KR20100035608A

KR20100035608A - 다중 프로세스 장치 및 프로세스 실행 방법

Info

Publication number: KR20100035608A
Application number: KR1020090090679A
Authority: KR
Inventors: 라비 뮬라푸디; 비주 니난; 가브리엘 에이 케일보타
Original assignee: 탱고 시스템즈 인코포레이티드
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2010-04-05
Also published as: TW201020334A; US20100078312A1

Abstract

본 발명의 진공 챔버는 다중 웨이퍼 위치를 가지며, 웨이퍼는 회전 팔레트에 의해 위치된다. 챔버 내의 웨이퍼 위치 위에는, 스퍼터링 타겟과, 웨이퍼를 에칭 및/또는 스퍼터링을 촉진시키기 위한 평평한 유도 결합 플라즈마 코일과, 웨이퍼 상에 산화물 필름을 형성하기 위한 TEOS 증기 출구가 있을 수 있다. 팔레트가 회전하면, 웨이퍼는 우선 TEOS 위치에서 비아 홀의 벽 상에 얇은 층의 산화물을 증착시킬 수 있다. 그 후에 금속 층은 스퍼터링 위치에서 비아 홀 내에 스퍼터링될 수 있으며, 임의의 핀치-오프된 재료는 에칭 위치에서 떨어져서 에칭될 수 있다. 각각의 타겟 후방의 자석은 타겟 후방에서 전후로 스캔한다. 수직 자석 벽은 보다 좁은 비아를 충전하기 위해 종래 기술의 궤적보다 웨이퍼에 대해 보다 수직인 각도로 스퍼터링된 재료를 한정하기 위해 스퍼터링 타겟을 실질적으로 둘러싼다.

Description

다중 프로세스 장치 및 프로세스 실행 방법{SPUTTERING CHAMBER HAVING ICP COIL AND TARGETS ON TOP WALL}

본 발명은 반도체 웨이퍼 및 다른 가공물(workpiece)을 위한 증착 시스템에 관한 것으로서, 특히 스퍼터링 시스템에 관한 것이다.

본 양수인인 탱고 시스템 인코포레이티드는 타겟 후방에서 전후로 스캔되는 자석을 갖는 다중 웨이퍼 스퍼터링 시스템을 생산해 왔다. 이러한 시스템은 미국 특허 출원 공개 공보 제 2006/0231383 A1 호에 개시되어 있으며, 상기 특허는 본원에 참조로서 포함되어 있다. 본 발명은 이러한 시스템 및 다른 스퍼터링 시스템을 개선시킨다.

스퍼터링 시스템은 반도체 웨이퍼, LCD 패널 및 다른 표면과 같은 가공물 상에 박막(thin film)을 증착시키는데 광범위하게 사용된다. 스퍼터링은 때때로 물리적 증착법(physical vapor deposition), 또는 PVD로 지칭된다. 스퍼터링 작업에서, 알루미늄, 금, 구리 또는 탄탈륨과 같은 박막은 실리콘 웨이퍼 또는 다른 기판 상에 진공 증착된다.

웨이퍼 위에 형성된 상이한 금속 층을 전기적으로 커플링시키기 위해 실리콘 웨이퍼 상의 하나 이상의 절연층을 통해 전도성 비아(conductive via)를 형성하는 것이 보통이며, 비아는 실리콘 웨이퍼 자체를 관통하여 완전히 연장될 수 있다. 비아는 상부 재료 층으로부터 웨이퍼의 하부 상에 형성된 배면측 전극까지 연장될 수 있다. 웨이퍼가 다이싱(dice)된 후에, 다이(die)는 인쇄 회로 기판(PCB) 상에 직접적으로 접착될 수 있고, 제 2 다이는 제 1 다이 위에 장착될 수 있으며, 비아는 양쪽 다이 상의 반도체 구성요소를 PCB에 전기적으로 연결한다.

비아를 가능한 한 좁게 하여 최소한의 표면적을 사용하는 것이 바람직하다. 비아 홀(via hole) 직경은 0.2 미크론 미만일 수 있다. 이러한 좁은 비아 홀을 금속으로 충전하는 것은 어렵다. 비아 홀을 금속으로 충전 또는 코팅함에 있어서의 임의의 불연속성은 칩에 결함을 야기한다.

도 1은 탱고 시스템의 미국 특허 출원 공개 공보 제 2006/0231383 A1 호에 개시된 스퍼터링 챔버의 일부분의 단면도이며, 여기서 웨이퍼의 두께 치수는 도시를 위해 크게 과장되어 있다. 챔버는 밀봉되어 20 밀리토르(mTorr) 또는 그 이하의 저압을 생성한다.

도 1에서, 실리콘 웨이퍼(10)는 알루미늄 팔레트(pallet)와 같은 회전 금속 팔레트(12) 상에 위치된다. 웨이퍼(10)에는 매우 좁은 비아 홀(13)이 에칭되며, 비아 홀의 벽은 스퍼터링 프로세스에서 구리로 전체적으로 코팅되는 것으로 의도된다. 비아 홀의 벽은 산화되어 얇은 절연층을 생성한다. 웨이퍼(10) 위에는 스퍼터링을 위한 구리 또는 임의의 다른 적절한 재료로 타겟(14)이 형성된다. 타겟(14)은 배킹 플레이트(backing plate)(16)에 고정되며, 배킹 플레이트(16)는 챔버의 상부 벽의 일부분을 형성한다. 배킹 플레이트(16)의 상부에서 챔버의 외부에는, 아크(arc) 형태로 타겟(14) 위에서 전후로 스캔하는 스캐닝 자석(18)을 포함하는 마그네트론(magnetron)이 있다.

아르곤 가스가 챔버 내로 도입된다. 플라즈마(19)(이온화된 아르곤 원자)를 생성하기 위해, 높은 DC 바이어스 전위(high DC bias potential)가 팔레트(12)와 타겟(14) 사이에 가해지고, 그리고/또는 RF 전압이 팔레트(12)와 타겟(14) 사이에 가해지며, 그리고/또는 RF 전류가 챔버 주위의 코일을 통해 공급된다. 생성된 전기장 또는 자기장은 아르곤 원자를 이온화하고, 전류는 플라즈마 내의 이온화된 원 자와 자유 전자를 통해 흐른다. 타겟(14)은 음으로(negatively) 바이어스되어서, Ar+ 이온을 끌어당긴다. 스캐닝 자석(18)은 타겟(14)에서의 플라즈마 밀도를 증가시킨다. 높은 에너지의 아르곤 이온은 구리 타겟(14)과 충돌하여 구리 원자(20)를 떼어내며, 이러한 구리 원자(20)는 챔버를 통해 모든 각도로 움직인다. 출원인의 챔버는 회전 팔레트 상에 5개의 개별 타겟과 5개의 웨이퍼까지 있을 수 있기 때문에, 비교적 크다. 결과적으로, 구리 원자는 다양한 각도로 웨이퍼(10)와 충돌하며, 웨이퍼를 완전히 빗나가기도 한다. 구리는 웨이퍼(10) 위에 층(22)을 형성한다.

