함한다. 통상적으로, PVD 형태 분야에 이용되는 공정 가스는 예를 들어, 아르곤과 같은 불활성 가스 이지만 질소와 같은 다른 가스도 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 기판 지지부(61)는 기판 지지부(61) 내에 삽입되는 RF 바이어스 가능한 부품(도시되지 않음)을 포함할 수 있으며, 상기 부품은 RF 전력 소오스(67) 및 RF 매칭 장치(66)를 이용함으로써 프로세싱 영역(15) 내에 발생하는 플라즈마를 기판 지지부(61)에 정전형으로 RF 연결하는데 이용될 수 있다. 기판 지지부(61)에 RF 바이어스를 인가할 수 있는 역량은 플라즈마 밀도를 개선하는데 유용할 수 있으며, 기판 상의 증착 프로파일을 개선하는데 유용할 수 있으며, 그리고 기판의 표면에 증착되는 재료의 에너지를 증가시키는데 유용할 수 있다.
기판 지지부 조립체(60)는 일반적으로, 기판 지지부(61), 기판 지지부(61)를 지지하는 샤프트(62), 기판 지지부(61)가 리프트 메커니즘(65)에 의해 하부 챔버(35) 내에 위치되게 하는 가동식 진공 밀봉부를 형성하도록 챔버 베이스(42) 및 샤프트(62)에 밀봉가능하게 연결되는 벨로스(63)를 포함한다. 리프트 메커니즘(65)은 종래의 선형 슬라이드(도시되지 않음), 공압 실린더(도시되지 않음) 및/또는 리드 스크류(도시되지 않음)에 부착되는 DC 서보 모터를 포함할 수 있으며, 프로세싱 영역(15) 내의 임의의 위치에 기판 지지부(61), 및 기판(12)을 위치시킨다.
도 2에 있어서, 하부 챔버 조립체(35)는 일반적으로, 기판 리프트 조립체(70), 실트 밸브(46) 및 진공 펌핑 시스템(44)도 포함할 것이다. 리프트 조립체(70)는 일반적으로, 세 개 이상의 리프트 핀(74), 리프트 플레이트(73), 리프트 액츄에이터(71), 및 벨로스(72)를 포함하여 리프트 핀(74)이 중앙 전달 챔버(도시되지 않음)로부터 하부 챔버 조립체(35) 내측으로 연장되는 로봇 블레이드(도시되지 않음) 상에 위치되는 기판을 이동 및 대체시킬 수 있도록 리프트 액츄에이터(71) 및 챔버 베이스(42)에 밀봉 가능하게 연결된다. 연장되는 로봇 블레이드는 챔버 벽(41) 내의 접근 포트(32)를 통해 하부 챔버 조립체(35)에 들어가 기판 지지부(61) 위에 위치되어 전달 위치(도시되지 않음) 내에 위치된다. 진공 펌핑 시스템(44)(부호 44A, 44B)은 일반적으로, 하부 진공 영역(16) 및 프로세싱 영역(15)을 임의의 베이스 및/또는 프로세싱 압력으로 진공화하기 위해 크라이오-펌프, 터보 펌프, 크라이오-터보 펌프, 저진공용 펌프(rough pump), 및/또는 루츠 블로워(roots blower)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 챔버 벽(41)으로 부터 멀리 또는 상기 챔버 벽에 대해 실트 밸브(46)를 위치시키는 실트 밸브 액츄에이터(도시되지 않음)는 당업계에 잘 공지된 종래의 공압식 액츄에이터일 수 있다.
증착 공정 중에, 여러 가지의 프로세싱 챔버(10) 부품 및 공정 변수를 제어하기 위해서, 제어기(101)가 이용된다. 프로세싱 챔버의 프로세싱 변수는 통상적으로 마이크로프로세서-응용 제어기인 제어기(101)의 이용에 의해 제어될 수 있다. 제어기(101)는 플라즈마 프로세싱 챔버 내의 여러 가지 센서 및/또는 이용자로부터의 입력을 수용하도록 구성되며, 여러 가지의 입력 및 제어기 메모리 내에 유지되는 소프트 웨어에 따라서 플라즈마 프로세싱 챔버를 적합하게 제어한다. 제어기(101)는 일반적으로, 여러 가지의 프로그램을 유지하며, 프로그램을 프로세싱하며, 그리고 필요할 때 프로그램을 실행하도록 제어기에 의해 이용되는 메모리 및 CPU를 포함한다. 메모리는 CPU에 연결되며, 임의의 접근 메모리(램)(RAM), 읽기 전용 메모리(ROM), 플로피 디스크, 하드 디스크, 또는 디지탈 스토리지(digital storage), 로칼(local) 또는 리모트(remote)와 같은 손쉽게 이용가능한 하나 이상의 메모리일 수 있다. 소프트 웨어 지시 및 데이터는 CPU를 지시하기 위한 메모리 내에 코드화되거나 저장될 수 있다. 지지 회로는 종래의 방식으로 프로세서를 지지하기 위한 CPU에 연결될 수도 있다. 지지 회로는 당업계에 모두 잘 공지된, 캐시, 전력 공급원, 시계 회로, 입력/출력 회로, 하부 시스템, 및 등을 포함할 수 있다. 제어기(101)에 의해 판독가능한 프로그램(또는 컴퓨터 지시)은 태스크(task)가 플라즈마 프로세싱 챔버 내에서 수행가능할 수 있는지 결정한다. 바람직하게, 프로그램은 제어기(101)에 의해 판독가능한 소프트웨어이며 미리 결정되는 규정 및 입력 데이터를 기초로 하는 플라즈마 공정을 모니터하며 제어하는 지시를 포함한다.
양극 조립체
도 2, 도 4 및 도 5에 도시된 공정 챔버(10)의 일 실시예에서, 하부 챔버 조립체(35)는 하나 이상의 양극 조립체(91)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 양극 조립체(91)는 전도성 부재(93) 및 전도성 부재 지지부(97)을 포함하며 프로세싱 영역(15)을 통해 연장한다. 양극 조립체(91)는 프로세싱 영역(15) 내에 발생하는 플라즈마가 타겟 표면(24C)의 모든 영역에 대해 양극 표면의 보다 균일한 분포로 인해서 더욱 균일하도록 접지된다. 이러한 구성에서, 전도성 부재(93)는 접지되는 차폐물(50)과 전기 접촉되어, 전도성 부재(93)를 통해 흐르는 전류가 접지되도록 차폐물(50)을 통해 통과한다. 일 실시예에서, 전도성 부재(93)는 고정된 전도성 부재 지지부(97) 위에 위치되며, 프로세싱 영역(15) 내에 발생하는 플라즈마로부터 전도성 부재 지지부(97)를 가리거나 분리시키는데 이용된다(도 6a). 플 라즈마로부터 전도성 부재 지지부(97)를 가리거나 분리시키는 역량은 고정된 전도성 부재 지지부(97) 상에 있을 증착량을 감소시킬 것이며, 따라서 전도성 부재(93)가 공정 챔버(10)의 프로세싱 영역(15)으로부터 이동될 때의 입자 발생을 감소시킨다. 일 실시예에서, 양극 조립체(91)는 양극 조립체(91)가 연장하는 방향의 치수에 있어서, 타겟 표면(24C)보다 길어서, 전도성 부재 지지부(들)(97)는 프로세싱 영역(15) 내에 발생하는 플라즈마와 전도성 부재 지지부(들)(97) 사이의 상호 작용을 제한 하기 위해서 타겟 표면(24C) 아래 위치되지 않는다.
도 4는 프로세싱 영역(15) 내에 위치되며 하나 이상의 양극 조립체의 배열을 나타내고 있는 공정 챔버(10) 일 실시예의 사시도이다. 도 4에, 리드 조립체(20)는 하부 챔버 프로세싱 챔버 조립체(35) 내의 소정의 부품을 보다 명확하게 나타내기 위해서 이동되었으며 도시되지 않는다. 도 4에 도시된 실시예에서, 하부 챔버 조립체(35)는 일반적으로 기판 지지부 조립체(60), 챔버 바디 조립체(40), 공정 가스 전달 시스템(도시되지 않음; 도 2 참조) 및 쉐도우 프레임(52)을 포함한다. 다른 일면에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 챔버 바디 조립체(40)는 일반적으로 공정 키트 홀더(process kit holder)(140), 하나 이상의 챔버 벽(41) 및 챔버 베이스(42)를 포함한다(도2). 공정 키트 홀더(140)는 챔버 벽(41) 상에 위치되며 차폐물(50), 상부 차폐물(50E)(도 8) 및 하나 이상의 양극 조립체(91)(예를 들어 도 4에 도시되는 세 개)를 지지하게 된다. 다른 일면에서, 공정 키트 홀더(140)는 차폐물(50) 및 상부 차폐물(50E)을 접지되는 챔버 벽(41)에 전기 연결시킨다. 차폐물(50) 및 상부 차폐물(50E)은 일반적으로 크기가 정해져, 플라즈마 및 스퍼터링된 타겟 재료가 공정 영역(15)으로부터 새나가는 것을 방지하며 하부 챔버 조립체(35) 내의 부품 상에 증착되는 것을 방지시킨다. 도 4에 도시된 배열에서, 하부 챔버 조립체(35)는 기판 지지부(61) 상에 위치되는 세 개의 양극 조립체(91)를 포함한다. 다른 일면에서, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 전도성 부재 지지부(97)는 접지되는 차폐물(50) 상에 장착되어 전기 연결된다.
