KR20070121838A - Sputtering system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 웨이퍼 및 다른 가공물용 증착 시스템에 관한 것으로, 특히 스퍼터링 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to deposition systems for semiconductor wafers and other workpieces, and more particularly to sputtering systems.
스퍼터링 시스템은 반도체 제조 산업에서 반도체 웨이퍼 상에 물질을 증착하기 위하여 널리 사용된다. 스퍼터링은 때때로 물리적 증착, 또는 PVD로서 언급된다. 스퍼터링 작동시, 실리콘 웨이퍼 또는 다른 기판 상에 Al, Au, Cu, Ta 등과 같은 물질을 포함하는 박막이 진공 증착된다. 다른 물질로 된 박막 스택을 제조하기 위하여, 하나의 공통된 관례는, 각 챔버가 하나의 물질 만을 하나의 기판 상에 한번에 증착하는, 복수의 단일-웨이퍼 공정 챔버들을 사용하는 것이다. Ti/Cu/Au를 포함하는 3층 구조를 위하여, 기판 상에 Ti, Cu 및 Au를 연속적으로 증착하는 데 3개의 분리된 단일-웨이퍼 공정 챔버들이 필요하다. 특별한 물질 증착에 각각의 공정 챔버를 제공하는 것은 장비 비용 및 공정 비용을 증가시킨다. 챔버들 사이에서의 단일-웨이퍼 이동의 제한은 시스템 처리량을 저하시킨다. Sputtering systems are widely used in the semiconductor manufacturing industry to deposit materials on semiconductor wafers. Sputtering is sometimes referred to as physical deposition, or PVD. In sputtering operations, thin films comprising materials such as Al, Au, Cu, Ta, etc. are vacuum deposited onto a silicon wafer or other substrate. To produce thin film stacks of different materials, one common practice is to use a plurality of single-wafer process chambers, in which each chamber deposits only one material on one substrate at a time. For a three layer structure comprising Ti / Cu / Au, three separate single-wafer process chambers are needed to continuously deposit Ti, Cu and Au on the substrate. Providing each process chamber for a particular material deposition increases equipment and process costs. Restriction of single-wafer movement between chambers reduces system throughput.
통상적인 스퍼터링 시스템에는 여러가지 다른 문제점들이 있다. 이들 문제점들은 비효율적인 마그네트론 작동, 불균일한 커버리지, 웨이퍼에 대한 온도 제어 불량, 웨이퍼 및 다른 부품들의 오염, 및 다른 것들 중 불균일한 타깃 부식에 관한 것이다. There are many other problems with conventional sputtering systems. These problems relate to inefficient magnetron operation, uneven coverage, poor temperature control on the wafer, contamination of the wafer and other components, and uneven target corrosion among others.
한 진공 챔버 내 복수의 가공물 상에 물질을 증착하기 위한 다-챔버 일괄 처리 시스템이 기술된다. A multi-chamber batch processing system for depositing materials on a plurality of workpieces in one vacuum chamber is described.
상기 시스템은 스퍼터링 챔버 및 별개의 프리-클린 챔버를 포함하며, 여기서 웨이퍼들이 진공 상태 중단 없이 로봇 아암에 의하여 두 챔버 사이에서 이동될 수 있다. 일 실시예에서, 4-6 웨이퍼들이 각 챔버 내에서 한번에 처리된다. The system includes a sputtering chamber and a separate pre-clean chamber, in which wafers can be moved between the two chambers by the robot arm without breaking the vacuum. In one embodiment, 4-6 wafers are processed at one time in each chamber.
유도성 결합된 플라즈마(ICP) 챔버 등과 같은, 개별적 프리-클린 챔버의 경우, 처리량을 증가시키고, 더 빠른 에칭율을 제공하며, 결과적으로 스퍼터링 챔버의 오염이 감소되고 또한 웨이퍼 상의 전자 회로에 대한 손상이 감소되게 된다. 추가로, 프리-클린 공정 동안 스퍼터링 타깃을 고립시키는 셔터가 필요 없기 때문에, 스퍼터링 공정 동안 셔터로부터의 추가 오염이 없다. Individual pre-clean chambers, such as inductively coupled plasma (ICP) chambers, increase throughput and provide faster etch rates, resulting in reduced contamination of the sputtering chamber and damage to electronic circuits on the wafer. Will be reduced. In addition, since there is no need for a shutter to isolate the sputtering target during the pre-clean process, there is no additional contamination from the shutter during the sputtering process.
상기 웨이퍼는, ICP 챔버 내에 부하 고정 장치로부터 회전 팔레트 까지 하나씩 장착된다. 일 실시예에서, 팔레트는 알루미늄이다. 알루미늄은, 그 표면에 절연막을 형성하기 위하여 양극 처리된다.(또는 또 다른 절연체가 형성된다.) 이것은 상기 팔레트가 ICP 챔버 내에서 에칭되는 것을 방지하고, 팔레트로부터 나온 입자들이 웨이퍼를 오염시키는 것을 방지한다. The wafers are mounted one by one from the load holding device to the rotating pallet in the ICP chamber. In one embodiment, the pallet is aluminum. Aluminum is anodized to form an insulating film on its surface (or another insulator is formed). This prevents the pallet from being etched in the ICP chamber and prevents particles from the pallet from contaminating the wafer. do.
상기 로봇 아암은 웨이퍼를 대기에 노출시키지 않고 IPC 챔버로부터 스퍼터링 챔버로 웨이퍼를 하나씩 이동시키며, 그리하여 웨이퍼 표면에서의 원치 않는 화학 반응들, 예를 들면 산화물들을 피할 수 있다. The robot arm moves the wafer one by one from the IPC chamber to the sputtering chamber without exposing the wafer to the atmosphere, thereby avoiding unwanted chemical reactions, such as oxides, on the wafer surface.
상기 웨이퍼는 상기 스퍼터링 챔버 내의 직접-구동 회전 팔레트 상에 장착된다. 상기 팔레트는 상기 스프터링 챔버 내 회전가능 테이블에 고착되어, 상기 팔레트 및 테이블 사이에 우수한 열 및 전기 전도성을 제공한다. 테이블 내의 구리 배관은 RF에너지를 웨이퍼에 결합시키고, 구리 배관을 통하여 흐르는 냉각제는 상기 웨이퍼의 온도를 제어한다. The wafer is mounted on a direct-drive rotary pallet in the sputtering chamber. The pallet is fixed to the rotatable table in the sputtering chamber, providing good thermal and electrical conductivity between the pallet and the table. The copper tubing in the table couples RF energy to the wafer, and the coolant flowing through the copper tubing controls the temperature of the wafer.
동일하거나 서로 다른 물질로 된 복수의 타깃들은 상기 팔레트가 회전할 때 상기 웨이퍼 상에 물질을 동시 증착할 수 있다. 이것은 더 높은 처리량을 가능하게 하고, 균일한 증착을 생성하고, 가공물 상에 다양한 조성의 막을 증착하는데 사용될 수 있다. Multiple targets of the same or different materials may simultaneously deposit material on the wafer as the pallet rotates. This allows for higher throughput, creates uniform deposition, and can be used to deposit films of various compositions on the workpiece.