소정 각도로 웨이퍼(10)와 충돌하는 구리 원자는 각각의 비아 홀(13)에 대한 입구에 축적되어, 비아 홀 개구를 점진적으로 막는다[핀치-오프(pinch-off)로 불림]. 비아 홀 직경이 충분히 작다면, 개구는 충분하게 핀치 오프되어서 구리 원자가 비아 홀의 벽을 확실하게 코팅할 수 없다. 이에 따라서, 비아 홀의 개구가 충분히 크게 유지되어야 하거나, 비아 홀이 원뿔이어야 한다.

추가적으로, 넓게 스퍼터링된 재료도 챔버 벽 상에 증착되어, 클리닝을 필요로 한다.

필요한 것은 타겟 재료가 웨이퍼 표면에 보다 수직으로 스퍼터링되어 좁은 비아 홀의 개구에서 덜 핀치-오프되도록 하는 스퍼터링 기술이다. 이러한 기술은 비아 홀 개구를 매우 작게(예컨대, 0.1 미크론) 하는 것을 가능하게 하고, 수율(yield)을 증가시키며, 보다 효과적으로 타겟 재료를 사용할 수 있게 한다.

또한, 다수의 프로세스 챔버 사이에서 웨이퍼의 이송을 제한하기 위해, 단일 챔버 내에서, 스퍼터링, TEOS[테트라에틸 오르소실리케이트(tetraethyl orthosilicate)]를 사용하는 SiO₂ 증착 및 에칭과 같은 다중 프로세스 단계를 비아 홀 상에 실행하는 것이 바람직하다.

스퍼터링된 이온을 가공물 위의 영역으로 한정하고 스퍼터링된 이온을 가공물 표면에 대해 보다 수직인 경로로 지향시키기 위해, 적층된 영구 자석의 수직 벽이 스퍼터링 챔버 내의 타겟 주위에 위치된다. 자석은 세라믹과 같은 유전체층으로 코팅되어, 오염 및 자석의 에칭을 방지할 수 있다.

유도 결합 플라즈마(inductively coupled plasma : ICP)는 챔버 주위의 나선형 코일, 또는 챔버 내 또는 챔버 위의 평평한 코일을 사용하여 챔버 내에 형성된다. ICP는 가스(예컨대, 아르곤)의 에너지가 무선 주파수(RF)에서의 전자기 유도(electromagnetic induction)에 의해 생성되는 전류에 의해 공급되는 플라즈마 타입이다.

하나 이상의 타겟 위의 스캐닝 자석은 타겟에서의 플라즈마 밀도를 증가시킨다. 전압이 가해진 아르곤 원자는 구리 타겟과 같은 타겟과 충돌하며, 떼어내진 구리 원자의 많은 부분(예컨대, 25% 이상)은 Cu+ 이온이다. 웨이퍼(또는 다른 가공물)는 지지 금속 팔레트 상의 바이어스를 통해 음으로 바이어스된다. 타겟을 둘러싸는 자석의 수직 벽은 Cu+ 이온을 효과적으로 반발시키고, 웨이퍼 상의 음의 바 이어스는 Cu+ 이온을 끌어당긴다. 타겟을 둘러싸는 한정된 자기장과 웨이퍼 상의 바이어스의 조합은 종래 기술에 비해 웨이퍼에 보다 수직인 평균 각도로 구리 원자가 웨이퍼와 충돌하게 한다.

스퍼터링된 재료의 보다 가파른 각도는 비아 홀의 개구의 보다 적은 핀치-오프를 야기해서, 비아 홀의 벽이 스퍼터링된 재료로 완전히 코팅된다.

또한, 타겟을 둘러싸는 수직 자석 벽은, 스퍼터링된 재료가 자기 벽(magnetic wall)에 의해 한정되며 웨이퍼와 충돌하기 때문에 (챔버 벽 상의 증착물을 포함하는) 타겟 재료의 폐기물을 감소시킨다.

챔버 내의 자석의 수직 벽에 의해 타겟을 둘러싸는 것은 챔버의 외부에 보조 자석을 위치시키는 것에 비해 상당한 이점을 제공한다. 보조 자석이 단순히 챔버를 둘러싸서 위치된다면, 타겟의 상이한 영역이 보조 자석으로부터 매우 상이한 거리에 위치되기 때문에, 생성된 자기장이 스퍼터링된 재료에 균등하게 영향을 미치지 않을 것이다. 따라서, 웨이퍼는 스퍼터링된 재료로 균등하게 코팅되지 않을 것이다. 또한, 타겟으로부터 비교적 멀리 챔버의 외부 주위에 보조 자석을 위치시키는 것은, 보조 자석이 이온 상에 강한 한정 효과를 갖지 않기 때문에, 스퍼터링된 재료를 웨이퍼 영역에 한정하지 않거나, 충돌의 각도를 강하게 한정하지 않는다. 또한, 보조 자석이 챔버의 외부에 위치되면, 챔버 내의 다중 타겟 근처의 영역은 자기장으로부터 상이한 영향을 받게 된다.

일 실시예에서, 챔버 내에는 연관된 스캐닝 자석을 각각 구비한 다중 타겟이 있다. 각각의 타겟을 둘러싸는 자석의 수직 벽의 특성은 각각의 타겟에 있어서의 스퍼터링된 재료의 궤적이 적용의 요구에 따라 제어되도록 조정된다. 예컨대, 넓은 각도의 충돌이 스텝 커버리지(step coverage)를 위한 특정한 적용에 요구될 수 있다.

다른 실시예에서, 스퍼터링 챔버는 다중 웨이퍼를 지지하는 회전 팔레트의 각 위치(angular position)에 의해 결정되는 다중 웨이퍼 위치(또는 스테이션)를 갖는다. 스퍼터링 타겟은 상기 위치 중 적어도 하나의 위치 위에 있다. 다른 위치 위에는, 웨이퍼 에칭 위치의 실질적으로 아래에서만 높은 에너지의 아르곤 플라즈마를 생성하는 평평한 ICP 코일이 있다. 하나의 스퍼터링 위치에서의 웨이퍼 상의 스퍼터링된 임의의 여분의 재료는, 웨이퍼가 개별 에칭 챔버로 이송되도록 요구되는 것을 회피하도록 팔레트가 회전된 후에 에칭 위치에서 에칭된다. 따라서, 스퍼터링된 재료에 의한 비아 개구의 임의의 핀치 오프는 떨어져서 에칭될 수 있으며, 이어서 다른 스퍼터링 단계가 비아 내를 더 충전시킬 수 있다. ICP 코일의 형상은, 웨이퍼의 상이한 영역이 에칭 위치를 통해 상이한 속도를 갖기 때문에, 팔레트가 에칭 위치 아래에서 계속해서 회전할 때 웨이퍼의 균일한 에칭을 형성하도록 반-삼각형(semi-triangular)이다. 바람직한 실시예에서, ICP 코일은 유전체층에 의해 보호되며, ICP 코일은 챔버의 진공 외부에 있어서 코일로부터의 재료가 웨이퍼를 오염시키는 것을 방지할 수 있다.