도 5a는 기판(12) 및 쉐도우 프레임(52)을 갖는 기판 지지부 위에 위치되며 차폐물(50)에 연결되는 양극 조립체(91) 일 실시예의 사시도를 도시하고 있다. 도 5a에서, 전도성 부재(93)는 프로세싱 중에 전도성 부재(93) 및 기판 지지부(61)에 전도성 부재 지지부(97)의 상대적 위치를 나타내도록 측면으로 이동된다. 이러한 구성에서, 전도성 부재 지지부(97)는 일반적으로, 전도성 부재(93)를 지지하며, 전기 연결되어 차폐물(50)에 의해 지지되는 수평 지지부(97A) 및 수직 지지부(97B)를 포함한다.
도 6a 내지 도 6b는 타겟으로부터 접지되는 전도성 부재(93)의 전류 흐름을 개념적으로 도시하고 있으며 프로세싱 영역(15) 및 전도성 부재(93)의 종단면도를 도시하고 있다. 도 6a는 프로세싱 영역(15), 타겟(24)(부호 24A, 24B), 전도성 부재(93) 및 기판 지지부(61) 상에 위치되는 기판(12)에 형성되는 증착되는 필름(11)을 도시하고 있다.
도 5a 및 도 6a에 있어서, 다른 일면에서, 전도성 부재(93)는 금속 시트로 형성될 수 있으며, 또는 전도성 부재 지지부(97) 상에 놓이는 금속 블록으로 형성될 수 있다. 또 다른 일면에서, 도 6b에 있어서, 전도성 부재(93)는 전도성 부재 지지부(97) 상에 놓이거나 상기 지지부를 덮고 있는 스톡 원형, 사각형 또는 직사각형 관으로 형성될 수 있다. 전도성 부재(93)는 예를 들어, 티타늄, 알루미늄, 백금, 구리, 마그네슘, 크롬, 망간, 스테인레스 스틸, 하스텔로이 C, 니켈, 텅스텐, 탄탈, 이리듐, 루테늄 및 이들의 합금 및/또는 이들의 조합물과 같은 전도성 금속으로 형성될 수 있다. 일반적으로, 전도성 부재(93) 및 전도성 부재 지지부(97)는 크기가 정해질 필요가 있으며, 타겟 바이어스에 의해 생성되는 발생 전류의 상당 부분을 수용하기에 충분히 전도성 있는 재료로 형성되는 반면에, 충분히 높은 융점을 가지며 프로세싱 중에 나타날 수 있는 고온에서 증착되는 재료의 중량하에서 뚜렷하게 변형되지 않을 만큼 충분히 강한 재료로도 형성된다. 고온은 전도성 부재(93) 및 전도성 부재 지지부(97)를 통한 전류의 흐름으로부터 IR 드롭 히팅(IR drop heating) 및 방사성 형태의 열 전달에 의해 생성될 수도 있을 것이다.
도 6a 내지 도 6b에 있어서, 다른 일면에서, PVD 증착 공정은 주로 가시 거리 형태의 공정이기 때문에, 기판(12) 및 타겟(24)의 표면에 대한 전도성 부재(93)의 위치는 증착되는 필름에 있어 쉐도잉 효과를 감소시키도록 최적화될 필요가 있을 수 있다. 기판 표면의 쉐도잉은 기판의 표면 상에 형성되는 증착되는 필름의 균일성에 영향을 미칠 것이다. 기판(12)의 표면에서 전도성 부재(93)의 최적 거리는 프로세싱 영역(15) 내의 가스 압력, 스퍼터링 공정 파워 및 기판(12)과 타겟 표면(24C) 사이의 거리에 따라서 변할 수 있다. 일반적으로, 전도성 부재(93)는 타겟과 기판 사이의 약 절반에 위치될 수 있다. 예를 들어, 타겟에서 기판의 간격이 200 mm인 경우에, 전도성 부재(93)는 타겟으로부터 약 100 mm의 거리에 위치될 수 있다. 다른 일면에서, 프로세싱 영역(15) 내에 위치되는 하나 이상의 전도성 부재(93)는 타겟 표면(24C)으로부터 약 700 mm 내지 130 mm 사이의 고정된 거리에 위치된다.
양극 조립체(91) 내의 부품(예를 들어, 전도성 부재(93) 및 전도성 부재 지지부(97))를 형성하는데 이용되는 재료 및 단면적은 프로세싱(예를 들어, 저항 가열 및 플라즈마와의 상호 작용)중에 나타날 수 있는 고온에 저항하는 역량에 영향을 미칠 수 있기 때문에 중요할 수 있다는 점을 주목해야 한다. 양극 조립체(91)의 수 및 프로세싱 영역(15) 내에 노출되는 전도성 부재(93)의 표면적은 각각의 전도성 부재(93)에 의해 전해지는 전류의 양에 영향을 미칠 것이며, 따라서 프로세싱 중에 각각의 전도성 부재(93) 및 전도성 부재 지지부(97)에 의해 달성되는 최대 온도에 영향을 미칠 것이기 때문에 중요해질 수도 있다. 전도성 부재(93)의 전체 표면적은 프로세싱 영역 내의 전도성 부재(93)의 길이 곱하기 전도성 부재(93)의 노출되는 둘레의 길이 곱하기 프로세싱 영역 내에 위치되는 전도성 부재의 수에 의해 형성될 수 있다. 다른 일면에서, 프로세싱 영역(15) 내에 위치되는 양극 조립체(91)의 수는 임의의 분야를 위해서 허용되는 임의의 공정 균일성, 비용 및 복잡도에 의해 좌우되는 약 1 내지 약 20 사이의 범위를 가질 수 있다. 바람직하게, 프로세싱 영역(15)을 통과하는 양극 조립체(91)의 수는 약 2 내지 약 10 사이의 범위를 갖는다. 도 6a에 도시되는 전도성 부재(93) 실시예의 노출되는 둘레는 일반적으로 전도성 부재(93)의 표면(93A)의 수직 길이 "A"의 두 배 곱하기 수평 길이 "B"로서 형성될 수 있다(예를 들어, 둘레 = 2A + B; 도 6a 및 도 6b 참조). 일 실시 예에서, 1800 mm × 1500 mm의 크기를 갖는 기판에 있어서, 모든 전도성 부재(93)의 노출되는 표면적은 약 5.0 ㎡이며, 1.9 m인 일 곱 개의 전도성 부재(93)에 이른다. 다른 일면에서, 전도성 부재(93)의 단면적은 타겟 바이어스에 의해 발생하는 플라즈마로부터 전도성 부재(93)에 전달되는 전류를 전하도록 크기가 정해진다. 일 실시예에서, 모든 전도성 부재에 의해 전해질 수 있는 총 전류는 약 1000 amps 이다.
도 6a 및 도 6b는 다소 사각형의 단면적 형상을 갖는 전도성 부재(93)를 도시하지만, 이러한 구성은 본 발명의 범위를 제한하지 않는다. 다른 일면에서, 수직 길이 "A" 보다 짧은 수평 길이 "B"(도 6a 및 도 6b)가 증착 공정 중에 타겟으로부터 기판 표면으로 통과하는 스퍼터링되는 재료의 쉐도잉을 감소시키도록 하는 것이 바람직할 수 있다.
도 6c는 두 개의 부품들 사이의 전기 연결을 향상시키기 위해서 전기 커넥터(121)가 전도성 부재(93)와 전도성 부재 지지부(97) 사이에 위치되는 양극 조립체(91) 일 실시예를 도시하고 있다. 다른 일면에서, 전기 커넥터(121)는 전도성 부재(93) 또는 전도성 부재 지지부(97)에 결합되거나 용접되는 종래의 EMI 또는 RF 가스켓이다.