스퍼터링 챔버 내의 마그네트론 조립체의 복수의 자석들(각 타깃당 하나)은 균일한 타깃 부식 및 웨이퍼 상의 균일한 증착을 위하여 관련된 타깃 위에서 (0.5-10초 주기로) 진동한다. 각 자석은 많은 작은 자석들로 구성되고, 그 배열 및 상대적 크기들은 타깃 부식을 최적화하고 작업 처리량을 증가시킬 수 있도록 선택된다.The plurality of magnets (one for each target) of the magnetron assembly in the sputtering chamber oscillate (per 0.5-10 second period) over the associated target for uniform target corrosion and uniform deposition on the wafer. Each magnet is made up of many small magnets, and their arrangement and relative sizes are selected to optimize target corrosion and increase throughput.
각 자석들 및 타깃 사이의 타깃 배면 기판은 그를 통하여 흐르는 냉각제 채널을 가진다. 자석들 및 타깃들 사이의 거리는 딥 브레이징(deep brazing) 공정에 의하여 타깃 배면 기판의 바닥부에 고정된 얇은 알루미늄 기판에 의하여 매우 작게 형성된다. 이 작은 거리는 자기 결합을 증가시키고 그리하여 플라즈마의 밀도를 증가시키고, 증착률 및 타깃 활용도를 개선시킨다. The target back substrate between each of the magnets and the target has a coolant channel flowing through it. The distance between the magnets and the targets is very small by a thin aluminum substrate fixed to the bottom of the target back substrate by a deep brazing process. This small distance increases magnetic coupling and thus increases the density of the plasma and improves the deposition rate and target utilization.
타깃으로부터 단면 오염을 방지하기 위하여, 그리고 스퍼터된 타깃 물질이 챔버 내 갭으로 유입되어 절연체들을 단락시키는 것을 방지하기 위하여, 여러가지 실드가 기술된다. In order to prevent cross-sectional contamination from the target, and to prevent sputtered target material from entering the gap in the chamber and shorting the insulators, various shields are described.
시스템의 다른 신규한 구성들이 기술된다. Other novel configurations of the system are described.
시스템은 또한 LCD 패널 (예를 들면, 박막 배열에 대한 도체) 및 다른 가공물 상에 물질을 증착하기 위해 사용될 수 있다. The system can also be used to deposit materials on LCD panels (eg, conductors for thin film arrays) and other workpieces.
도 1은 어떤 내부 부품을 도시하기 위해 커버가 제거된 다-챔버 스퍼터링 및 클리닝 시스템의 사시도;1 is a perspective view of a multi-chamber sputtering and cleaning system with the cover removed to illustrate some internal components;
도 2는 반송 모듈 내의 회전 팔레트들 및 로봇 아암을 노출시킨 다-챔버 시스템의 상단 평면도;2 is a top plan view of a multi-chamber system exposing the robot arm and rotating pallets in the conveying module;
도 3은 스퍼터링 챔버의 단면도;3 is a cross-sectional view of the sputtering chamber;
도 4A는 스퍼터링 챔버 내 회전축, 테이블, 및 팔레트의 단면도;4A is a sectional view of a rotating shaft, a table, and a pallet in the sputtering chamber;
도 4B는 RF 결합을 위한 구리관 및 냉각제 흐름을 도시한 테이블의 저면도;4B is a bottom view of a table showing copper pipe and coolant flow for RF coupling;
도 5A는 마그네트론에 사용되는 영구자석에서의 어떤 자기 플럭스 라인의 분배를 도시한 도면;5A shows the distribution of certain magnetic flux lines in a permanent magnet used in a magnetron;
도 5B는 도 5A의 자석의 단면도;5B is a cross-sectional view of the magnet of FIG. 5A;
도 6A는 중간 위치에서 진동하는 자석을 가지는, 스퍼터링 챔버의 상단부를 형성하는, 마그네트론 조립체의 사시도;6A is a perspective view of a magnetron assembly, forming an upper end of a sputtering chamber, having a magnet vibrating in an intermediate position;
도 6B는 가장 왼쪽 위치에서 하나의 진동하는 자석을 가지는 마그네트론 조립체의 사시도; 6B is a perspective view of the magnetron assembly having one vibrating magnet in its leftmost position;
도 7은 스퍼터링 챔버의 (상기 타겟 및 자석을 지지하기 위한) 상단 기판 및 타깃 배면 기판의 일부의 단면 사시도;7 is a cross-sectional perspective view of a portion of a top substrate and a target back substrate (to support the target and magnet) of the sputtering chamber;
도 8은 냉각제 채널을 도시한, 얇은 커버 없는 타깃 배면 기판의 상단 평면도;8 is a top plan view of a thin coverless target back substrate showing a coolant channel;
도 9는 자석 및 타깃 사이에 타깃 배면 기판을 형성하기 위한 딥 브레이징 공정을 도시한 분해 단면도;9 is an exploded cross-sectional view illustrating a deep brazing process for forming a target back substrate between a magnet and a target;
도 10은 장착된 타깃을 가지는 상단 기판 및 타깃 배면 기판의 단면도; 10 is a cross-sectional view of a top substrate and a target back substrate having a mounted target;
도 11은 타깃들 및 단면-오염 실드를 도시한 상단 기판 하측의 사시도. 11 is a perspective view from below the top substrate showing the targets and the cross-contamination shield.
여러 도면들에서 동일 번호를 가지는 성분들은 동일한 성분들이다. In the various drawings, the same reference numerals refer to the same components.
도 1은, 반도체 웨이퍼 등과 같은 가공물, LCD 패널, 및 박막 증착을 필요로 하는 다른 가공물들 용의 다-챔버 스퍼터링 및 프리-클린 시스템(10)을 기술한다. 박막의 예로는, Al, Cu, Ta, Au, Ti, Ag, Sn, NiV, Cr, TaNx, Hf, Zr, W, TiW, TiNx, AlNx, AlOx, HfOx, ZrOx, TiOx, 및 이들 원소들중 2이상의 합금을 포함한다. 스퍼터링 챔버(12), 프린-클린 챔버(14) 및 웨이퍼 이송 모듈(16)의 상단 덮개들이 제거되었다. 로드 록(20, 21)으로부터 액세스 포트(18, 19)를 보기 위하여 웨이퍼 전송 모듈(16)에서의 로봇 아암은 도 1에 도시되지 않는다.1 illustrates a multi-chamber sputtering and pre-clean
통상적인 웨이퍼 크기는 6, 8, 및 12인치이고, 시스템은 공정 처리를 위한 특별한 가공물 용으로 적절히 설정된다. Typical wafer sizes are 6, 8, and 12 inches and the system is suitably set up for a particular workpiece for process processing.