다른 실시예에서, 챔버 내의 하나의 위치는 비아 홀 내 또는 임의의 웨이퍼 표면 상에 얇은 산화물 필름을 증착시키기 위한 TEOS 산화물 증착 위치이다. 웨이퍼가 산화물로 코팅된 비아 홀 벽을 가진 후에, 웨이퍼는 스퍼터링 위치로 회전되 어 산화물 위에 재료의 코팅을 수용한다. 그 후에, 웨이퍼는 임의의 핀치-오프 재료를 제거하기 위해 에칭 위치로 회전될 수 있다. 이러한 방식으로, 다중 웨이퍼 내의 비아는 챔버로부터 웨이퍼를 제거하지 않고 처리될 수 있다. 일 실시예에서, 팔레트는 재료의 균등한 증착을 성취하도록 계속해서 회전한다.

다른 실시예에서, 같은 재료의 2개의 타겟은 그들의 중간 지점 쪽으로 내측으로 경사지며, ICP 코일은 2개의 타겟 사이에 있다. 타겟을 기울이는 것은 보다 높은 비율의 타겟 재료가 타겟 표면에 대략 수직인 각도로 웨이퍼와 충돌하게 한다. 2개의 타겟이 대향 경사로 기울어져 있기 때문에, 스퍼터링된 재료는 스퍼터링 작업시 웨이퍼가 팔레트 상에서 회전할 때 비아의 측부를 보다 양호하게 코팅할 수 있다. 또한, 웨이퍼가 회전하고 있기 때문에, 대향하여 경사진 타겟은 내측 비아 벽 상에 보다 대칭인 스퍼터링을 생성한다. 스퍼터링된 재료는 원뿔대 형상의 비아도 코팅할 수 있다. 코일은 스퍼터링을 위한 타겟의 전방에 대칭적인 플라즈마 밀도를 생성하며, 에칭에 사용될 수도 있다.

임의의 타입의 가공물 또는 다른 형상이 웨이퍼 대신에 사용될 수 있다.

본 발명에 의하면, 다중 웨이퍼 내의 비아는 챔버로부터 웨이퍼를 제거하지 않고 처리될 수 있으며, 2개의 타겟이 대향 경사로 기울어져 있기 때문에 스퍼터링된 재료는 스퍼터링 작업시 웨이퍼가 팔레트 상에서 회전할 때 비아의 측부를 보다 양호하게 코팅할 수 있다. 또한, 웨이퍼가 회전하고 있기 때문에, 대향하여 경사 진 타겟은 내측 비아 벽 상에 보다 대칭인 스퍼터링을 생성하며, 스퍼터링된 재료는 원뿔대 형상의 비아도 코팅할 수 있다.

도 2는 프로세스 챔버(30)를 도시한다. 챔버(30) 내부에는 알루미늄으로 형성될 수 있는 회전 팔레트(36)가 있다. 웨이퍼(41) 또는 다른 가공물은 로봇 아암에 의해 챔버 내로 개구(37)를 통해 팔레트(36) 상에 로딩된다. 모터(38)는 팔레트(36)를 회전시킨다. 팔레트(36)는 웨이퍼의 처리시 임의의 속력으로 계속해서 회전될 수 있거나, 웨이퍼를 덮고 있는 타겟(40)으로부터 스퍼터링된 재료의 증착을 제어하기 위한 위치에서 일시적으로 정지될 수 있다. 웨이퍼(41)는 5개의 웨이퍼 지지 영역(42) 중 하나 내에 도시된다. 각각의 웨이퍼의 전체 이면(back surface)은 팔레트(36)와 전기적 및 열적으로 접촉하고 있다.

웨이퍼는 미국 특허 출원 공개 공보 제 2006/0231383 A1 호에 상세하게 서술된 팔레트(36)를 지지하는 테이블을 통해 흐르는 냉각제를 제어함으로써 냉각된다. 냉각원(coolant source)(39)는 금속 냉각제 파이프의 입구(43)에 연결된다. 또한, 팔레트(36)는 필요하다면 웨이퍼를 가열하기 위한 저항성 히터를 구비할 수 있다.

RF(예컨대, 13.56㎒) 소스 및 DC 바이어스 소스는 플라즈마를 생성하고 이온화된 스퍼터링 원자를 끌어당기기 위해 팔레트(36)에 전기적으로 커플링(그리고 따라서 웨이퍼에 커플링)된다. 다른 실시예에서, 팔레트(36)는 접지되고, 부상(float)되거나, DC 전압 소스로만 바이어스된다. RF 및 DC 바이어스 소스(45)는 챔버 외측에 있으며, 금속 냉각제 파이프를 통해 팔레트(36)와 전기적으로 접촉한다.

챔버(30)의 벽은 일반적으로 처리 작업시 전기적으로 접지된다.

챔버(30)가 배기되고 특정한 압력(예컨대, 20 밀리토르)에서 아르곤 가스로 다시 충전되며 DC 소스, RF 소스 또는 2개의 소스의 조합에 의해 가스에 전압이 가해지면, 전자기장(electromagnetic field)이 챔버(30) 내부에 생성되어 타겟(40) 표면 근처에 지속되는 높은 밀도의 플라즈마를 일으킨다. (후술되는) 타겟 표면 근처에 한정되는 플라즈마는 양의 이온(Ar+)과 자유 전자를 포함한다. 플라즈마 내의 이온은 타겟 표면에 부딪히며 재료를 타겟 밖으로 스퍼터링되게 한다. 타겟 아래의 웨이퍼는 스퍼터링된 재료를 수용하여 웨이퍼의 표면 상에 증착된 층을 형성한다. 일례에서, 20㎾까지의 DC 전력이 각각의 타겟 상에 제공될 수 있다. 이러한 경우에서, 각각의 타겟은 다중 가공물 상에 동시에 분당 1 미크론의 구리를 증착시킬 수 있다.

아르곤 가스는 임의의 종래의 가스 입구 장치를 사용하여 챔버(30) 내로 도입될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 챔버 가스는 상부로부터보다는 챔버(30)의 하부에서 분배 채널에 의해 제공되며, 스퍼터링 프로세스시 입자 오염물을 감소시키고, 마그네트론 조립체를 최적화시킬 수 있다.

웨이퍼 상의 바이어스 전압은 전기적으로 대전된 종(Ar+ 및/또는 타겟 밖으로 스퍼터링된 원자 증기)의 플럭스를 웨이퍼에 대해 구동시킬 수 있다. 플럭스는 웨이퍼에 대해 스퍼터링된 재료의 특성(예컨대, 증착률)을 변경시킬 수 있다.

스퍼터링을 위한 플라즈마를 발생시키는 것과 다수의 바이어스 설계가 잘 공지되어 있으며, 임의의 공지된 기술은 서술된 스퍼터링 시스템으로 수행될 수 있다.