도 4, 도 5a 내지 도 5b, 도 7a 내지 도 7b, 및 도 9는 일반적으로 직선이며 일반적으로 로드 또는 바 형상인 양극 조립체(91)의 실시예를 도시하고 있으며 이러한 구성은 본 원에 기재된 본 발명의 범위를 제한하지 않는다. 일반적으로, 본 원에 사용된 바와 같은 용어 바, 또는 로드는 폭이 넓거나 높은 단면적을 갖기보다 는 긴 구성으로(예를 들어, 도 7a 내지 도7b의 X-방향) 기재된다. 다른 일면에서, 바 또는 로드 형상의 양극 조립체(91)는 직선이며, 곡선형이거나 고리형인 이들의 길이를 따라서 하나 이상의 영역을 갖는다. 일 실시예에서, 양극 조립체(91)는 양극 표면적을 증가시키며, 타겟으로부터 기판 표면을 통과하는 스터터링된 재료의 유동 방향 및/또는 유동량을 현저히 차단하거나 변경하지 않음으로써 기판 표면 상의 스퍼터 증착되는 필름 균일성을 개선하도록 프로세싱 영역을 통해 위치된다. 도 6a 및 도 6b에 있어서, 일 실시예에서, 양극 조립체(91) 부품(예를 들어, 전도성 부재(93), 전도성 부재 지지부(97))의 단면적은 타원형, 원형, 다이아몬드형, 또는 다른 형상이며, 이는 타겟으로부터 기판 표면으로 통과하는 스퍼터링되는 재료의 유동 방향 및/또는 유동량을 현저히 차단하지 않을 것이다.
PVD 증착 공정을 수행하기 위해서, 제어기(101)는 진공 펌핑 시스템(44)에 프로세싱 챔버(10)를 미리 결정되는 압력/진공으로 비우도록 명령하여, 플라즈마 프로세싱 챔버(10)는 진공하에서도 중앙 전달 챔버(도시되지 않음)에 장착되는 시스템 로봇(도시되지 않음)으로부터 기판(12)를 수용할 수 있게 한다. 기판(12)을 프로세싱 챔버(10)에 전달하기 위해서, 중앙 전달 챔버로부터 프로세싱 챔버(10)를 밀봉시키는 실트 밸브(부호 46)는 시스템 로봇이 챔버 벽(41) 내의 접근 포트(32)를 통해 연장하도록 개방시킨다. 리프트 핀(74)은 기판을 연장되는 로봇 블레이드(도시되지 않음)로부터 들어올림으로써 연장되는 시스템 로봇으로부터 기판(12)을 이동시킨다. 시스템 로봇은 프로세싱 챔버(10)로부터 철수시키며 실트 밸브(46)는 중앙 전달 챔버로부터 프로세싱 챔버(10)를 분리시키도록 닫는다. 기판 지지부 (61)는 리프트 핀(74)으로부터 기판(12)을 들어올리며 기판을 타겟(24) 아래의 임의의 프로세싱 위치로 이동시킨다. 임의의 베이스 압력을 달성한 후에, 임의의 흐름의 프로세싱 가스가 프로세싱 영역(15)으로 도입되며, 프로세싱 영역(15) 내에 플라즈마를 발생시키도록 전력 공급원(28)을 이용함으로써 바이어스 전압이 타겟(24)에 가해진다. 전력 공급원(28)에 의한 DC 바이어스 전압의 적용은 프로세싱 영역(15) 내의 이온화된 가스가 타겟 표면에 충격을 가하게 하여 금속 원자를 "스퍼터" 시키며 기판 지지부(61)의 표면 상에 위치되는 기판의 표면에 놓인다. 도 2에 도시된 구성에서, 바이어스 전압의 적용으로부터 발생하는 전류의 백분율은 접지되는 전도성 부재(93)를 통과할 것이며, 발생하는 플라즈마가 프로세싱 영역을 통해 보다 균일하게 분배되게 한다. 용어 "접지된"은 일반적으로 공정 챔버 내의 양극 표면으로 양극 조립체(91)들 사이의 직접 또는 간접 전기 연결을 나타내고 있음을 주목해야 한다.
프로세싱 및 휴지 시간 중에, 전도성 부재(93)의 온도는 상당히 변할 것이며 따라서 잠재적으로, 전도성 부재(93) 상에 증착되는 필름(11B)이 전도성 부재(93)의 형상을 변형시키게 하거나, 증착된 재료가 떨어져 입자를 발생하게 하여 프로세싱된 기판(들) 상에 장치 산출 문제를 야기할 수 있다. 다른 일면에서, 이러한 문제를 해결하기 위해서, 전도성 부재(93)의 표면(93A)은 그릿 블라스팅(grit blasting), 화학적 에칭 또는 전도성 부재(93)에 증착되는 필름의 기계적 부착을 증가시키는 다른 종래 기술에 의해 거칠어 질 수 있다. 다른 일면에서, 표면(93A) 은 약 1 내지 약 9 ㎛ 사이의 범위를 갖는 평균 표면 거칠기 (Ra)로 거칠어 질 수 있다. 일 실시예에서, 알루미늄 아크 스프레이(arc spray), 화염 스프레이 또는 플라즈마 스프레이 코팅은 증착되는 필름의 부착을 개선시키도록 전도성 부재(93)의 표면(93A) 상에 증착될 수 있다. 다른 일면에서, 표면(93A)은 아크 스프레이, 화염 스프레이 또는 플라즈마 스프레이 코팅을 이용함으로써 약 1 내지 약 50 ㎛ 사이의 평균 표면 거칠기 (Ra)로 거칠어 진다.
도 5b는 전도성 부재 지지부(97)를 위한 차폐물로서 전도성 부재(93)를 이용하지 않는 양극 조립체(91)(예를 들어, 도 5b에 도시된 두 개)의 다른 실시예의 사시도를 도시하고 있다. 일 실시예에서, 비차폐 전도성 부재(193)는 전류를 플라즈마로부터 지지부(102)에, 최종으로는 접지된 차폐물(50)(예를 들어, 도 2의 부호 50)에 전달하는데 이용된다. 이러한 구성에서, 비차폐 전도성 부재(193)는 PVD 증착 공정 중에 직접 증착된다. 도 5c는 하나의 양극 조립체의 분해 사시도를 도시하고 있으며, 여기서 비차폐 전도성 부재(193)는 지지부(102)의 지지부 전기 연결점(104)에 전기 연결시키는 전도성 부재 전기 연결점(105)을 갖는다. 다른 일면에서, 전도성 부재 전기 연결점(105) 및 지지부 전기 연결점(104)은 비차폐 전도성 부재(193)가 프로세싱 영역(15)으로부터 이동되게 하며 또는 상기 영역 내에 위치되게 하는 피벗점(106)으로서 작용한다(이후에 전술됨). 도 5b 및 도 5c에 있어서, 피벗점(106)을 숨기기 위해서, 지지부 덮개(103)가 스퍼터링되는 재료 증착이 공정 영역(15)으로부터 이러한 부품들의 이동을 방해하는 것을 방지하도록 이 영역 위에 위치된다.
도 5b 내지 도 5c 및 도 6b에 있어서, 양극 조립체(91)의 다른 일면에서, 전도성 부재(93)가 전도성 부재 지지부(97)를 둘러싸는 경우에(도 6b 참조), 전도성 부재 지지부(97)는 하나의 단부 및 전도성 부재(93)가 전도성 부재 지지부(97) 위에 위치되게 하는 다른 수직 지지부(도시되지 않음)로부터 분리될 수 있는 단부에 피벗점(106)을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 도시되지 않은, 양극 조립체는 기판 표면 위에 외팔보로 받쳐지며 기판 전체에 걸쳐서 연장되지 않는다. 다른 일면에서 양극 조립체의 외팔보 단부는 기판 지지부 상에 위치된 기판의 중앙 위에 점에서만 연장할 수 있다. 다른 일면에서, 외팔보 양극 조립체는 프로세싱 영역(15)을 통해 균일하게 분배된다.
본 원에 도시된 공정 챔버(10)의 실시예는 차폐물(50)과 접촉하는 양극 조립체(91) 모두를 도시하는 반면에, 이러한 구성은 본 원에 기재되는 본 발명의 범위를 제한 하려는 것이 아니다. 따라서, 몇몇의 실시예에서, 수직 지지부(도 5a 및 도 8의 부호 97B, 도 5b의 부호 102)는 브래킷 상에 장착될 수 있으며 또는 챔버 바디 조립체(40) 내에 위치되는 표면을 지지한다.
양극 조립체 정렬
본 발명의 다른 일면에서, 기판의 프로세싱 표면에 걸쳐서 균일한 증착을 확보하기 위해서, 타겟(24)에 대한 하나 이상의 양극 조립체(91), 또는 기판 지지부(61) 상에 위치되는 기판의 정렬, 피쳐(예를 들어, 표면)의 방위 및/또는 위치, 또 는 대칭 축이 최적화될 수 있다. 도 7a는 예시적 방위의 타겟(24), 내부에 사형 마그네트론 조립체(240)를 갖는 마그네트론 조립체(23), 및 복수의 양극 조립체(91)를 개략적으로 도시하고 있는 평면도이다. 일 실시예에서, 도 7a에 도시된 바와 같이, 복수의 양극 조립체(91)(예를 들어 다섯 개 도시됨)는 Y-방향으로부터 동일하게 서로 이격되어 있으며 사형 마그네트론 조립체(240)의 극(261, 262)이 주로 정렬되는(예를 들어, Y-방향에 평행한) 방향에 수직인 방향으로 정렬된다. 마그네트론 조립체(23)는 몇몇의 경우에, 액츄에이터(24A)(도시되지 않음; 도 3b 참조)를 이용함으로써 프로세싱 중에, 타겟(24)의 표면에 걸쳐서 X-Y 면으로 이동될 수 있다. 다른 일면에서, 극(261, 262)의 주요 정렬은 액츄에이터(23A)에 의해 마그네트론 조립체(23)의 이동 중에 양극 조립체(91)에 수직인 방향으로 정렬 방향이 유지되도록 설계된다. 도 7a는 일반적으로 바 형상의 양극 조립체(91)가 직사각형 타겟(24)의 길이 방향으로 정렬되며, 사형 마그네트론 조립체(240)의 극은 기판의 길이 방향에 수직으로 정렬되지만, 이러한 구성은 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니다. 일 실시예에서, 극(261, 262)이 주로 정렬되는 방향에 평행한 방향으로 양극 조립체(91)를 정렬하는 것이 바람직할 수 있다. 다른 일면에서, 양극 조립체는 마그네트론 조립체 또는 모든 마그네트론 조립체의 평균 우선의 자기장 발생 방향에 대해서 정렬된다.