도 2는 시스템(10)의 상단 평면도이고, 여기서 웨이퍼 지지 팔레트는 챔버(12 및 14) 내에 나타내어진다. 로봇 아암(24)은 반송 모듈(16) 내에 도시된다. 2 is a top plan view of the
박막 증착을 위하여 시스템(10) 내로 웨이퍼를 로드하기 위하여, 카세트에 지지된 웨이퍼 스택이 로드 록(20)에 배치된다. 카세트는 그 모서리에 의해 각 웨이퍼를 지지한다. 그 때 진공 펌프에 의하여 로드 록(20) 및 반송 모듈(16) 내에 진공이 형성된다. 시스템(10) 내에 사용된 진공 펌프는 0.001 밀리토르 (133.322*10-6 dyne/cm2)이하의 압력을 형성할 수 있다. In order to load the wafer into the
로봇 아암(24)은 그 자체를 로드 록(20)과 정렬하도록 회전하고, 아암(24)은 아암(26)의 회전에 의하여 로드 록(20) 내로 삽입된다. 카세트는 엘레베이터에 의하여 바닥 웨이퍼가 아암(24)보다 약간 위에 있도록 배치된다. 그 다음, 엘레베이터는 상기 웨이퍼가 아암(24)에 의해 전체적으로 지지되도록 카세트를 낮춘다. 그 다음, 아암(24)은 반송 모듈(16) 내로 후퇴되고, 아암(24)은 프리-클린 챔버(14)의 포트(28)와 정렬된다. 상기 프리-클린 챔버(14)는 슬릿 밸브(미도시)에 의하여 반송 모듈(16)로부터 격리된다. 프리-클린 챔버(14) 내 압력은 진공 펌프(29)(도 1)에 의하여 반송 모듈(16)과 동일 압력(바닥 압력)으로 끌어 내려지고, 슬릿 밸브는 개방된다. 아암(24)은 챔버(14) 내 회전가능한 팔레트(30) 위로 웨이퍼를 연장시킨다. 팔레트(30)는 웨이퍼 아래에 웨이퍼 지지 영역(32)을 정렬시키기 위하여 회전한다. 웨이퍼 지지 영역(32)은, 처리될 특별한 웨이퍼가 수용되도록 크기가 형성된 팔레트(30) 내의 만입된 영역이다. 또 다른 실시예에서, 정전기 척(ESC)이 웨이퍼를 지지하기 위해 사용된다. ESC는 웨이퍼에 힘을 가함에 있어서 더 증가된 유연성을 제공하며, 각 ESC는 개별적으로 제어될 수 있다. ESC는, 웨이퍼 상에 강한 클램 핑 작용으로 인하여 웨이퍼와 팔레트(30) 사이에 더 우수한 열전도성을 제공할 수도 있다. 팔레트(30) 하의 4개의 핀들은 아암(24)로부터 웨이프를 들어올리기 위하여 웨이퍼 지지 영역(32) 내의 4개의 홀(34)을 통하여 연장되도록 올려진다. 아암(24)이 회수되고, 핀들이 더 낮아져 웨이퍼는 만입부 내에 안착되고, 웨이퍼의 전체 배면이 팔레트(30)와 접촉되게 된다. 이것은, 추후 기술되는, 온도 제어 및 바이어싱에 중요하다. The
그 후 로봇 아암(24)은 카세트로부터 또 다른 웨이퍼를 얻기 위하여 돌아가고, 팔레트(30)는 그 다음의 웨이퍼 지지 영역(32)을 포트(28)와 정렬시키기 위하여 회전한다. 이 이동 공정은 팔레트(30) 상에 5개의 웨이퍼가 배치될 때 까지 반복된다. 바람직한 실시예에서, 팔레트(30)는 4 내지 6개의 웨이퍼 지지 영역(32)을 가지나, 원하는 대로 더 많거나 더 적은 영역일 수도 있다. The
프리-클린 챔버(16)를 로딩하는 공정 동안, 아암(24)은 정화된 웨이퍼를 팔레트(30)로부터 제거하고 스퍼터링 챔버(12) 내 유사한 팔레트(36) 상에 그들을 배치할 수도 있다. 스퍼터링 챔버(12)는 프리-클린 챔버(14)와 유사한 포트(37) 및 스릿 밸브를 가진다. 팔레트(36) 상으로의 로딩 공정은 상술한 로딩 공정과 동일하다. During the process of loading the
웨이퍼의 프리 클리닝 공정은 불순물, 예를 들면 웨이퍼 표면으로부터 산화물, 제거에 중요하고, 그리하여 스퍼터링 챔버(12) 내에서 증착된 금속막들이 웨이퍼로부터 전기 절연되지 않게 된다. 스퍼터링 챔버(12)가 연결된 다챔버 진공 환경의 일부인, 챔버(14) 내 프리-클리닝 공정을 실행함으로써, 웨이퍼들이 클리닝 챔 버(14)로부터 스퍼터링 챔버(12)로 대기(또는 그밖에 오염된 분위기)에 노출되지 않고 이송될 수 있고, 그리하여 불순물이 이송 시간 동안 가공물 상에 형성되지 않는다. 추가로, 정화된 웨이퍼를 스퍼터링 챔버로 이송하는 동안 다-챔버 시스템 내에서 진공이 유지되기 때문에 진공 펌프-다운 사이클이 감소된다. 카세트가 로드 록(21) 내에 가득 찰 때 또는 카세트가 로드 록(20) 내에 텅 빌 때 만, 시스템은 웨이퍼를 상기 시스템으로부터 제거 또는 시스템으로 도입하기 위하여 진공을 중단할 필요가 있다. The preclean process of the wafer is important for removing impurities, for example oxides from the wafer surface, so that the metal films deposited in the sputtering
어떤 스퍼터링 시스템에서, 프리-클린 공정은 상기 스퍼터링과 동일한 챔버 내에서 실행된다(인시튜 공정). 이것은 결과적으로 장비 설계 손상을 발생시키고 에칭된 입자들을 상기 챔버 벽 및 다른 부분들 상에 축적되게 된다. 그러한 입자들은 스퍼터링 공정 동안 웨이퍼를 오염시키고 정비 사이클들 사이의 기간을 단축시킨다. 추가로, 프리-클린 공정 동안 스퍼터링 타깃을 고립시키기 위한 셔터가 전혀 필요없기 때문에, 스퍼터링 공정 동안 셔터로부터 추가의 오염이 없다. In some sputtering systems, the pre-clean process is performed in the same chamber as the sputtering (in situ process). This results in equipment design damage and causes etched particles to accumulate on the chamber wall and other parts. Such particles contaminate the wafer during the sputtering process and shorten the period between maintenance cycles. In addition, since there is no need for a shutter to isolate the sputtering target during the pre-clean process, there is no additional contamination from the shutter during the sputtering process.