챔버(30)는 진공 외부에서 마그네트론 조립체를 사용하여, 플라즈마에 의한 타겟의 충격을 더욱 제어한다. 일반적인 종래의 시스템에서, 고정된 영구 자석이 타겟 후방에 위치되어서 플라즈마가 타겟 영역에 한정된다. 결과적인 자기장은, 타겟으로부터 사이클로이드 경로(cycloidal path) 내로 방출된 제 2 전자의 궤적을 재형상화하고 한정 구역 내의 스퍼터링 가스의 이온화의 개연성을 크게 증가시키는, 전자 트랩(electron trap)으로서 작용하는 폐쇄형 루프 환형 경로를 형성한다. 불황성 가스, 특히 아르곤은 타겟 재료와 반응하지 않거나 임의의 프로세스 가스와 조합하지 않는 경향이 있고 높은 분자량으로 인해 보다 높은 스퍼터링 및 증착률을 생성하기 때문에 스퍼터링 가스로서 보통 사용된다. 플라즈마로부터 양으로(positively) 대전된 아르곤 이온은 음으로 바이어스된 타겟 쪽으로 가속되어 타겟과 충돌하여, 재료가 타겟 표면으로부터 스퍼터링되게 한다.

도 2는 타겟 배킹 플레이트(46)를 덮고 있는 3개의 자석(44) 중 하나를 도시하며, 상기 배킹 플레이트(46)는 접지된 상부 플레이트(48)에 의해 지지된다. 자석(44)은 실질적으로 둥근 코너부를 갖는 삼각형 또는 삼각주(delta) 형상을 갖는다. 일 실시예에서, 자석(44)의 두께는 0.5인치 내지 1.25인치(12㎜ 내지 31㎜) 두께 사이이다. 자석(44)의 보다 상세한 내용은 미국 특허 출원 공개 공보 제 2006/0231383 A1 호에서 찾을 수 있다.

자석(44)은 구리와 같은 타겟(40) 위에 도시되어 있다. 2개의 다른 동일 자석이 120도 간격으로 중심설정된 2개의 다른 타겟 위에 위치된다. 서보 모터 또는 다른 방식의 액추에이터와 같은 액추에이터(52)가 0.5초 내지 10초 사이의 요동 주기로 연관된 타겟 위에서 일제히 3개의 자석(44)을 전후로 요동시킨다. 자석(44)은 요동되어서 자기장이 타겟에 대해 항상 같은 위치에 있지 않도록 한다. 자기장을 타겟 위에 균등하게 분산시킴으로써, 타겟 침식이 균일해진다.

절연 브래킷(54)은 각각의 자석(44)을 액추에이터(52)에 고정시켜서, 요동 자석(44)과 타겟 배킹 플레이트(46) 사이에 최소한의 갭이 있도록 한다.

자석(44)의 중앙 부분에는 자기장이 없기 때문에, 자석(44)은 타겟의 중앙 부분이 타겟의 다른 부분과 같은 자기장을 겪게 되도록 적어도 반 폭(바람직하게는 거의 전체 폭)의 거리를 스캔해야 한다.

자석(44)의 크기는 타겟의 크기를 결정하는 웨이퍼의 크기에 따른다. 일 실시예에서, 자석(44)은 약 10.7인치(27㎝)의 길이를 갖고, 가장 넓은 부분에서 약 3인치(7.6㎝)의 폭을 갖는다. 8인치 웨이퍼는 반경방향으로 10인치 내지 13인치 길이의 타겟을 사용할 수 있다. 12인치 웨이퍼는 반경방향으로 13인치 내지 18인치 길이의 타겟을 사용할 수 있다. 이들 타겟 및 자석의 길이 치수는 일반적인 종래 기술에 비해 매우 작다. 이들 작은 치수는 챔버 체적의 보다 효율적인 사용을 야기하므로, 타겟 및 시스템에 대해 보다 작은 시스템 풋프린트(footprint)와 보다 낮은 비용을 야기한다. 통상적으로, 스캐닝 방향에 대해 수직인 타겟 및 자석의 길이는 타겟에 면하는 가공물 표면의 가장 작은 치수의 1.1배 내지 1.5배 사이이 다.

타겟 배킹 플레이트(46) 및 타겟(40)은 플라즈마에 대해 타겟(40)의 영역 내에 집중되도록 음의 바이어스 전압 소스에 전기적으로 연결된다. 타겟(40)은 음으로 바이어스되기 때문에, 때때로 캐소드(cathode)로 지칭된다. 타겟 배킹 플레이트(46)를 지지하고 그로부터 절연되는 상부 플레이트(48)는 전기적으로 접지된다. 절연체 링(예컨대, 합성 고무 링 또는 다른 탄성 재료)은 접지된 부분으로부터 타겟 배킹 플레이트(46)를 전기적으로 절연한다.

자석(44)과 타겟(40) 사이의 간격은 타겟(40)에 대한 자기 커플링을 최대화시키기 위해 작아야 한다. 일 실시예에서, 상기 간격은 0.5인치 내지 0.75인치(12.7㎜ 내지 19㎜) 사이이다.

다른 실시예에서, 5개 이상의 자석이 챔버의 상측 벽 상의 상이한 위치에 각각 존재한다.

도 2의 시스템은 하기에 서술된 특징으로 개선되어 있으며, 이들 특징은 도 3 내지 도 6에 상세하게 도시된다.

도 3은 챔버(30)와 마그네트론의 일부분의 단면도로서, 타겟(40)을 둘러싸거나 부분적으로 둘러싸는 자석(60)의 수직 벽을 도시한다. 자석(60)은 상부 플레이트(48)에 의해 지지되기 때문에 접지될 수 있다. 자석은 임의의 적절한 브래킷에 의해 상부 플레이트(48)에 부착될 수 있으며, 산화물 또는 세라믹과 같은 적절한 에칭불가능 층으로 코팅될 수 있다. 벽을 구성하는 임의의 개수의 자석이 있을 수 있다.

자석(60)은 웨이퍼 위의 약 5㎜ 내지 10㎜까지 하측으로 연장될 수 있다. 타겟과 웨이퍼 사이의 간격은 50㎜ 내지 150㎜일 수 있어서, 자기 벽은 일반적으로 40㎜ 내지 145㎜ 범위이다. 자기 벽은 타겟 후방의 스캐닝 자석만큼 강한 약 1% 내지 10%의 플럭스를 나타낸다. 스캐닝 자석의 플럭스는 1인치 떨어진 곳에서 600 가우스(gauss) 내지 2000 가우스 사이일 수 있으며, 자기 벽의 플럭스는 1인치 떨어진 곳에서 20 가우스 내지 200 가우스일 수 있다. 이론적으로, 자기 벽은 완전하게 타겟을 둘러싸고, 타겟 주위에서 동일한 특성을 가져야 한다.

웨이퍼(41)의 두께는 도시 목적으로 크게 확대되어 도시되어 있다.