도 7b는 타겟(24), 마그네트론 조립체(23) 및 복수의 양극 조립체(91)의 예시적 방위를 개략적으로 도시하는 평면도이다. 일 실시예에서, 도 7b에 도시된 바와 같이, 복수의 양극 조립체(91)(예를 들어, 다섯 개 도시됨)는 Y-방향으로 서로 동일하게 이격되어 있으며 평행하게 위치되며 마그네트론 조립체(23)의 여러 단면을 갖는 나선형 마그네트론(250)에 수직이다. 다른 일면에서, 마그네트론 조립체(23)는 액츄에이터(24A)를 이용함으로써 프로세싱 중에 타겟(24)의 표면에 걸쳐서 X-Y 면으로 이동된다(도 3b). 다른 일면에서, 극(271, 272)의 주요 정렬은 프로세싱 중에 마그네트론 조립체(23)의 이동 중에 양극 조립체(91)에 대한 동일한 방위로 유지되도록 설계된다.
도 7a 내지 도 7b에 있어서, 다른 일면에서, 타겟(24)의 중앙 아래 및 타겟(24)의 에지의 보다 아래에 위치되는 보다 많은 양극 조립체(91)를 갖는 것이 바람직할 수 있으며, 따라서, 프로세싱 영역(15)를 통해 양극 조립체(91)의 비-균일성 분포를 형성한다. 도 6a 내지 도 6b와 관련하여 전술된 바와 같이, 기판의 표면 상에 증착되는 재료의 쉐도잉을 감소시키도록 타겟의 표면 및 기판의 표면으로부터 임의의 거리에서 양극 조립체를 위치시키는 것이 바람직할 수 있다.
전도성 부재 이동
도 8 내지 도 10에 있어서, 본 발명의 일 실시예에서, 전도성 부재(93), 또는 비차폐 전도성 부재(193)(도시되지 않음; 도 5b 내지 도 5c)는 공정 키트 홀더(140) 내에 형성되는 접근 포트(98)와 정렬되는 차폐물(50) 내에 형성되는 접근 홀(50B)을 통해 공정 챔버로부터 이동된다. 다른 일면에서, 접근 포트(98)는 도 2에 도시된 바와 같이, 챔버 벽(41) 내에 형성될 수 있다. 도 8 내지 도 10은 접근 홀(50B) 및 접근 포트(98)를 통해 프로세싱 영역(15)으로부터 삽입 또는 이동되는 여러 가지 상태로 전도성 부재(93)를 도시하는 사시도이다. 도 8 내지 도 10에, 리 드 조립체(20)는 하부 프로세싱 챔버 조립체(35) 내의 몇몇의 부품을 보다 명확하게 도시하도록 이동되었다.
일 실시예에서, 공정 챔버(10)는 일반적으로, 공정 키트 홀더(140)에 부착되며 공정 챔버(10)의 프로세싱 영역(15) 내에 위치되는 차폐물(50) 및 상부 차폐물(50E)을 포함한다. 차폐물(50) 및 상부 차폐물(50E)은 기판의 플라즈마 프로세싱 중에 발생하는 산재되는 증착 재료를 수집하게 된다. 일반적으로, 차폐물(50) 및 상부 차폐물(50E)은 겹치도록 설계되어 이들이 스퍼터링된 재료를 가리게 되어 접근 홀(50B) 및 하부 진공 챔버(16) 내측으로 상기 재료가 접근하지 않을 것이다. 다른 일면에서, 도 2에 도시된, 접근 홀(50B)은 프로세싱 중에 하부 진공 영역(16) 내의 스퍼터링 타겟 원자의 증착을 방지하도록 선택적 접근 홀 덮개(50D)에 의해 덮일 수 있다. 접근 홀 덮개(50D)는 차폐물(50)에 피벗 운동 가능하게 부착될 수 있어서, 접근 홀(50B)을 덮고 있는 위치로부터 그리고 상기 위치 내로 이동될 수 있다.
도 8은 두 개의 양극 조립체(91)의 하나의 단부를 나타내는 하부 챔버 조립체(35)의 사시도를 도시하고 있다. 도 8에 도시된 구성에서, 전도성 부재 지지부(97)는 일반적으로 수평 지지부(97A) 상에 위치되는 전도성 부재(93)를 지지하는 수평 지지부(97A) 및 수직 지지부(97B)를 포함한다. 일 실시예에서, 전도성 부재(93)는 전도성 부재(93)의 표면에 부착되거나 용접되는 핸들(93B)을 가져 공정 키트 홀더(140) 내에 형성되는 접근 포트(98) 및 차폐물 내에 형성되는 접근 홀(50B)을 통해 전도성 부재(93)의 삽입 및/또는 이동을 용이하게 한다.
도 8에 있어서, 전도성 부재(93)가 사용 가능 수명에 도달할 때, 전도성 부재(93)는 공정 키트 홀더(140)에 밀봉가능하게 부착되는 블랭크-오프(blank-off) 플레이트(99)를 이동시키며 공정 챔버(10)를 배기시킴으로써, 프로세싱 영역(15)으로부터 이동될 수 있어서 사용자는 접근 홀(50B) 및 접근 포트(98)를 통해 전도성 부재(93)에 접근할 수 있다. 전도성 부재(93)를 이동시키는 공정은 진공 펌프(도시되지 않음)를 잠그는 단계 및 진공 프로세싱 영역(17) 내의 대기압보다 높은 압력을 생성시키도록 가스 소오스(45A)(도 2에 도시됨)로부터 진공 프로세싱 영역(17)으로 아르곤과 같은 불활성 가스의 흐름을 전달하는 단계를 포함한다. 전도성 부재(93)의 이동 중에 프로세싱 영역(17) 내에 양압을 생성시키는 단계는 대기 오염물(예를 들어, 대기 가스, 증기 또는 입자)에 공정 키트 부품의 노출로 인하여 프로세싱 영역(15) 내에 위치되는 챔버 부품의 오염을 방지할 수 있기 때문에 유리하다. 다른 일면에서, 접근 홀(50B) 및 접근 포트(98)는 대기 오염물이 프로세싱 영역(15)에 침투할 수 있는 영역을 최소화하도록 고의적으로 가능한 작게 유지된다. 프로세싱 챔버(10)의 다운 시간(down time)은 챔버 리드 조립체(20) 및/또는 다른 주요 챔버 부품을 이동 및 재 위치시킬 필요가 없으며, 프로세싱 챔버 부품으로부터 흡수되는 가스 및 물을 이동시키도록 챔버로부터 베이킹(bake)할 필요가 없으며, 그리고 대기 오염물에 이들의 노출로 인하여 오염되는 부품을 대체할 필요가 없기 때문에 최소화될 수 있다.
도 9는 공정 챔버(10)의 프로세싱 영역(15)으로부터 부분적으로 이동되는 위치에 블랭크-오프 플레이트(99) 및 전도성 부재(93)를 도시하며 공정 챔버(10)의 외부로부터 도시되는 분해 사시도이다.
도 10a는 복수의 겹침 부분(93C)으로부터 형성되는 전도성 부재(93)의 실시예를 도시하며 공정 챔버(10)의 사시도이다. 겹침 부분(93C)은 전도성 부재(93)가 공정 챔버(10)에 인접하게 그리고 외부 영역으로 과도하게 침입하지 않게 프로세싱 영역(15)으로부터 전도성 부재(93)의 이동을 허용한다. 이번 실시예는 공정 챔버(10) 상에서 유지 활동을 수행하기 위해서 요구되는 필요한 공간을 감소시키며, 이는 프로세싱 챔버(10) 및 클러스터 장치가 설치되는 공간의 벽 또는 프로세싱 챔버(10)를 포함하며 전도성 부재(93)와 클러스터 장치(도시되지 않음) 상의 다른 프로세싱 챔버들 사이의 간섭을 방지하거나 최소화할 수 있기 때문이다. 일 실시예에서, 전도성 부재(93)는 서로 피벗 운동 가능하게 부착되는 복수의 겹침 부분(93C)으로 형성되어 전도성 부재(93)의 모든 겹침 부분(93C)이 하나의 완전한 유닛으로서 프로세싱 영역(15) 내에 용이하게 이동되어 위치될 수 있다. 다른 일면에서, 각각의 겹침 부분(93C)은 최소의 갭이 이들 사이에 형성되도록 겹쳐진다. 최소의 갭은 일반적으로 프로세싱 중에 증착되는 재료의 양을 제한하도록 설계되며 겹침 부분(93C)이 놓인 전도성 부재 지지부(97)로 최소의 갭을 통해 지나가게 할 수 있거나 없게 할 수 있다.