바람직한 실시예에서, 프리-클린 챔버(14)는 상기 웨이퍼를 에칭하기 위하여 유도 결합된 플라즈마(ICP)를 사용한다. 챔버(14)에 여기장을 생성하기 위하여, 챔버(14)의 상단 코일(38)(도 1)은 외부 RF원(예를 들면, 13.56MHz)으로 활성화된다. 아르곤 가스는 외부 가스원으로부터 챔버(14)를 통하여 흐른다. 챔버(14) 내 아르곤 원자들은 RF에너지에 의하여 이온화되고 그래서 하전된다. 상기 웨이퍼는 알루미늄 팔레트(30)에 결합된 DC 바이어스 원에 의하여 바이어스되어서, 그 이온이 웨이퍼로 끌려 웨이퍼를 에칭시키게 된다. 원하는 에칭률 및 에칭될 물질에 따라 다 른 가스들이 사용될 수 있다. 에칭은 웨이퍼 물질에서 구성들을 에칭하는 공정이라기보다는 오히려 클리닝 공정이고 그래서 에너지 레벨은 낮아질 것이다. 이것은 웨이퍼에 이미 형성되어 있는 회로 소자 및 구성들을 손상시키는 것을 방지한다. ICP 에칭은 잘 알려진 공정이고, 그래서 챔버(14) 및 그 동작을 기술하기 위하여 추가의 상세한 사항은 필요 없다.In a preferred embodiment, the
프리-클린 챔버(14) 내의 알루미늄 팔레트(30)는 그 표면에 전기적 절연막을 형성하기 위하여 양극처리된다. 이것은, 웨이퍼가 ICP 챔버내에서 정화될 때 팔레트(30)의 에칭율을 감소시키고, 웨이퍼를 오염시키는 팔레트로부터의 미립자를 막아준다. 양극화된 표면은, 산소 분위기에서 팔레트(30)를 가열하거나, 알루미늄 산화물층을 증착하거나, 또는 알루미늄 산화물층을 플라즈마 스프레이함에 의해서 획득될 수 있다. 팔레트(30)의 절연 표면은 또한 세라믹 코팅 또는 다른 절연막들을 증착함으로써 획득될 수 있다. 더 두꺼운 절연막은 팔레트 표면에서의 유효 바이어스를 감소시키고 그리하여 팔레트의 에칭율을 감소시킨다. 일 실시예에서, 상기 절연막은 2밀(mils)(0.05mm) 보다 더 크다. The
다른 실시예에서, 프리-클린 공정 동안 웨이퍼 상에 증착되기 원하는 물질이 팔레트(30) 상에서 증착될 수도 있다. 그 후, 플라즈마 클린 공정은 팔레트(30)로부터 그 물질을 제거할 것이고 웨이퍼 상에 그 물질을 코팅할 것이다. 원치 않는 자연적인 산화물이 웨이퍼 표면으로부터 에칭되는, 프리-클린 공정 후, 로봇 아암(24)은 5개의 웨이퍼를, 스퍼터링 챔버(12) 내로 하나씩 이동시킨다. 도 3은 그 덮개가 제거된 스퍼터링 챔버(12)의 단면도다. 스프터링 챔버(12) 내에서의 팔레 트(36) 및 테이블(40)에 대한 이하의 설명도 또한 프리-클린 챔버 내에서의 팔레트(30) 및 테이블에 적용될 것이다. In another embodiment, the material desired to be deposited on the wafer during the pre-clean process may be deposited on the
도 3은 회전가능 테이블(40) 상에 장착된 팔레트(36)를 기술한다. 팔레트(36) 및 테이블(40)은 알루미늄으로 형성될 수 있다. 팔레트(36)는, 웨이퍼 상에 덮이는 타깃(43)으로부터의 스퍼터된 물질의 증착을 제어하기 위하여, 임의의 속도로 연속적으로 회전되거나 일시적으로 정지될 수 있다. 웨이퍼(41)는 5개의 웨이퍼 지지 영역(32) 중의 하나에 도시된다. 3 describes a
로봇 아암(24)로 또는 그로부터 웨이퍼를 이동시키기 위하여, 핀 벨로우(39)가 웨이퍼 지지 영역(32) 내로, 상술된, 4개의 핀(미도시)을 밀어 올리기 위하여 도 3에 도시된다. 핀 벨로우(39)는 공기압에 의하여 제어되거나 또는 모터에 의하여 직접 구동될 수 있다. In order to move the wafer to or from the
챔버 실드(35)는 오염물질이 챔버 벽 상에 축적되는 것을 방지한다. The
도 4A는 팔레트(36) 및 테이블(40)의 단면도이다. 팔레트(36)는 두께가 약 1/4 내지 1/2인치(6.3-12.7mm)이고, 테이블(40)은 두께가 약 1인치(25.4mm)이다. 팔레트(36)는 각 웨이퍼 지지 영역(32) 내의 만입부에서 원추형 나사(42)에 의해 테이블(40)에 고정된 단일 편이고, 그리하여 웨이퍼는 스퍼터된 물질이 나사(42) 상에 증착되는 것을 방지할 수 있게 된다. 팔레트(36)는 나사(42)를 돌려 뺌으로써 클리닝을 위하여 제거될 수 있다. 4A is a cross-sectional view of
이리하여 각 웨이퍼의 전체 배면이 팔레트(36)와 전기적 및 열적 접촉되고, 그것은 차례로 테이블(40)과 전기적 및 열적 접촉된다. Thus, the entire backside of each wafer is in electrical and thermal contact with the
단정가능하고 신뢰성 있는 박막을 획득하기 위하여, 스퍼터링 공정 동안 웨이퍼들의 온도를 제어하는 것은 중요하다. 상기 웨이퍼의 온도는, 테이블(40)과 직접 접촉하는 구리관(46)을 통하여 냉각제(44)(도 4A)를 흐르게 함으로써 제어된다. 일 실시예에서, 구리관(46)은 테이블(40)에 납땜된다. 구리관(46)은, 테이블(40)의 바닥도인 도 4B에 도시된 바와 같이, 테이블(40) 둘레의 홈(48) 내에 뻗어 있다.In order to obtain a neat and reliable thin film, it is important to control the temperature of the wafers during the sputtering process. The temperature of the wafer is controlled by flowing the coolant 44 (FIG. 4A) through the
구리관(46)은 테이블(40)에 부착된 회전 축(49)을 통하여 연장된다. The
외부 냉각원(50)은 냉각제(예를 들면, 물)를 냉각시키고 테이블(40)로 냉각제를 재순환시킨다. 냉각원(50)으로부터 나온 유연성 배관(51)은, 상기 냉각원(50)으로부터/으로 회전 구리관(46)(입력 및 출력) 및 고정 배관(51) 사이의 밀폐된 결합을 제공하기 위하여 회전가능 커플러(52)에 부착된다. The
또 다른 실시예에서, ICP 또는 스퍼터링 공정에 관계없이 가공물 온도를 증가시키기 위하여, 냉각원이 가열원으로 대체될 수도 있고 추가될 수도 있다. In another embodiment, a cooling source may be replaced or added to the heating source to increase the workpiece temperature regardless of the ICP or sputtering process.