나선형 ICP 코일(64)은 챔버(30)의 외측 둘레를 둘러싸는데, 상기 코일(64)은 도시 목적만을 위해서 자석(60)에 근접하게 도시되어 있다. RF 전류(예컨대, 13.56㎒)는 코일(64)에 의해 전도되어 아르곤 플라즈마(65)를 생성하며, 플라즈마의 에너지는 아르곤 이온과 코일(64)에 의한 전자기 유도에 의해 생성된 전자를 통해 전류에 의해 공급된다. RF 전력은 약 500W에서 수 ㎾까지일 수 있다. 다른 실시예에서, 챔버(30) 내부 또는 외부의 평평한 코일은 ICP를 발생시키는데 사용될 수 있다. ICP를 생성하는 것과 스퍼터링 챔버를 위한 다른 플라즈마 생성 기술에 대한 보다 상세한 내용은 어플라이드 매터리얼(Applied Materials)에 양도되고 본원에 참조로서 포함된 국제 특허 출원 공개 공보 제 WO 03/042424 A1 호에서 찾을 수 있다.

타겟(40)은 약 -200 볼트 내지 -600 볼트의 음의 DC 전압으로 바이어스되며, 웨이퍼(41)는 약 -30 볼트의 보다 적은 음의 전압으로 바이어스된다. 스캐닝 자 석(44)에 의해 생성된 자기장과 타겟(40) 상의 음의 바이어스의 조합은 전압이 가해진 아르곤 원자를 타겟(40)과 충돌시키고 구리 원자를 떼어내어 상당한 비율(예컨대, 30%)이 Cu+ 이온(63)이 되도록 한다. 코일(64), RF 소스(66), 타겟 DC 바이어스 소스(67) 및 웨이퍼 DC 바이어스 소스(68)가 도시된다. 또한, RF는 타겟과 웨이퍼 사이에 커플링될 수 있다.

비아 홀(69)은 챔버(30) 외부의 종래의 마스킹(masking) 및 에칭 단계에 의해 실리콘 웨이퍼(41) 내에 형성된다. 얇은 산화층(70)은 비아 홀(69)의 벽 상에서, 일반적으로 챔버(30)의 외부로 성장하거나 증착된다. 대신에, 비아 홀(69)은 절연층 내에 형성된 구멍일 수 있다.

보통, 수직 자석(60) 없이, 도 1의 종래 기술에 도시된 바와 같이, 구리 원자는 웨이퍼(41)와 충돌할 때 넓은 각도의 궤적을 갖는다. 타겟(40)을 실질적으로 둘러싸는 수직 자석(60) 없이, 낮은 각도의 구리 원자는 좁은 비아 홀(69)의 개구를 신속하게 핀치 오프한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 자석(60)은 구리 원자를 반발시키고 따라서 웨이퍼(41)의 영역에 구리 원자를 한정하는 타겟(40) 주위의 수직 자기장[예컨대, 자기장 라인(71)]을 생성한다. 둘러싸고 있는 자기 벽으로부터의 조합된 반발력은 수직 자석(60)이 사용되지 않는 경우보다 수직인 각도로 구리 원자를 웨이퍼(41)와 충돌시킨다.

이것은 축적된 핀치-오프를 감소시키며, 비아 홀(69)이 종래 기술에서보다 좁은 개구를 가질 수 있게 한다. 도 3은 비아 홀(69)의 측벽 및 하부를 균등하게 코팅하는 스퍼터링된 구리(72)를 도시하며, 상기 비아 홀(69)은 0.1 미크론 이하만 큼 작은 직경을 가질 수 있다. 또한, 비아 홀(69)은 구리 원자의 보다 수직인 궤적으로 인해 종래 기술의 비아 홀보다 깊게 형성될 수 있다. 얇은 산화층(70)은 Si 웨이퍼(41)로부터 구리를 절연한다.

추가적으로, 자기 벽은 증가되는 증착률을 위해 타겟과 웨이퍼 사이에 보다 높은 전자 밀도를 형성할 수도 있으며, 전자 및 이온이 챔버의 접지된 벽과 접촉하고 소모되는 것을 방지할 수도 있다.

스퍼터링될 수 있는 박막의 몇몇 예시는 알루미늄, 구리, 탄탈륨, 금, 티타늄, 은, 주석, NiV, 크롬, TaNx, 하프늄, 지르코늄, 텅스텐, TiW, TiNx, AlNx, AlOx, HfOx, ZrOx, TiOx 및 이들 재료 중 2개 이상의 재료의 합금을 포함한다.

종래의 기술은 비교적 큰 간격으로 타겟을 웨이퍼로부터 분리시켜서 웨이퍼에 대해 실질적으로 수직인 각도 상의 스퍼터링된 재료만 웨이퍼와 접촉시킨다. 타겟을 둘러싸는 수직 자석(60)을 사용하는 것은 타겟과 웨이퍼 사이의 간격을 감소시킬 수 있으며 스퍼터링된 재료를 유지한다.

도 4는 도 3의 변형예를 도시하는 도면으로서, 자석(73)의 수직 벽은, N-S극이 수평으로 배열되며 인접한 자석의 N-S극 사이에서 자기장 라인(74)이 연장되는 자석을 포함한다. 자석(73)은 공기 또는 다른 절연체(75)에 의해 분리되어 자기장 라인을 증가시킨다.

도 5는 타겟(40, 76)을 지지하는 상부 플레이트(48)의 저면도이다. 타겟(40, 76)은 배리어 금속(티타늄 또는 질화티타늄)과 시드 금속(seed metal)(구리)과 같은 상이한 재료일 수 있다. 자기 벽(60)(또는 73)은 타겟(40)을 둘러싸는 것으로 도시되어 있다. 상이한 자기 벽(78)은 타겟(76)을 둘러싼다. 자기 벽(78)의 높이 및 강도는 벽(60)의 높이 및 강도와 상이해서, 스퍼터링된 특정한 재료로 인한 것과 같은, 벽에 의해 생성되는 효과를 변경시킨다. 임의의 개수의 타겟이 있을 수 있으며, 모두 또는 단 하나만이 타겟을 둘러싸는 수직 자기 벽을 사용할 수 있다. 자기 벽이 타겟을 완전히 에워쌀 필요는 없다. 예컨대, 자기 벽은 단지 타겟의 긴 측부와 챔버 벽에 면하는 측부를 따라 형성될 수 있다.