도 10a는 연결 이음쇠(93D)에 서로 피벗 운동가능하게 부착되는 세 개의 겹침 부분(93C)을 갖는 일 실시예를 도시하고 있다. 도 10b는 도 10a에 도시된 연결 이음쇠(93D)들 중 하나의 상세도를 도시하고 있다. 일 실시예에서, 도 10b에 도시된 바와 같이, 인접한 겹침 부분(93C)은 다른 겹침 부분(93C) 내에 형성되는 기둥 부재(93F)와 결합하여 연결되는 하나의 겹침 부분(93C)의 돌출 암 부분(93E)을 이용함으로써 연결 이음쇠(93D)에 서로 연결된다. 이러한 구성에서, 겹침 부분(93C)은 서로 연결될 수 있으며 그룹으로 위치될 수 있다. 다른 일면에서, 각각의 겹침 부분(93C)을 한번에 하나씩 개별적으로 부착하며 위치시키는 것이 바람직할 수 있다. 다른 일면에서, 연결 이음쇠(93D)는 돌출 암 부분(93E)이 다른 겹침 부분(93C)의 기둥 부재(93F)와 연결되거나 연결이 풀리도록, 겹침 부분(93C)을 방향 지어지게 함으로써 겹침 부분(93C)이 서로 부착되거나 분리될 수 있도록 구성될 수 있다. 연결 이음쇠 디자인(93D)은 겹침 부분(93C)이 서로 결합할 수 있는 하나의 가능한 방식을 도시하며, 본 발명의 다른 추가의 실시예는 본 발명의 기본 범위를 벗어나지 않고 고안될 수 있다.
도 11a 내지 도 11d는 차폐물(50) 내에 형성되는 접근 홀(50B) 및 챔버 벽(41) 내에 형성되는 접근 포트(98)를 통해 프로세싱 영역(15) 내측으로 여러 가지 단계로 삽입되는 겹침 부분(93C)을 도시하며 공정 챔버(10)의 일 실시예의 측단면도이다. 도 11a 내지 도 11d에 도시되는 구성 및 단계는 겹침 부분(93C)이 도 6b에 도시된 전도성 부재(93) 단면적과 유사한 단면적을 갖는 경우에 특히 유용할 수 있다. 도 11a에서, 수평 지지부(97A)는 수평 지지부(97A)가 일반적으로 수평이며 새들 지지부(97D)와 물리적 및 전기 접촉을 하는 "프로세싱 위치"에 도시된다. 새들 지지부(97D)는 일반적으로 수평 지지부(97A)의 결합 단부(97E)와 접촉시키는 하나의 단부에 형성되는 u-형 피쳐를 갖는 블록이다. 도 11a에서, 수평 지지부(97A)의 외부 표면은 프로세싱 영역(15)에 직접 노출된다. 도 11a는 장치(122)가 접근 홀(50B) 및 접근 포트(98)를 통해 삽입되어, 수평 지지부(97A)의 결합 단부(97E)와 결합할 수 있어서 수평 지지부(97A)의 다른 단부에 위치되는 피벗점(16)에 대해 결합 단부(97E)를 상승시킬 수 있다는 것을 주목해야 한다(도 11b 참조). 도 11b는 겹침 부분(93C)이 장치(122), 결합 단부(97E) 위에서, 그리고 수평 지지부(97A) 상에서 미끄럼 운동할 수 있는 상승 위치의 수평 지지부(97A)를 도시하고 있다. 도 11c는 복수의 겹침 부분(93C)이 수평 지지부(97A) 위에 위치되어 수평 지지부(97A)를 덮고 있는 상태의 상승 위치의 수평 지지부(97A)를 도시하고 있다. 도 11d에 있어서, 겹침 부분(93C)이 수평 지지부(97A) 상에 위치되어 수평 지지부를 덮은 후에, 수평 지지부(97A)의 결합 단부(97E)는 결합 단부(97E)가 새들 지지부(97D)와 접촉하게 하는 "프로세싱 위치" 내측의 원래대로 위치될 수 있다. 다른 일면에서, 겹침 부분(93)은 도 11a 내지 도 11d에 도시된 단계에 따른 프로세싱 영역(15)으로부터 반대로 이동될 수 있다.
도 11e는 도 6b에 도시되는 구성과 유사한 단면적을 갖는 두 개의 겹침 부분(부호 93C', 93C")의 측단면도이다. 이번 실시예에서, 겹침 부분(93C)은 이들이 공정 챔버(10)의 프로세싱 영역(15) 내에 갖춰지는 수평 지지부(97) 상에 용이하게 삽이되어 상기 지지부로부터 이동될 수 있도록 연결 영역(160)에 서로 연결된다. 이러한 구성은 겹침 부분(93C)이 도 11a 내지 도 11d에 도시되는 단계를 이용하여 프로세싱 영역(15)에 삽입되며 또는 상기 영역으로부터 이동될 때 유용할 수 있다. 연결 영역(160)은 일반적으로, 제 1 겹침 부분(93C') 내에 갖춰지는 수부분(162), 제 2 겹침 부분(93C") 내에 갖춰지는 하드 스톱 영역(166), 및 하드 스톱 영역 (166)으로부터 제 2 겹침 부분(93C")의 단부(168)로 연장하는 암부분(163)을 포함한다. 일 실시예에서, 연결 영역(160)은 제 1 겹침 부분(93C') 내에 갖춰지는 쉐도잉된 피쳐(161)도 포함한다. 다른 일면에서, 수 부분(162)의 길이, 암 부분(163)의 길이, 및 쉐도잉된 피쳐(161)의 위치와 형상은 크기가 정해져 겹침 부분(부호 93C', 93C")의 외부 표면 상에 놓인 증착물(도시되지 않음)은 겹침 부분을 연결하는 "증착되는 재료 가교(deposited material bridge)"를 형성하지 않을 것이다. 재료 가교를 형성하는 것은 증착 프로세싱 및 공정 챔버 휴지 기간 중에 겹침 부분의 가열 및 냉각에 의해 생성되는 겹침 부분의 팽창 및 수축으로 인하여 증착되는 재료 내에 유도되는 응력으로 인해 입자를 발생시킬 수 있다. 일반적으로, 쉐도잉된 피쳐(161)는 제 1 겹침 부분(93C')의 수 부분(162) 내에 형성되는 오목 피쳐이며, 이는 제 2 겹침 부분(93C")의 단부(168)에 의해 쉐도잉된 증착되는 재료를 수집하기에 충분히 깊으며 충분히 길어서, 증착되는 재료는 수 부분(162)과 암 부분(163) 사이에 형성되는 경계면(165)을 지나갈 수 없으며 "증착되는 재료 가교"를 형성한다. 다른 일면에서, 결합 피쳐(167)는 연속적 겹침 부분(93C)이 프로세싱 영역(15)으로부터 그룹으로 보다 용이하게 삽입되어 이동되게 하는 다른 겹침 부분(93C)과 확실히 결합하는 영역(예를 들어, 위치 또는 끼워 맞춤)을 생성시키도록 수 부분(162)(도 11d에 도시됨), 또는 암 부분(163) 내에 형성된다. 일반적으로, 도 11d에 도시되는 피쳐는 종래의 금속 작업 또는 가공 기술에 의해 형성될 수 있다.