RF 및 바이어스원(54)이 회전가능한 결합(52)으로 구리 관(46)에 전기적 결합되어, 테이블(40)을 가동하고 그리하여 팔레트(36) 및 스퍼터링 공정용 웨이퍼를 가동시킨다. 또 다른 실시예에서, 테이블(40)이 DC 전압원 만으로 접지되거나, 부양되거나, 또는 바이어스된다.RF and
챔버(12)가 배기되고 일정한 압력(예를 들면, 20밀리토르(2.67dyn/cm2))에서 일정량의 Ar 가스로 다시 충전되고 상기 가스가 DC원, RF원 또는 상기 두 원의 조합으로 가동되는 경우, 전자기장이 챔버(12) 내부에 결합되어 상기 타깃 표면 근처 에서 균일한 고밀도 플라즈마를 발생시킨다. 타깃 표면 근처에 제한된 플라즈마 (추후 기술됨)는 (Ar+ 등과 같은) 양의 이온 및 자유 전자들을 포함한다. 플라즈마에서 이온은 타깃 물질을 때리고 타깃으로부터 물질을 스퍼터한다. 웨이퍼는 상기 스퍼터된 물질을 수용하여 웨이퍼 표면 상에 증착층을 형성한다. 한 예에서, DC 전력 20 킬로와트 까지 각 타깃에 형성될 수 있다. 그러한 경우에, 각 타깃은 복수의 가공물 상에 1분당 구리 약 1 마이크론(10-6m)을, 동시에, 증착할 수 있다.
챔버(12) 벽은 통상적으로 공정 동작에서 전기적으로 접지된다.The
웨이퍼 상의 바이어스 전압은 웨이퍼에 하전된 종류(타깃으로부터 스퍼터된 Ar+ 및/또는 원자 증기)의 플럭스를 구동할 수 있다. 플럭스는 웨이퍼에 스퍼터된 물질의 성질(예를 들면, 밀도)을 변형시킬 수 있다. 스퍼터링을 위해 플라즈마를 발생시키는 것 및 여러가지 바이어싱 설계들이 잘 공지되어 있고, 공지된 기술들은 기술된 스퍼터링 시스템으로 실행될 수 있다.The bias voltage on the wafer can drive flux of the kind (Ar + and / or atomic vapor sputtered from the target) charged on the wafer. The flux can modify the properties (eg, density) of the material sputtered on the wafer. Generating plasma for sputtering and various biasing designs are well known and known techniques can be implemented with the described sputtering system.
바람직한 실시예에서, 챔버 가스는 챔버(12)의 상단보다는 오히여, 챔버(12)의 바닥부에서 분배 채널에 의해 제공되고, 그것은 스퍼터링 공정 동안 입자 오염을 줄이고 마그네트론 조립체를 최적화시킬수 있게 한다(추후 기술됨).In a preferred embodiment, the chamber gas is provided by the distribution channel at the bottom of the
도 3은 축(49)을 회전시키기 위한 모터(58)를 기술한다. 축(49)은 팔레트(36)가 모터(58)에 의해 직접 구동되도록 모터(58)에 직접 결합된다. 이것은 밸트 드라이브 또는 기어 드라이브 상부에서 팔레트(36)의 위치 지정 정확도를 대폭 증가시킨다. 도 3의 실시예에서, 모터(58)는 축(49)을 둘러싸고 축(49)에 고정된 중앙 회전 슬리브를 가진다. 모터(58)는 서보 또는 스탭퍼 모터일 수 있다. 일 실시예에서, 모터는 축(49)의 각 위치를 결정하기 위하여 축(49)에 부착된 독립 인코더를 사용하는 서보 모터이다. 독립 인코더에서, 미세한 광학 기호들을 가지는 디스크는 펄스를 세거나 홈 위치를 결정할 필요 없이 각 위치를 유일하게 식별해 낼 수 있다. 예를 들면, 디스크는, 서로 다른 길이의 투과성 대시의 형태로 된 다수의 에칭된 동심의 링들을 가지는 불투명 막으로 덮힌 유리일 수 있다. 링을 가로질러 각 반경 위치에 있는 밝은 개구부의 집합은 독특한 디지털 코드를 생성할 수 있다. LED 및 포토트랜지스터를 사용하는, 모터 제어기는 각 반경 위치에서 광학 표시를 감지하고, 그 정보를, 웨이퍼 로딩 및 언로딩을 위하여 축(49)의 위치를 지정하는데 사용하고 그리고 증착 공정(통상적으로 5-30 RPM) 동안 팔레트(36)의 RPM을 제어하는데 사용한다.3 describes a
챔버(12) 내 저압을 유지하기 위하여 밀폐부(57)는 축(49) 주변에 밀폐부를 형성한다. In order to maintain the low pressure in the
스퍼터링 챔버(12)는, 플라즈마에 의한 타깃의 충격을 추가적으로 제어하기 위하여, 진공 외부에, 마그네트론 조립체를 사용한다. 통상적 시스템에서, 고정된 영구 자석은 타깃 뒤에 배치되고 (증착원으로서 작용하여), 플라즈마가 타깃 영역에 한정되도록 한다. 결과의 자기장은, 타깃으로부터 사이클로이드 경로로 배출되는 2차 전자의 궤적을 다시 형상화하는, 전자 트랩으로서 작용하는 폐-루프 환형 경로를 형성하고, 상기 제한 영역 내 스퍼터링 가스의 이온화 가능성을 크게 증가시킨다. 비활성 가스, 특히 아르곤은, 그들이 타깃 물질과 반응하지 않으려 하거나 임의의 공정 가스와 결합하지 않으려는 경향이 있기 때문에 그리고 그들은 그들의 높은 분자 중량으로 인하여 높은 스퍼터링 및 증착율을 형성하기 때문에 스퍼터링 가스로서 보통 사용된다. 플라즈마로부터의 양으로 하전된 아르곤 이온은 음으로 바이어스된 타깃을 향하여 가속되고 그리고 상기 타깃에 충돌하여, 결과적으로 물질이 타깃 표면으로부터 스퍼터되게 된다.The sputtering
도 5A는, 스퍼터링 시스템에서 접지된 상단 기판(62)(도 3)에 의해 지지되는, 타깃 배면 기판(59)(도 3) 상부에 형성된 3개의 자석(60) 중의 하나를 기술한다. 자석(60)은 둥근 코너를 가지는 삼각형 또는 델타 형상을 하고 있다. 일 실시예에서, 자석(60)의 두께는 0.5-1 1/4인치(12-31mm)사이의 두께이다. 도 5A의 예에서, 3개의 링들(적당히 포개진 형태들)이 있고, 여기서 이웃하는 링들은 반대 극들을 가지고 그리하여 자기장은 하나의 링을 가로질러 그 옆의 링까지 걸쳐져 있게 된다. 몇개의 자기장 라인들(64)이 도시된다. 3개의 자석 링이 있기 때문에, 2개의 레이스 트랙의 필드 라인이 있게 된다. 이들 자기장은 타깃 배면 기판(59)을 통과하고 도 3에서 타깃 배면 기판(59)의 하측에 부착된 타깃(43)을 가로지른다. 타깃에서 플라즈마 밀도(그리하여 침식률)는 최고 자기장 세기에서 가장 크다. 각각의 자석(63)의 크기, 형상, 및 분포는, 후술되는 바와 같이, 타깃의 균일한 침식을 생성하도록 선택된다. FIG. 5A describes one of three
도 5B는 자석(60)의 일 실시예의 단면도이다. 자석(63)은, 철 물질로 형성된, 분로 기판으로서 알려져 있는, 자기 배면 기판(65)에 장착된다. 분로 기판(65)의 형상 및 자기적 특성은 자석(60)의 성능을 최적화하도록 변경될 수 있다. 5B is a cross-sectional view of one embodiment of a
자석(60)은 또한 전자석일 수도 있다.