또한, 도 5는, 하나의 위치에서의 타겟 대신에, 평평한 ICP 코일(82)이 상부 플레이트(48)의 전기적으로 절연하는 부분 상에 형성될 수 있음을 도시한다. 코일(82)은 보다 효과적인 에칭을 위해 웨이퍼에 보다 근접시키기 위해 타겟보다도 낮은 위치에 있을 수 있다. 스퍼터링 단계 후에, 챔버를 둘러싸는 큰 ICP 코일(64)(도 3)은 턴 오프(turn off)되며, RF 전류가 챔버의 외측에 있는 RF 소스(83)에 의해 코일(82)을 통해 공급된다. 이것은 아르곤의 ICP가 국부적으로 형성되도록 한다. 코일(82) 위에는 스캐닝 자석이 없어서, 아르곤 이온이 챔버의 상부 쪽으로 끌어당겨지지 않지만, 음으로 바이어스된 웨이퍼와 충돌하여 스퍼터링된 재료의 얇은 층을 에칭한다. 에칭시, 에칭되는 재료, 아르곤 압력, 웨이퍼 위의 코일(82) 거리 및 RF 전력이 에칭의 양을 결정한다. 이러한 에칭은 비아 홀 개구를 핀치 오프한 임의의 스퍼터링된 재료가 제거될 수 있게 하며, 이어서 다른 스퍼터링 단계가 비아 홀의 하측 측벽 및 하측부를 코팅할 수 있게 한다.

코일(82)이 챔버의 내부에 있고 유전체(예컨대, 세라믹 코팅)에 의해 보호되지 않는다면, 코일(82)은 오염을 방지하기 위해 타겟과 동일한 금속으로 형성될 수 있다. 보다 바람직하게는, 코일(82)은 진공 챔버의 외부에 있으며, 임의의 스퍼터링된 입자가 코일 자체와 접촉하거나 코일을 에칭하는 것을 회피하기 위해 유전체 벽에 의해 챔버로부터 분리된다.

일 실시예에서, 웨이퍼는 에칭 프로세스시 웨이퍼를 가로질러 매우 균등한 에칭을 보장하기 위해 팔레트(36)(도 2)에 의해 계속해서 회전된다. 다른 실시예에서, 웨이퍼(41)는 에칭 위치에서 일시적으로 정지된다. 웨이퍼가 챔버의 중심축을 중심으로 계속해서 회전하면, 웨이퍼의 외측 에지는 챔버의 중심축에 보다 가까운 웨이퍼의 내측 에지의 속도보다 더 빠른 속도를 갖는다. 그러므로, 전체 웨이퍼 위에 동일한 에칭을 야기하기 위해, ICP 코일(82)은 도 5에 도시된 바와 같이 실질적으로 삼각형 형상이다. 12인치 웨이퍼에 있어서, 코일(82)은 반경방향으로 약 16인치의 치수를 갖는다.

챔버(30) 내에 다수의 에칭 위치 및 다수의 스퍼터링 위치가 있을 수 있다.

웨이퍼의 대칭적인 프로세스를 제공하기 위해 필요하다면, 팔레트(36)는 한 방향으로 회전된 후 다른 방향으로 회전될 수 있다.

팔레트(36)가 회전하여 결과적으로 웨이퍼가 스퍼터링 위치 및 에칭 위치에 있게 되는 동안, 비아 홀은 코팅되며, 핀치-오프 재료는 제거된다. 에칭 단계는 주로 웨이퍼 표면 상의 스퍼터링된 재료 및 비아 홀 개구에서의 핀치-오프 재료를 에칭하며, 비아 홀 내를 아주 깊게 에칭하지는 않는다. 따라서, 매우 좁고 깊은 비아 홀은 핀치 오프되는 개구 없이 스퍼터링된 재료로 코팅될 수 있다.

통상적인 비아 프로세스에서, 웨이퍼는 챔버(30)의 외부에서 마스킹되고 에 칭되어, 스퍼터링된 재료로 충전되거나 코팅되는 임의의 다른 특징부(예컨대, 트렌치)와 비아를 형성한다. 이것은 이중-다마스크 프로세스(dual-damescene process)의 일부일 수 있다. 간략함을 위해 비아만이 논의될 것이다. 그 후에, 비아는 얇은 층의 산화물로 코팅되어서, 결과적으로 스퍼터링된 재료를 Si 웨이퍼로부터 절연한다. 이것은 표면 상에 산화물을 증착하는 개별 챔버 내에서의 종래의 TEOS(테트라 에틸 오르소 실리케이트) 프로세스에서 행해질 수 있다. 그 후에, 웨이퍼는 TEOS 챔버의 밖으로 취출되어 스퍼터링 챔버로 이송되어야 한다. 웨이퍼 상의 진공을 흐트러뜨리지 않고 시간을 절약하도록 스퍼터링 프로세스와 동일한 챔버 내에서 TEOS 프로세스를 실행하는 것이 유리하다.

도 6은 비아 홀 벽 상에 산화물을 형성하기 위한 TEOS 위치와, [타겟(40)을 사용하는] 스퍼터링 위치와, [ICP 코일(82)을 사용하는] 에칭 위치를 도시하는 스퍼터링 챔버(30)의 상부 벽의 저면도이다. TEOS 위치는 TEOS 소스(93)로부터의 가열된 TEOS 증기를 위한 가스 출구의 분산된 배열을 포함하는 샤워헤드(92)로 구성되며, 상기 샤워헤드(92)는 가스를 저압으로 유지한다. TEOS는 이미 산화되어 있으며 Si 웨이퍼와 비아 홀 벽 위에 산화물 표면을 형성하는 실리콘을 포함한다. TEOS는 실온에서 액체이며, 증기를 형성하기 위해 버블러(bubbler)와 캐리어 가스를 사용하거나 TEOS를 가열하여 기화될 수 있다. TEOS 샤워헤드(92) 아래의 임의의 웨이퍼(41) 상에는 노출 시간에 의해 부분적으로 그 두께가 결정되는 산화층이 형성된다.

웨이퍼가 TEOS 위치에 노출되고 TEOS 도입이 종료된 후에, 팔레트(36)가 타 겟(40) 아래에서 스퍼터링 위치로 이동되어서[또는 팔레트(36)가 계속해서 회전되어서], 타겟 재료의 층이 웨이퍼 상에 비아 홀 내로 스퍼터링된다. 팔레트(36)는 핀치-오프 스퍼터링된 재료와 웨이퍼의 상부 표면 상의 재료의 제거를 위해 (챔버의 내부 또는 외부에 위치되는) ICP 코일(82) 아래에 웨이퍼를 위치시키도록 더 회전된다. 에칭은 비아 홀 내부의 스퍼터링된 재료를 제거하지 않는다. TEOS 가스는 산화물이 증착된 후에 정지될 수 있으며, 팔레트(36)의 다중 회전은, 비아 홀이 스퍼터링된 재료로 충분히 코팅 또는 충전될 때까지, 웨이퍼가 대기에 노출되지 않고, 웨이퍼가 연속적인 스퍼터링 및 에칭 단계를 겪도록 사용될 수 있다. 임의의 개수의 웨이퍼가 단일 회전 팔레트(36) 상에 있을 수 있다.