양극 조립체 부품의 자동 이동
일 실시예에서, 도 12a에 도시된 바와 같이, 양극 조립체(91)는 이동 부재(150)가 차폐물(50) 내에 형성되는 접근 홀(50B) 및 공정 챔버(10)의 챔버 벽(41) 내에 형성되는 접근 포트(98)를 통해 전도성 부재(93) 상에 증착물을 공급하도록 함으로써 프로세싱 영역(15) 내에 증착되며, 전도성 부재(93)의 이동을 용이하게 한다. 반대로, 이동 부재(150)는 전도성 부재(93)를 공정 챔버(10) 내측으로 공급하여 전도성 부재 지지부(97) 상에 놓이거나 상기 지지부를 덮을 것이다. 이동 부재(150)는 일반적으로 제 1 가이드 롤러(151), 제 2 가이드 롤러(153) 및 드라이브 롤러(152)를 포함하며, 이들은 공정 챔버(10)로부터 이동되거나 상기 챔버 내에 위치되는 것처럼 전도성 부재(93)를 안내하며 위치시킨다. 다른 일면에서, 전도성 부재(93)는 전도성 부재(93)가 프로세싱 영역(15) 내에 적합하게 위치될 때 제 2 가이드 롤러(153) 및 드라이브 롤러(152)와 접촉하여 유지한다. 이러한 구성에서, 액츄에이터(도시되지 않음)에 연결되는 드라이브 롤러(152)는 접근 홀(50B) 및 접근 포트(98)를 통해 전도성 부재 지지부(97) 상의 위치로부터 그리고 공정 챔버(10)로부터 전도성 부재(93)를 전달하게 된다. 전도성 부재(93) 이동 공정 중에, 드라이브 롤러(152) 및 가이드 롤러(153)는 전도성 부재(93)가 전도성 부재 지지부(97) 상의 위치로부터 공정 챔버(10)의 외부 위치로 이동하게 하는 주요 임무를 갖는다. 전도성 부재(93) 삽입 공정 중에, 드라이브 롤러(152) 및 가이드 롤러(153)는 전도성 부재(93)가 공정 챔버(10)의 외부 위치로부터 전도성 부재 지지부(97) 상의 임의의 위치로 이동하게 하는 주요 임무를 갖는다.
다른 일면에서, 제 1 가이드 롤러(151)는 액츄에이터(151)(도시되지 않음)에 연결되어 전도성 부재(93)를 제 2 가이드 롤러(153) 및 드라이브 롤러(152)에 전달할 수 있다. 이러한 구성에서, 전도성 부재(93)는 드라이브 롤러(152) 및 제 1 가이드 롤러(151)의 협력 이동에 의해 공정 챔버(10)로부터 전달될 수 있다.
도 12b는 프로세싱 영역(15), 접근 홀(50B) 및 접근 포트(198)를 통과하는 것처럼, 드라이브 롤러(152) 및/또는 제 1 가이드 롤러(151)를 회전시키며, 전도성 부재(93)의 위치를 조절하는 이동 제어 조립체(116)의 일 실시예의 단면도이다. 일반적으로, 이동 제어 조립체(116)는 밀봉 조립체(198) 및 모터 조립체(197)를 포함한다. 밀봉 조립체(198)는 일반적으로, 모터 조립체(197) 및 드라이브 롤러(152)(또는 제 1 가이드 롤러(151))에 연결되는 샤프트(113), 마운팅 플레이트(115) 및 하나 이상의 밀봉부(112)를 포함한다. 모터 조립체(197)는 일반적으로, 액츄에이터(117), 밀봉 조립체(198)에 액츄에이터(117)를 부착하는데 이용되는 마운팅 브래킷(111), 및 액츄에이터(117)에 샤프트(113)가 부착되는 모터 커플링(110)을 포함한다. 이러한 구성에서, 모터 조립체(197)의 회전 이동은 드라이브 롤러(152)(또는 제 1 가이드 롤러(151))로 옮겨지며, 드라이브 롤러(152)(또는 제 1 가이드 롤러(151))에 연결되는 경우에, 챔버 벽(41) 외부로부터 하부 진공 영역(16) 내부 위치로 통과된다. 다른 일면에서, 도 12b에 도시된 바와 같이, 밀봉부(112)는 샤프트(113)를 회전시키는 두 개의 립 밀봉부(부호 112A, 112B)를 포함하며, 프로세싱 챔버 내측으로 대기 오염물의 누출을 방지하게 한다. 다른 일면에서, 단일 밀봉부(부호 112A 또는 112B)에 걸쳐서 압력 하강을 감소시키도록 두 개의 밀봉부들 사이의 영역을 상이하게 펌핑시킬 필요가 있다(도시되지 않음). 본 발명의 다른 일면에서, 밀봉부(112)는 종래의 자성 유체 밀봉부(예를 들어, 조지아주, 캔턴에 소재하는 스쿠노버(Schoonover, Inc. of Canton, Georgia)부터 구입됨)이며 또는 진공 환경에서 일부분이 회전 이동으로 통과하기 위해서 당업계에 잘 공지된 자기적으로 연결된 회전 피드스루(feedthrough)이다. 따라서, 밀봉부(112) 및 플레이트(115)와 챔버 벽(41) 사이에 형성되는 o-형 링 밀봉부(114)를 이용함으로써, 대기 오염물이 하부 진공 영역(16) 및 프로세싱 영역(15)으로부터 유지될 수 있다. 다른 일면에서, 드라이브 롤러(152) 및 가이드 롤러(153)는 DC 서보 모터 또는 롤러에 연결되는 스테퍼 모터에 의해 구동될 수 있으며, 이는 당업계에 잘 공지되어 있다.
차폐물 및 양극 조립체 바이어스
공정 챔버(10)의 일 실시예에서, 바이어스 가능한 차폐물(50F)은 타겟 및 기판의 에지 근처에 발생하는 플라즈마 밀도 및 전기장을 변경시키도록 프로세싱 영역 내에 위치될 수 있다. 도 13은 기판(12)의 둘레 주변에 위치되며 전기 부품(50G)를 이용함으로써, 접지되는 차폐물(50)에 전기 연결되는 바이어스 가능한 차폐물(50F)의 일 실시예를 도시하고 있다. 다른 일면에서, 전기 부품(50G)은 차폐물(50)로부터 바이어스 가능한 차폐물(50F)을 물리적으로 이격시키도록 "스탠드-오프(stand-off)"로서 이용될 수 있다. 용어 "접지되는"은 일반적으로, 부품과 양극 사이의 직접 또는 간접 연결을 기재한다는 것을 주목해야 한다. 바이어스 가능한 차폐물(50F)은 고의로, 바이어스 가능한 차폐물(50F)과 표면 사이의 전기 경로에 저항성, 정전형 및/또는 유도성 부품을 부가할 수 있는 전기 부품(50G)의 도입으로 인하여 양극 표면과 비교하여 상이한 전위로 바이어스가 인가될 수 있다. 다른 일면에서, 프로세싱 중에, 일반적으로 덜 양극일 수 있는 바이어스 전압은 프로세싱 영역 내에 발생하는 플라즈마와 바이어스 가능한 차폐물(50F)의 상호작용 및 타겟과 양극 표면(예를 들어, 차폐물(50)) 사이에 가해지는 바이어스로 인하여 바이어스 가능한 차폐물(50F) 내에 "수동적으로" 유도될 수 있다. 또 다른 일면에서, 도시되지 않은, 바이어스 가능한 차폐물(50F)은 바이어스 가능한 차폐물(50F) 및 양극 표면과 전기 연결되는 전력 공급원(도시되지 않음)을 이용함으로써 개별적으로 바이어스가 인가될 수 있다. 이러한 구성에서, 전기 부품(50G)은 절연체로서 작용할 수 있다.
프로세싱 챔버(10)의 다른 실시예에서, 양극 조립체(91)는 양극 조립체(91)와 양극 표면 사이의 전기 경로에 저항성, 정전형 및/또는 유도성 부품을 도입함으로써 양극 표면과 비교하여 상이한 전위에서 고의로 바이어스가 인가될 수 있다. 일 실시예에서, 도 13에 도시된 바와 같이, 제 2 전기 부품(50H)은 양극 조립체(91)가 차폐물(50)보다 상이한 전위로 바이어스가 인가되는, 양극 조립체(91)와 차폐물(50) 사이의 전기 경로에 위치될 수 있다. 다른 일면에서, 프로세싱 중에, 덜 양극일 수 있는 바이어스 전압은 프로세싱 영역 내에 발생하는 플라즈마와 양극 조립체(91)의 상호작용 및 타겟과 양극 표면(예를 들어, 차폐물(50)) 사이에 가해지는 바이어스로 인하여 양극 조립체(91) 내에 "수동적으로" 유도될 수 있다. 다른 실시예에서, 도시되지 않은, 양극 조립체(91)는 양극 조립체(91) 및 양극 표면과 전기 연결되는 전력 공급원(도시되지 않음)을 이용함으로써 개별적으로 바이어스가 인가될 수 있다. 이러한 구성에서, 제 2 전기 부품(50H)은 절연체로서 작용할 수 있다.
본 발명의 실시예가 전술되면서, 본 발명의 다른 추가의 실시예가 본 발명의 기본 범위, 및 다음의 청구 범위에 의해 결정되는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 고안될 수 있다.
필름의 분해 및 파편으로 인하여 챔버의 주요 부품을 대체하면서 생길 수 있는 필름의 산화 및 입자 오염을 방지하며 보다 균일한 PVD 증착 필름을 형성하는, 증가된 이동식 양극을 갖는 대구경 기판용 개선된 마그네트론 스퍼터링 시스템을 제조할 수 있다.