도 6A는 스퍼터링 챔버(12)의 마그네트론 부분을 기술하며, 여기서 하나의 자석(60)이 타깃(미도시) 상부에 도시된다. 2개의 다른 동일한 자석이 120도 구간에서 2개의 다른 타깃 상부에 배치될 것이다. 테이블(40)을 회전시키는 축(49) 용의 모터(120)와 유사한, 독립 인코더를 사용하는 서보 모터(66)가, 0.5-10초 사이의 진동 주기에서 그 관련된 타깃 상부에서 동조로 3개의 자석(60)을 전후 진동시키기 위하여 모터 제어기에 의하여 제어된다. 자석(60)은 진동하여, 자기장이 타깃과 관련하여 항상 동일 위치에 있지는 않게 된다. 타깃 상부에 자기장을 균일하게 분포시킴으로써, 타깃 침식이 균일하게 된다. 6A describes the magnetron portion of the sputtering
진동이 너무 느리다면, 한 물질의 입자들이, 지연된 기간 동안 자기장의 영향을 받지 않는 영역에서 서로 다른 물질로 된 타깃의 부분들 상에 축적될 시간이 있을 것이다. 결과적으로 상기 자석이 타깃의 그 부분 상부를 주사할 때, 스퍼터된 물질은 바람직하지 않게 (스퍼터된 물질의 화학량론을 변화시키는) 상기 혼합된 물질들을 구성할 것이다. 가공물 상에 스퍼터된 화학량론적으로 민감한 반응막을 위하여는 0.5-10초 주기가 적당하다. 가공물 상으로 스퍼터된 비-화학량론적 감광성 반응막을 얻기 위하여 상기 진동 주기가 더 느려질 수도 있다. If the vibration is too slow, there will be time for particles of one material to accumulate on portions of the target of different materials in areas that are not affected by the magnetic field for a delayed period of time. As a result, when the magnet scans over that portion of the target, the sputtered material will undesirably constitute the mixed materials (changing the stoichiometry of the sputtered material). For stoichiometrically sensitive reaction films sputtered on the workpiece, a 0.5-10 second cycle is suitable. The oscillation period may be slower to obtain a non-stoichiometric photoresist film sputtered onto the workpiece.
절연 브라켓(67)은, 상기 진동 자석(60) 및 타깃 배면 기판(59) 사이에 갭이 최소가 되도록 모터(66)에 각 자석(60)을 고착시킨다. The insulating
자석(60)의 중간 부분에 자기장이 없기 때문에, 자석(60)은 상기 타깃의 중앙 부분이 타깃의 다른 부분들과 동일한 자기장을 나타내도록 그 폭의 적어도 절 반(그리고 바람직하게는 그 폭 거의 전체)의 거리를 주사해야 한다. Since there is no magnetic field in the middle portion of the
자석(60)의 모서리를 따른 개개의 자석(63)은, 자기장이 자석 모서리 가까이로 연장될 수 있도록 내부 자석보다 더 작다. 자기장의 범위는 2개의 반대 극들의 중심들 사이의 거리에 의해 근사될 수 있다. 그러므로, 외부 자석(63)의 직경은 작게 만들어진다 (예를 들면, 0.5-1cm). 자석(63)의 내부 링들은 더 클 수도 있다. 실시예에서, 내부 자석들(63)은 내부 자석들 및 외부 자석들 사이의 거리를 단축시키기 위하여 직사각형이다. The
자석(60)의 크기는 웨이퍼의 크기에 달려 있고, 그것은 타깃의 크기를 결정한다. 일 실시예에서, 자석(60)은 길이가 약 10.7인치(27cm)이고, 폭은 그 가장 넓은 부분에서 약 3인치(7.6cm)이다. 8인치 웨이퍼는 반경방향 길이가 10-13인치인 타깃을 사용할 수 있다. 12인치 웨이퍼는 반경방향 길이가 13-18인치인 타깃을 사용할 수 있다. 이 타깃 및 자석 길이 치수들은 종래 기술과 비교하여 매우 작다. 이 작은 치수들은 챔버 체적 면에서 더욱 유효한 것을 의미하고 그리하여 컴퓨터 공간을 더 작게 하고; 또한 타깃을 더 작고 더 유효하게 하며, 결과적으로 타깃 및 시스템 비용을 낮추게 된다. 일반적으로, 주사 방향에 수직인 타깃 및 자석 길이는 상기 타깃에 면하는 가공물 표면의 최소 치수의 1.1 과 1.5배 사이의 값이다. The size of the
도 6A는 진동 동안 중간 위치에 있는 자석(60)을 도시하고, 한편 도 6B는 진동 동안 가장 좌측 위치에 있는 자석(60)을 도시한다. 6A shows the
타깃 주변의 자기장을 최대화하기 위하여, 자석(60) 및 타깃 사이의 거리가 최소화되어야 한다. 추가로, 한 측 상에 자석(60) 그리고 다른 측 상에 타깃을 구 비한 타깃 배면 기판(59)은 챔버(12) 내 고온 플라즈마로 인하여 냉각될 필요가 있다. In order to maximize the magnetic field around the target, the distance between the
도 7은, 알루미늄으로 모두 형성된, 상단 기판(62) 및 타깃 배면 기판(59)의 단면 사시도이다. 상단 기판(62)의 두께는 약 1 3/8인치(35mm)이다. 자석(60)은 타깃 배면 기판(59)의 오목한 영역(70) 내에서 진동한다. 타깃(72)은 대략 오목한 영역(70)의 형상이고 타깃 배면 기판(59)에, 솔더링, 브레이징, 전도성 에폭시, 구리 확산 또는 다른 공지된 기술에 의하여 고착된다. FIG. 7 is a cross-sectional perspective view of the
타깃 배면 기판(59)(오목 영역(70) 및 상기 오목 영역(70) 주변의 상승된 영역(74)을 포함함) 및 타깃(72)은 타깃(72)의 영역에 플라즈마를 집중시키기 위하여 음의 바이어스 전압원에 전기적 연결된다. 음의 바이어스 전압을 전하는 와이어(미도시)가 나사 구멍들(75) 중 하나를 사용하여 상기 상승 영역(74)에 나사에 의하여 연결된다. 타깃(72)은 또한, 음으로 바이어스되기 때문에, 음극으로 언급된다. 타깃 배면 기판(59)을 지지하는 상단 기판(62)이 전기적으로 접지된다. 절연체 링(76)(예를 들면, 합성 고무 링, 또는 다른 탄성 물질)은 타깃 배면 기판(59)을 상기 접지부로부터 절연시킨다. 상기 링(76)은 또한 타깃 배면 기판(59)을 기계적으로 지지한다. 상기 타깃 배면 기판(59) 및 접지된 부분 사이에서의 단락을 방지하기 위하여, 전도성의 스퍼터된 입자가 링(76)에 접촉하는 것을 막는 것이 중요하다. The target back substrate 59 (including the recessed
상기 오목 영역(7)의 두께 (자석(60) 및 타깃(72) 사이의 거리)가 상기 타깃(72)에 대해 자기 결합을 최대화하기 위하여 얇아야만 한다. 일 실시예에서, 상 기 두께는 0.5-0.75인치(12.7-19mm) 사이이다. 오목 영역(70)의 상단부는, 상기 오목 영역(70)의 바닥 부분(80)에 딥 브레이즈되는 얇은 알루미늄 기판(78) (예를 들면, 0.7-3mm)이다. 기판(78) 및 바닥 부분(80) 사이에는, 도 8에 도시된 냉각제(예를 들면, 물) 채널(82)이 있다. 가열된 액체는 또한 채널(82)을 통하여 흐를 수도 있다. The thickness of the concave region 7 (distance between the