도 7은 같은 재료(예컨대, 티타늄)로 형성된 타겟(96, 97)과 상이한 재료(예컨대, 구리)로 형성된 타겟(98, 99)을 도시하는 챔버의 저면도이다. 각각의 타겟 쌍 사이에는 챔버의 내부 또는 챔버의 외부에 있는 ICP 코일(102, 104)이 존재한다. 코일(102, 104)이 챔버의 외부에 있으면, 유전체층이 챔버로부터 코일(102, 104)을 분리시킨다. 스퍼터링 작업시, 코일(102, 104)에 전압을 가하는 것과 함께 챔버를 둘러싸는 임의의 코일(64)(도 3 참조)에 전압이 가해질 수 있거나, 코일(102, 104)에만 전압이 가해져서 플라즈마를 국한시킬 수 있다. 코일(102/104)은 그 주위에 고밀도의 이온화를 생성하여 연관된 타겟으로부터 스퍼터링 비율을 증가시킨다.

수직 자기 벽이 각각의 타겟을 둘러쌀 수 있거나, 단일 자기 벽이 타겟 쌍과 그 연관된 코일(102/104)을 둘러쌀 수 있다.

웨이퍼를 지지하는 팔레트가 회전할 때, 코일(102 또는 104)에 전압을 가함에 따라 티타늄 또는 구리가 스퍼터링될 수 있거나, 양 코일에 전압이 가해지는 경우 티타늄과 구리가 연속적으로 스퍼터링될 수 있다.

전술한 바와 같이, 코일(102/104)은 에칭에 사용될 수도 있다.

도 8은 도 7의 8-8선을 따르는 단면도로서, 타겟 표면에 대략 수직인 각도로 웨이퍼와 충돌하는 타겟 재료의 비율을 증가시키도록 타겟(96, 97)이 경사질 수 있는 것을 도시한다. ICP 코일(102)은 2개의 타겟 사이에 있으며 유전체(106)에 의해 보호된다. 타겟이 대향 경사를 갖기 때문에, 스퍼터링 작업시 웨이퍼(108)가 팔레트 상에서 회전될 때 스퍼터링된 재료가 비아의 측부를 보다 양호하게 코팅할 수 있다. 또한, 웨이퍼(108)가 회전하고 있기 때문에, 대향하여 경사진 타겟은 내측 비아 벽(110) 상에 보다 대칭적인 스퍼터링을 생성한다. 스퍼터링된 재료는 원뿔대 형상의 비아도 코팅할 수 있다. 코일(102)은 스퍼터링을 위한 타겟(96, 97) 전방에 대칭적인 플라즈마 밀도를 생성하며, 에칭에 사용될 수도 있다.

바람직하게는, 각각의 타겟 후방의 스캐닝 자석(112, 114)은 대향하는 극 구성(NSN과 SNS가 도시됨)을 가져서, 웨이퍼가 회전할 때 2개의 타겟으로부터의 임의의 스퍼터링 비대칭을 보다 정확하게 오프셋한다. 자석의 단일 수직 벽(118)은 타겟(96, 97) 쌍과 코일(102)을 완전히 둘러싸서, 코일(102)에 의해 생성되는 플라즈마와 간섭하지 않는 것으로 도시된다. 또한, 동일한 벽이 구리 타겟(98, 99)과 코일(104)을 둘러쌀 수 있다.

18인치 직경의 웨이퍼와 같은 매우 큰 가공물에 있어서, 회전 팔레트 상에 이러한 웨이퍼를 복수개 장착하는 것은 매우 큰 스퍼터링 챔버를 야기하기 때문에, 한번에 하나의 웨이퍼만을 처리하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 단일 웨이퍼는 처리시 그 중심축을 중심으로 회전되어서 균일한 박막 증착을 제공할 수 있다.

도 9는 다이(120)의 가능한 사용을 도시하는 도면으로서, 상기 다이(120)는 처리 후에 웨이퍼로부터 분리되며, 도 7의 시스템을 사용하는 스퍼터링된 재료로 코팅되어 절연(예컨대, 산화물로 코팅)된 비아 홀(122)을 갖는다. 티타늄 배리어 층은 도 7의 티타늄 타겟(96, 97)을 사용하여 스퍼터링함으로써 절연된 비아 벽 상에 형성될 수 있으며, 회전 팔레트는 타겟(96, 97) 및 코일(102) 아래에 웨이퍼를 위치시킨다. 배리어 층이 형성된 후에, 구리의 시드 층은 구리 타겟(98, 99)을 사용하여 비아 홀 내에 형성된다. 프로세스를 완료시키기 위한 임의의 추가적인 에칭 및 스퍼터링 사이클 후에, 웨이퍼는 챔버로부터 제거되며, 그 후에 구리의 시드 층은 보다 두꺼운 구리 층(124)으로 전기 도금된다. 도금은 충분한 전기 전도성을 위해 완전한 충전이 요구되지 않더라도 비아 홀을 완전히 충전할 수 있다. 구리 시드 층(핵형성 층)은 확실한 도금이 발생하도록 요구된다. 도금 단계에 있어서, 웨이퍼는 구리 전극을 포함하는 전해질 용액에 담가진다. 그 후에 구리 전극으로부터의 구리가 구리 시드 층을 도금한다. 그 후에 CMP로 지칭되는 화학-기계적 폴리싱(또는 평탄화)이 웨이퍼의 표면 위에서 구리를 제거하는데 사용될 수 있다. 임의의 추가적인 처리 단계 후에, 웨이퍼는 다이싱된다.

또한, 도 7의 챔버는 비아 홀 내에 산화층을 형성하기 위한 TEOS 증기 출 구(92)(도 6 참조)를 구비할 수 있으며, 단일 프로세스 챔버 내의 웨이퍼 상에서 실행되는 4개의 상이한 프로세스가 존재한다.

이중-다마스크 프로세스에서, 구리는 실리콘 웨이퍼 내에 형성된 비아 홀과 트렌치 내에 증착된다. 그리고 나서, 구리 도금 이후에, 웨이퍼는 웨이퍼 표면 상의 구리를 제거하지만 비아 또는 트렌치 내의 구리는 제거하지 않는 CMP를 겪게 된다. CMP는 화학적 에칭과 연마 폴리싱의 조합으로 표면을 매끄럽고 평탄하게 하는 프로세스이다. 기계적인 그라인딩만으로는 너무 많은 표면 손상을 야기할 수 있는 한편, 습식 에칭만으로는 양호한 평탄화를 얻을 수 없다. CMP는 양쪽의 효과를 동시에 포함한다. 일반적인 CMP 기구는 패드에 의해 덮여진 회전 플래튼(platen)으로 구성된다. 웨이퍼는 보조 필름 상의 캐리어 내에 뒤집혀서 장착된다. 플래튼과 캐리어 양자는 회전하게 된다. 화학 기계적 폴리싱 동안, 하향 힘에 의해 압력이 캐리어 상에 가해진다. 연마 슬러리(slurry)가 웨이퍼에 가해진다. 웨이퍼 상의 최상점이 제거되고 평탄화가 성취된다. 이러한 프로세스는 종래에 잘 공지되어 있다.

도금 이전 또는 이후에, 웨이퍼의 배면측은 충분한 두께를 제거하기 위해 그라인딩되어서 비아가 웨이퍼를 통해 완전히 연장된다. 비아 내의 구리(124)는 별도의 종래의 프로세스를 사용하여 웨이퍼 내에 형성된 다수의 반도체 구성요소(예컨대, 트랜지스터)에 전기적으로 연결될 수 있다.