Claims (40)

  1. 기판 상에 층을 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버 조립체로서,
    프로세싱 영역을 갖는 플라즈마 프로세싱 챔버;
    표면이 상기 프로세싱 영역과 접촉하도록 상기 플라즈마 프로세싱 챔버 상에 위치되는 타겟;
    상기 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 위치되며 기판 수용 표면을 갖는 기판 지지부; 및
    상기 타겟과 상기 기판 지지부 사이의 상기 프로세싱 영역 내에 위치되는 복수의 양극 부재를 포함하며,
    상기 기판 수용 표면 상에 위치되는 기판의 표면은 상기 프로세싱 영역과 접촉하며, 상기 복수의 양극 부재는 상기 프로세싱 영역과 접촉하는 양극 차폐물과 전기 연결되는,
    기판 상에 층을 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 양극 부재들 각각은 상기 프로세싱 영역 내부에 장착되는 제 1 양극 부재 및 상기 제 1 부재 상에 위치되는 제 2 양극 부재를 포함하며, 상기 제 2 양극 부재는 상기 제 1 양극 부재와 전기 연결되는,
    기판 상에 층을 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세싱 영역과 접촉하는 상기 기판 표면의 표면적은 19,500 ㎠ 이상인,
    기판 상에 층을 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 양극 부재는 상기 프로세싱 영역 내부에 위치되며 상기 양극 차폐물과 전기 연결되는 두 개 이상의 양극 부재를 더 포함하는,
    기판 상에 층을 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 타겟을 통하여 상기 프로세싱 영역에 자기적으로 연결되는 제 1 극 및 제 2 극을 갖는 마그네트론 조립체를 더 포함하며, 상기 제 1 극 및 제 2 극의 하나 이상의 영역이 상기 양극 부재에 대해 정렬되는,
    기판 상에 층을 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 타겟을 통해 상기 프로세싱 영역에 자기적으로 연결되는 제 1 극 및 제 2 극을 갖는 마그네트론 조립체를 더 포함하며, 상기 제 1 극 및 제 2 극은 사형 플라즈마 루프를 형성하도록 구성되는,
    기판 상에 층을 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 양극 부재는 상기 프로세싱 영역 내부에 장착되고 상기 양극 차폐물에 연결되는 제 1 부재, 및
    상기 제 1 부재 상에 위치되는 제 2 부재를 포함하며,
    상기 제 2 부재는 상기 제 1 부재와 전기 연결되며 증착물이 상기 제 1 부재 상에 증착하는 것을 방지하기 위해서 상기 제 1 부재의 일부분 이상을 덮고 있는.
    기판 상에 층을 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버 조립체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 양극 부재들 중 하나 이상은 상기 프로세싱 영역 내부에 위치되는 전도성 부재를 더 포함하며, 상기 전도성 부재는 서로 연결되며 상기 양극 차폐물과 전기 연결되는 두 개 이상의 부분을 포함하는,
    기판 상에 층을 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버 조립체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세싱 영역 내부에 위치되는 하나 이상의 양극 부재 및 이동 조립체를 더 포함하며,
    상기 두 개 이상의 양극 부재들 각각은 상기 프로세싱 영역 내부에 장착되며 상기 양극 차폐물과 전기 연결되는 제 1 부재, 및 상기 제 1 부재 상에 위치되며 상기 제 1 부재와 전기 연결되는 제 2 부재를 포함하며,
    상기 이동 조립체는 상기 제 1 부재에 대해 상기 제 2 부재를 위치시키도록 구성되는,
    기판 상에 층을 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버 조립체.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세싱 영역 내에 위치되는 바이어스 가능한 차폐물을 더 포함하며,
    상기 바이어스 가능한 차폐물은 상기 양극 차폐물과는 다른 전위로 바이어스가 인가되는,
    기판 상에 층을 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버 조립체.
  11. 직사각형 기판 상에 층을 균일하게 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버 조립체로서,
    프로세싱 영역을 갖는 플라즈마 프로세싱 챔버;
    표면이 상기 프로세싱 영역과 접촉하도록 상기 플라즈마 프로세싱 챔버 상에 위치되는 타겟;
    상기 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 위치되며 기판 수용 표면을 갖는 기판 지지부; 및
    상기 타겟과 상기 기판 지지부 사이의 상기 프로세싱 영역 내에 위치되는 복수의 양극 부재를 포함하며,
    상기 기판 수용 표면 상에 위치되는 직사각형 기판의 표면은 상기 프로세싱 영역과 접촉하며, 상기 복수의 양극 부재는 양극 차폐물과 전기 연결되며 상기 직사각형 기판의 에지에 대한 방향으로 정렬되는,
    직사각형 기판 상에 층을 균일하게 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버 조립체.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 직사각형 기판 표면의 표면적은 19,500 ㎠ 이상인,
    직사각형 기판 상에 층을 균일하게 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버 조립체.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 양극 부재는 상기 직사각형 기판의 에지에 일반적으로 평행한 방향으로 정렬되는,
    직사각형 기판 상에 층을 균일하게 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버 조립체.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 양극 부재는 일반적으로 바 형상이며 제 1 방향을 따라 정렬되며, 상기 제 1 방향은 상기 직사각형 기판의 에지에 일반적으로 평행한 방향으로 정렬되는,
    직사각형 기판 상에 층을 균일하게 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버 조립체.
  15. 기판 상에 층을 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버 조립체로서,
    진공 영역을 에워싸는 하나 이상의 벽을 갖는 챔버 바디 조립체;
    표면이 상기 진공 영역 내에 형성되는 프로세싱 영역과 접하도록 상기 챔버 바디 조립체 상에 위치되는 타겟;
    상기 진공 영역과 접촉하는 표면을 갖는 양극 차폐물;
    상기 진공 영역 내에 위치되며 기판 수용 표면을 갖는 기판 지지부; 및
    상기 프로세싱 영역 내에 장착되는 제 1 부재를 포함하는 하나 이상의 양극 부재를 포함하며,
    상기 챔버 바디 조립체는 상기 하나 이상의 벽들 중 적어도 하나의 벽 내에 형성되는 하나 이상의 접근 포트를 가지며, 상기 양극 차폐물은 상기 프로세싱 영역을 부분적으로 에워싸는 하나 이상의 벽, 및 상기 양극 차폐물의 하나 이상의 벽들 중 하나의 벽을 통해 형성되는 제 1 슬롯을 포함하며, 상기 기판 수용 표면 상에 위치되는 기판의 프로세싱 표면은 상기 타겟과 접하며, 상기 제 1 부재는 상기 양극 차폐물과 전기 연결되며 상기 제 1 슬롯 및 상기 하나 이상의 접근 포트들 중 하나의 접근 포트를 통해 상기 프로세싱 영역으로부터 이동되는,
    기판 상에 층을 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버 조립체.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 부재가 위치되는 제 2 부재를 더 포함하며,
    상기 제 2 부재는 상기 제 1 부재 및 상기 양극 차폐물과 전기 연결되는,
    기판 상에 층을 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버 조립체.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 프로세싱 영역과 접촉하는 상기 기판의 프로세싱 표면의 표면적은 19,500 ㎠ 이상인,
    기판 상에 층을 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버 조립체.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 양극 부재는 상기 프로세싱 영역 내부에 위치되는 2 개 이상 내지 20 개 이하의 양극 부재를 더 포함하는,
    기판 상에 층을 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버 조립체.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 타겟을 통해 상기 프로세싱 영역에 자기적으로 연결되는 제 1 극 및 제 2 극을 갖는 마그네트론 조립체를 더 포함하며,
    상기 제 1 극 및 제 2 극의 하나 이상의 영역은 상기 하나 이상의 양극 부재의 표면에 대해 정렬되는,
    기판 상에 층을 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버 조립체.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 타겟을 통해 상기 프로세싱 영역에 자기적으로 연결되는 제 1 극 및 제 2 극을 갖는 마그네트론 조립체를 더 포함하며,
    상기 제 1 극 및 제 2 극이 사형으로 형성되는,
    기판 상에 층을 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버 조립체.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 양극 부재들 각각은 상기 프로세싱 영역 내부에 위치되는 전도성 부재를 더 포함하며, 상기 전도성 부재는 서로 연결되며 상기 양극 차폐물과 전기 연결되는 두 개 이상의 부분을 포함하는,
    기판 상에 층을 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버 조립체.
  22. 플라즈마 프로세싱 챔버 조립체 내에 위치되는 양극 부재로서,
    상기 양극 부재는 기판 지지부 상에 위치되는 기판과 타겟 사이에 장착되는 제 1 부재; 및
    상기 제 1 부재 상에 위치되는 복수의 제 2 부재를 포함하며,
    상기 제 1 부재는 상기 타겟에 음극 바이어스를 인가시키는 전력 공급원의 양극과 전기 연결되며, 상기 제 2 부재는 상기 제 1 부재와 전기 연결되며 스퍼터링되는 재료가 타겟으로부터 상기 제 1 부재 상에 증착하는 것을 방지하도록 상기 제 1 부재의 하나 이상의 부분을 덮고 있는,
    플라즈마 프로세싱 챔버 조립체 내에 위치되는 양극 부재.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 복수의 제 2 부재들 중 두 개 이상이 서로 피벗 운동 가능하게 연결되는,
    플라즈마 프로세싱 챔버 조립체 내에 위치되는 양극 부재.