도 8은, 냉각제 입력 포트(84)(도 7을 보라) 및 냉각제 출력 포트(86) 사이에 바닥 부분(80)에 형성된 단순화된 채널(82)을 도시한다. 각 오목 영역(70)이 채널(82)을 통한 냉각제 흐름에 의해 독립적으로 냉각될 수 있도록, 유연성 배관(미도시)은 각 자석용 각 포트(84/86)를 외부 냉각제 원에 연결시킨다. 도 8에 도시된 바와 같이, 채널(82)은, 뱀형이고, 채널(82)의 영역이 전체 오목 영역(70) 위에서 동일한 온도를 유지하는 데 필요한 냉각량을 기초로 변화하는 형상이다. 일 실시예에서, 냉각제 채널(82)의 두께는 1-3mm이다. 냉각제는 온도가 보통 가장 높은 타깃 배면 기판(59)의 넓은 부분에서 유입된다. 8 shows a
상기 오목 영역의 상단 표면을 형성하는 기판(78)이 다음과 같이 바닥 부분(80)에 딥 브레이즈된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 바닥 부분(80)의 일반적 형상을 하는 얇은 알루미늄 합금 호일(88)(공융의 물질)이 바닥 부분(80) 및 얇은 기판(78) 사이에 삽입된다. 공융 호일(88)은, 바닥 부분(80) 및 얇은 기판(78)을 형성하는 데 사용되는 알루미늄의 용융 온도보다 더 낮은 용융점을 가진다. 여러가지 공융 알루미늄 합금이 사용될 수 있다. 클램프는 얇은 기판(78) 및 바닥부(80)를 함께 가압하고, 상기 구조물은, 공융 호일(88)을 용융하기에는 충분한 온도이나 순 수 알루미늄을 용융할 만큼 고온이 아닌 온도의 주조된 염조 내에 배치된다. 상기 공융 시트(88)의 용융은 상기 얇은 기판(78)을 바닥 부분(80)에 브레이즈한다. The
일 실시예에서, 바닥부(80) 및 얇은 기판(78) 용으로 사용된 알루미늄은 업계에서 6061 알루미늄으로 칭하여지고 1110도F(598도C)의 용융 온도를 가진다. 공융 호일(88)용으로 사용된 물질은 업계에서 4047 알루미늄으로 칭하여지고 1065도F(574도C)의 용융 온도를 가진다. 4047 알루미늄의 조성은: Si 11.0-13.0%; Cu 0.3%; Mg 0.1%; Fe 0.8%; Zn 0.2%; Mn 0.15%; 나머지는 Al이다. In one embodiment, the aluminum used for the bottom 80 and
도 10은, 접지된 상단 기판(62)의 부분, 절연체 링(76), 타깃 배면 기판(59)(바닥 부분(80)에 대해 딥 브레이즈된 얇은 기판(78)을 포함함) 및 타깃(72)의 단면도이다. 가스 밀폐 개스킷 용의 홈(87)은 상단 기판(62)에 형성된다. 자석(60) 및 냉각제 채널(82)은 도시되지 않는다. 10 shows a portion of the grounded
음의 바이어스에 있게 된 이후, 타깃(72)은 접지된 상단 기판(62)에 접촉되지 않아야 한다. 그렇기 때문에, 타깃(72) 및 상단 기판(62) 사이에 갭이 있어야 한다. 이 갭이 충분히 작다면, 그것은 플라즈마를 생성할 충분한 공간이 없는 암공간을 형성한다. 타겟(72)으로부터 상기 암공간으로 유입하는 스퍼터된 입자들은 절연체(76) 상에 축적될 것이고 결과적으로 타깃 배면 기판(59)을 상단 기판(62)으로 단축시킬 것이다. 타깃(72)의 장착 뿐 아니라 상단 기판(62) 및 타깃(72)의 크기에서 제조 오차가 형성된다면, 타깃(72) 및 상단 기판(62) 사이의 갭이 최소가 되는 것을 보장하는 것은 매우 어렵다. 암공간을 제거하고 절연체(76)의 오염을 막기 위하여, 얇은 상단 실드(90)가 원추형 나사에 의하여 상단 기판(62)에 고정된다. 도 10은 결과로 발생하는 좁은 갭(91)을 도시한다. After being in negative bias, the
도 11은 상단 실드(90)를 도시하는 상단 기판(62) 및 타깃(72) 하측의 사시도이다. 상단 실드가 얇은 알루미늄 또는 스테인레스 스틸이고 정밀한 오차로 용이하게 제조된다면, 타깃(72) 및 상단 기판(62) 사이의 갭을 최소값(예를 들면, 1-2mm)으로 설정하는 것은 용이할 것이다. 상단 실드(90)의 두께는 3/16-1/4인치(4.7-6.3mm)의 범위 내에 있을 것이다. 상단 기판(62)의 직경은 약 28인치(71cm)이다. 종래의 시스템에서는, 암공간을 위하여 분리된 양극 링이 설치되었고, 타깃 및 상단 기판 사이의 갭이 우선 결정된 후 정렬되었다. FIG. 11 is a perspective view of the lower side of the
상단 실드(90)는, 상단 기판(62)에 스퍼터된 물질이 축적되는 것을 방지하기 위하여 상기 상단 기판(62)의 그밖의 노출 부분들 전체 상에 놓여 있다.(도 11의 상단 기판(62)의 노출된 모서리가 챔버벽의 상단에 위치하고 (도 3에 도시) 그래서 챔버에서 노출되지 않는다.) 챔버(12)의 클리닝이 필요한 때, 상단 실드(90)는 상단 기판(62)으로부터 (도 11에서 나사(94)에 의하여) 용이하게 제거되고 청소 또는 처리된다. 통상적으로, 상단 실드(90)는 10회까지 청소되고 그 후 버려질 것이다. 이것은, 클리닝을 위하여 상단 기판(62)을 제거하는, 더욱 복잡한 작업을 피할 수 있다. 따라서, 암공간을 생성하고 상기 상단 기판(62)을 보호하기 위하여, 단 하나의, 값싼 상단 실드가 사용된다. The
도 11은, 팔레트(36)(도 3)가 회전할 때 타깃 바로 아래에 있지 않는 웨이퍼 상에, 하나의 타깃으로부터 스퍼터된 물질이 증착되는 것을 방지하기 위한, 각 타깃(72) 위치 사이의 단면-오염 실드(96)를 도시한다. 도 3은 잔면-오염 실드(96)의 일부분을 도시한다. 단면-오염 실드(96)의 수직벽들은 웨이퍼(또는 다른 가공물들)의 상단으로부터, 10mm 이하이고, 바람직하게는 3mm 이하이어야 한다. 단면-오염 실드(96)의 높이는 웨이퍼 상부의 상단 기판(62) 높이에 달려 있으나, 보통은 약 1-6인치(2.5-15cm)일 것이다. 11 is a cross section between each