  24. 기판 상에 층을 스퍼터 증착하는 방법으로서,
    프로세싱 영역을 에워싸는 하나 이상의 벽과 타겟 및 상기 프로세싱 영역 내에 위치되는 양극 부재를 갖는 스퍼터 증착 챔버 내의 기판 표면 상에 층을 증착하는 단계;
    상기 프로세싱 영역 내측으로 가스를 주입함으로써 상기 스퍼터 증착 챔버를 배기시키는 단계; 및
    상기 스퍼터 증착 챔버의 상기 하나 이상의 벽들 중 하나의 벽 내에 형성되는 접근 홀를 통해 상기 프로세싱 영역으로부터 상기 하나 이상의 양극 부재들 중 하나를 이동시키는 단계를 포함하는,
    기판 상에 층을 스퍼터 증착하는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 프로세싱 영역으로부터 상기 하나 이상의 전도성 부재들 중 하나를 이동시키면서 상기 프로세싱 영역 내측으로 가스를 유동시키는 단계를 더 포함하며,
    상기 가스의 유동은 상기 접근 홀을 통해 상기 프로세싱 영역으로 들어가는 대기 오염물의 양을 최소화시키는,
    기판 상에 층을 스퍼터 증착하는 방법.
  26. 기판 상에 스퍼터 증착 공정의 균일성을 향상시키는 방법으로서,
    프로세싱 영역을 형성하는 하나 이상의 벽, 타겟, 및 상기 타겟 아래 및 상기 프로세싱 영역 내에 위치되는 두 개 이상의 양극 조립체를 갖는 스퍼터 증착 챔버를 제공하는 단계; 및
    전력 공급원을 이용하여 상기 양극 표면 및 상기 두 개 이상의 양극 조립체에 대해 상기 타겟에 음극 바이어스를 인가함으로써 상기 프로세싱 영역 내에 위치되는 기판의 표면 상에 층을 증착하는 단계를 포함하며,
    상기 두 개 이상의 양극 조립체는 상기 프로세싱 영역 내에 위치되는 양극 표면과 전기 연결되는,
    기판 상에 스퍼터 증착 공정의 균일성을 향상시키는 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 두 개 이상의 양극 조립체는 바 형상인,
    기판 상에 스퍼터 증착 공정의 균일성을 향상시키는 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 타겟을 통해 상기 프로세싱 영역에 자기적으로 연결되는 제 1 극 및 제 2 극을 갖는 마그네트론 조립체를 제공하는 단계를 더 포함하며,
    상기 기판 상에 층을 증착하는 단계는 상기 타겟의 표면 및 상기 두 개 이상의 양극 조립체에 대해 상기 마그네트론 조립체를 이동시키는 단계를 포함하며, 상기 제 1 극 및 제 2 극의 하나 이상의 영역은 일반적으로, 상기 마그네트론 조립체가 이동할 때 상기 하나 이상의 양극 부재의 길이 방향에 대해 정렬되는,
    기판 상에 스퍼터 증착 공정의 균일성을 향상시키는 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 마그네트론 조립체의 상기 제 1 극 및 제 2 극이 사형으로 형성되는,
    기판 상에 스퍼터 증착 공정의 균일성을 향상시키는 방법.
  30. 제 26 항에 있어서,
    두 개 이상의 양극 조립체를 제공하는 단계는 상기 프로세싱 영역 내에 위치 되는 기판 지지부 상의 직사각형 기판의 표면과, 상기 두 개 이상의 양극 조립체들 중 하나 이상의 조립체의 표면을 정렬시키는 단계를 포함하는,
    기판 상에 스퍼터 증착 공정의 균일성을 향상시키는 방법.
  31. 제 26 항에 있어서,
    상기 기판의 프로세싱 표면의 표면적은 19,500 ㎠ 이상인,
    기판 상에 스퍼터 증착 공정의 균일성을 향상시키는 방법.
  32. 기판 상에 스퍼터 증착 공정의 균일성을 향상시키는 방법으로서,
    기판 지지부 상에 위치되는 기판의 프로세싱 표면과 타겟 사이에 형성되는 프로세싱 영역 내에 양극 부재를 위치시키는 단계; 및
    상기 타겟과 양극 차폐물 사이에 바이어스를 인가함으로써 상기 기판의 프로세싱 표면 상에 층을 증착하는 단계를 포함하며,
    상기 양극 부재를 위치시키는 단계는 양극 차폐물과 전기 연결되는 제 1 부재를 상기 프로세싱 영역 내에 위치시키는 단계, 및 하나 이상의 제 2 부재를 상기 제 1 부재 상에 위치시키는 단계를 포함하며, 상기 하나 이상의 제 2 부재는 제 1 부재와 전기 연결되며, 스퍼터링되는 재료가 타겟으로부터 상기 제 1 부재 상에 증착하는 것을 방지하도록 상기 제 1 부재의 일 부분 이상을 덮고 있는,
    기판 상에 스퍼터 증착 공정의 균일성을 향상시키는 방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 타겟을 통해 상기 프로세싱 영역에 자기적으로 연결되는 제 1 극 및 제 2 극을 갖는 마그네트론 조립체를 위치시키는 단계, 및 상기 제 1 극 및 제 2 극의 하나 이상의 영역을 상기 양극 부재에 대해 정렬시키는 단계를 더 포함하는,
    기판 상에 스퍼터 증착 공정의 균일성을 향상시키는 방법.
  34. 제 32 항에 있어서,
    상기 프로세싱 영역 내에 제 1 부재를 위치시키는 단계는 상기 제 1 부재의 표면을 상기 기판 지지부 상에 위치되는 직사각형 기판의 표면에 대해 정렬시키는 단계를 더 포함하는,
    기판 상에 스퍼터 증착 공정의 균일성을 향상시키는 방법.
  35. 제 32 항에 있어서,
    상기 제 2 부재 상에 재료의 층을 스퍼터 증착한 후에 상기 스퍼터 증착 챔버의 벽 내에 형성되는 접근 홀을 통해 상기 프로세싱 영역으로부터 상기 하나 이상의 상기 제 2 부재들 중 하나 이상을 이동시키는 단계를 더 포함하는,
    기판 상에 스퍼터 증착 공정의 균일성을 향상시키는 방법.
  36. 직사각형 기판 상에 층을 균일하게 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버로서,
    프로세싱 영역을 갖는 플라즈마 프로세싱 챔버;
    표면이 상기 프로세싱 영역과 접촉하도록 상기 플라즈마 프로세싱 챔버 상에 위치되는 타겟;
    상기 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 위치되며 기판 수용 표면을 갖는 기판 지지부; 및
    상기 타겟과 상기 기판 지지부 사이의 상기 프로세싱 영역 내에 위치되는 복수의 양극 부재를 포함하며,
    상기 기판 수용 표면 상에 위치되는 직사각형 기판의 표면은 상기 프로세싱 과 접촉하며, 상기 복수의 양극 부재는 상기 프로세싱 영역 내부에 장착되는 두 개 이상의 제 1 부재 및 상기 하나 이상의 제 1 부재 상에 위치되는 하나 이상의 제 2 부재를 포함하며, 상기 두 개 이상의 제 1 부재들 각각이 양극 차폐물과 전기 연결되며 상기 직사각형 기판의 에지에 대한 방향으로 정렬되며, 상기 제 2 부재는 상기 하나의 제 1 부재와 전기 연결되는,
    직사각형 기판 상에 층을 균일하게 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 두 개 이상의 제 1 부재는 2 개 이상 내지 20 개 이하의 양극 부재를 더 포함하는,
    직사각형 기판 상에 층을 균일하게 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버.
  38. 제 36 항에 있어서,
    상기 타겟을 통해 상기 프로세싱 영역에 자기적으로 연결되는 제 1 극 및 제 2 극을 갖는 마그네트론 조립체를 더 포함하며,
    상기 제 1 극 및 제 2 극의 하나 이상의 영역이 두 개 이상의 제 1 부재의 표면에 대해 정렬되는,
    직사각형 기판 상에 층을 균일하게 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버.
  39. 제 36 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 제 1 부재는 일반적으로 바 형상이며 제 1 방향을 따라 정렬되며,
    상기 제 1 방향은 상기 직사각형 기판에 일반적으로 평행한 방향으로 정렬되는,
    직사각형 기판 상에 층을 균일하게 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버.
  40. 제 36 항에 있어서,
    상기 복수의 양극 부재는 상기 제 1 부재와 제 2 부재 사이에 위치되는 전기 커넥터를 더 포함하며,
    상기 전기 커넥터는 상기 제 1 부재와 상기 제 2 부재 사이의 전기 접촉을 개선시키는,
    직사각형 기판 상에 층을 균일하게 증착하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버.
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