기술된 스퍼터링 시스템은, 3개 타깃 모두에 대하여, 일괄 처리 공정 동안 웨이퍼 상에 동일하거나 서로 다른 물질들을 동시에 스퍼터할 수 있도록 한다. 이것은 작업 처리량을 증가시키고, 진공을 중단하지 않고도 웨이퍼 상에 합금 또는 층들을 스퍼터링할 수 있게 한다. 합금 조성을 선택하기 위하여, 하나의 타깃은 하나의 물질일 수 있고 나머지 다른 2개 타깃은 제2 또는 제3의 물질일 수 있다. 서로 별개의 물질들로 된 적층들을 증착하기 위하여, 한번에 하나의 물질 만이 증착될 수도 있다 (예를 들면, 한 타깃이 한번에 가동되거나 동일 물질로 된 복수의 타깃이 한번에 가동될 수 있다). 혼합된 층들을 증착하기 위하여 (예를 들면, 서로 별개의 물질로 된 합금), 타깃들이 서로 다른 물질들로 되었다고 한다면, 모든 타깃이 동시에 가동될 수 있다. The sputtering system described makes it possible to sputter the same or different materials simultaneously on a wafer during a batch process for all three targets. This increases throughput and makes it possible to sputter alloys or layers on a wafer without breaking the vacuum. To select an alloy composition, one target may be one material and the other two targets may be a second or third material. In order to deposit stacks of different materials, only one material may be deposited at a time (eg, one target may be run at a time or multiple targets of the same material may be run at a time). In order to deposit mixed layers (eg, alloys of different materials), if the targets are made of different materials, all targets can be run simultaneously.
실시예에서 도시된 것 보다 더 많은 타깃 및 웨이퍼가 상기 시스템 내에 구비될 수 있다. 예를 들면, 8개 타깃일 수 있다. 그러한 타깃의 수는, 타깃 표면 상에 적당한 자기 플럭스를 전달하는, 더욱 좁은 자석을 만들 수 있는 능력 만에 의하여 제한된다. More targets and wafers may be provided in the system than shown in the embodiment. For example, there can be eight targets. The number of such targets is limited only by the ability to make narrower magnets, which deliver a suitable magnetic flux on the target surface.
웨이퍼가 배치되는 테이블/팔레트는 원한다면 웨이퍼를 가열할 히터를 구비할 수 있다. 가열은 테이블에 장착된 저항성 히터에 의해 창출되거나 구리 배 관(46)을 통하여 가열된 유체를 흘림으로써(도 4A) 창출될 수 있다. 그러한 히터는 잘 공지되어 있다. 저항성 히터는 미합중국 특허 제 6,630,201호에 기술되고, 참증 서류로 병합된다. The table / pallet on which the wafer is placed may have a heater to heat the wafer if desired. Heating may be generated by a resistive heater mounted to a table or by flowing heated fluid through copper piping 46 (FIG. 4A). Such heaters are well known. Resistive heaters are described in US Pat. No. 6,630,201 and incorporated into documentation.
상기 시스템은 1kW-분의 입력 에너지에 대하여 약 240Å(240*10-10m)의 Al을 스퍼터한다. 대조적으로, 통상적인 종래 시스템은, 모든 다른 조건이 동일할 때, 1kW-분의 입력 에너지에 대하여 약 90Å(90*10-10m)의 Al을 증착한다. The system sputters about 240 kW (240 * 10 -10 m) of Al for an input energy of 1 kW-minute. In contrast, conventional conventional systems deposit about 90 kW (90 * 10 -10 m) of Al for an input energy of 1 kW-min when all other conditions are the same.
상세히 기술되지 않는 상기 시스템의 통상적 측면은 미합중국 특허 제 6,630,201호에 의해 당업자에게 잘 알려져 있고, 플라즈마 생성 및 공정 챔버로의 가스 공급에 우선적으로 관련된 어떤 종래의 측면들에 대하여 미합중국 특허 출원 공보 제 2002/0160125 A1호가 여기서 참증 서류로 병합된다. Conventional aspects of such systems, not described in detail, are well known to those skilled in the art by US Pat. No. 6,630,201 and for certain conventional aspects relating primarily to plasma generation and gas supply to the process chamber. 0160125 A1 is hereby incorporated by reference.
상기 시스템은 반도체 웨이퍼 상에 금속 막을 형성하는 것과 관련하여 기술되었으나, 상기 시스템은 유전체를 포함한 임의의 물질을 증착할 수도 있고 LCD 패널 및 다른 평판 디스플레이 등과 같은 임의의 가공물을 처리할 수도 있다. 일 실시예에서, 상기 시스템은, LCD 패널용의 복수의 박막 트랜지스터 배열 상에 물질을 증착하는 데 사용된다. Although the system has been described in connection with forming a metal film on a semiconductor wafer, the system may deposit any material, including dielectrics, and process any workpiece, such as LCD panels and other flat panel displays. In one embodiment, the system is used to deposit material onto a plurality of thin film transistor arrays for LCD panels.
본 발명이 상세히 기술되었다 하더라고, 당업자는, 본 명세서로부터 여기 기술된 본 발명의 정신 및 개념으로부터 이탈되지 않고 본 발명에 대한 변형예가 만들어질 수 있음을 인식할 것이다. 그렇기 때문에, 본 발명의 범위는 상기 도시 및 기술된 특별한 실시예들에 제한되지 않을 것이다.Although the invention has been described in detail, those skilled in the art will recognize that modifications may be made to the invention without departing from the spirit and concept of the invention described herein from this specification. As such, the scope of the invention should not be limited to the particular embodiments shown and described above.
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