비아의 상측부는 상측부 전극에 커플링될 수 있으며, 비아의 하측부는 하측부 전극에 커플링될 수 있다. 전극은 금 도금될 수 있다. 다이싱 후에, 다 이(120)의 하측부 전극이 초음파 접착 또는 납땜을 사용하여 인쇄 회로 기판(126) 상의 패드에 접착될 수 있다. 또한, 반도체 구성요소를 포함하는 제 2 다이(128)는 다이(120) 상의 상측부 전극과 접속하는 전극을 갖는다. 그 후에, 다이(120, 128) 상의 전극은 초음파 접착 또는 납땜을 사용하여 서로 접착된다. 따라서, 상부 다이(128)는 하부 다이(120) 내의 구리-충전된 비아에 의해 기판(126)에 전기적으로 연결되며, 또한 비아는 다이(120) 내의 회로를 기판(126)에 전기적으로 연결한다. 또한, 다이(120)는 2개의 다이 사이에 끼워질 수 있다.

또한, 비아는 절연층 내에 형성되어 2개의 금속 층 사이를 연결할 수 있다.

상세하게 서술되지 않은 종래의 시스템의 관점은 당업자에게 잘 공지되어 있다. 미국 특허 제 6,630,201 호, 미국 특허 제 5,593,551 호, 미국 특허 제 6,500,762 호, 미국 특허 출원 공개 공보 제 2002/0160125 A1 호 및 국제 특허 출원 공개 공보 제 WO 03/056603 호는 주로 플라즈마를 생성하고 가스를 프로세스 챔버로 공급하는 것에 관련된 특정한 관점에 대해 본원에 참조로서 포함되어 있다.

시스템이 반도체 웨이퍼 상에 금속 필름을 생성하는 것에 대해 서술하고 있지만, 시스템은 유전체를 포함하는 임의의 재료를 증착할 수 있으며, 플랫 패널 디스플레이 및 태양 전지판과 같은 임의의 가공물을 처리할 수 있다. 일 실시예에서, 시스템은 LCD 패널용 다중 박막 트랜지스터 어레이 상에 재료를 증착하는데 사용된다.

본원에 상세하게 서술되어 있는 것은, 본 발명의 개시를 고려하여, 당업자가 본원에 서술된 정신 및 발명의 개념으로부터 벗어남이 없이 본 발명에 대해 변형이 이루어질 수 있다는 것을 인식할 것이다. 그러므로, 발명의 범위가 도시되고 서술된 특정 실시예에 한정되는 것으로 의도되지 않는다.

도 1은 탱고 시스템 인코포레이티드에 양도된 미국 특허 출원 공개 공보 제 2006/0231383 A1 호의 스퍼터링 챔버의 단순화된 단면도로서, 매우 좁은 비아 홀의 개구를 핀치 오프한 스퍼터링된 재료를 도시하는 도면,

도 2는 본 발명에 의해 개선된 미국 특허 출원 공개 공보 제 2006/0231383 A1 호의 스퍼터링 챔버의 절단 사시도로서, 웨이퍼 팔레트가 회전하는 동안 다중 웨이퍼가 타겟 아래에 위치되는 도면,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 변형된 스퍼터링 챔버의 일부분의 단면도로서, 타겟을 실질적으로 둘러싸는 챔버 내의 수직 자기 벽으로서, 스퍼터링된 재료를 한정하고 웨이퍼 상으로의 충돌의 평균 각도가 웨이퍼 표면에 보다 수직이 되도록 야기하는, 상기 수직 자기 벽을 도시하는 도면,

도 4는 도 3의 단면도와 유사하지만 한정하는 자기 벽 내의 자석의 상이한 배치를 갖는 변형된 스퍼터링 챔버의 단면도,

도 5는 스퍼터링을 위한 챔버 내의 다중 타겟의 저면도로서, 2개의 타겟 주위의 자기 벽과 코일 아래의 스퍼터링된 재료를 에칭하기 위한 하나의 위치에서의 ICP 코일을 도시하는 도면,

도 6은 챔버의 저면도로서, TEOS 증착 위치, 스퍼터링 위치 및 에칭 위치의 임의의 개수와 조합을 포함할 수 있는 챔버 내의 TEOS 증착 위치, 스퍼터링 위치 및 에칭 위치를 도시하는 도면,

도 7은 챔버의 저면도로서, 같은 재료의 타겟 사이의 ICP 코일을 도시하며, 상기 타겟은 웨이퍼가 팔레트 상에서 회전할 때 보다 양호한 적용 범위를 위해 중간 지점 쪽으로 경사진 도면,

도 8은 도 7의 8-8선을 따른 부분 단면도로서, ICP 코일과, 타겟의 경사와, 팔레트 상의 웨이퍼의 이동을 도시하는 도면,

도 9는 반도체 구성요소와 전도성 비아를 포함하는 다이의 단면도로서, 상기 비아는 다이의 상부측 및 하부측 전극 사이에 전도성 경로를 제공하고, 제 2 다이는 상부측 비아에 접착되며 하부측 비아는 인쇄 회로 기판에 접착되는, 상기 다이의 단면도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

30 : 프로세스 챔버 36 : 회전 팔레트

40, 76, 96 내지 99 : 타겟 41, 108 : 웨이퍼

42 : 웨이퍼 지지 영역 44, 112, 114 : 스캐닝 자석

46 : 타겟 배킹 플레이트 48 : 상부 플레이트

52 : 액추에이터 54 : 절연 브래킷

60, 73, 118 : 수직 자석(자기 벽) 64, 82, 102, 104 : ICP 코일

69 : 비아 홀

Claims

다중 프로세스 장치에 있어서,

내부에 저압 환경을 생성하도록 밀봉 가능한 챔버와,

가공물을 지지하기 위한 적어도 하나의 가공물 지지 영역을 갖는 상기 챔버 내의 회전 팔레트와,

상기 챔버의 상부 벽 상에 위치되는 타겟으로서, 상기 타겟의 전면측은 상기 챔버 내로 지향되는, 상기 타겟과,

상기 타겟의 배면측과 대향하는 자석과,

상기 팔레트와 실질적으로 면하는 실질적으로 평평한 제 1 유도 코일을 포함하며,

상기 제 1 유도 코일은 상기 제 1 유도 코일 근처의 상기 챔버 내에 국부적 플라즈마를 발생시키기 위해 RF 소스에 연결되며, 실질적으로 상기 제 1 유도 코일 아래에 있도록 회전된 가공물만이 상기 국부적 플라즈마에 의해 주로 영향을 받는

다중 프로세스 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 팔레트가 회전되어 상기 타겟 아래에 상기 가공물을 위치시킬 때, 상기 타겟으로부터 상기 가공물 상으로 재료를 스퍼터링하도록 상기 챔버 내에 플라즈마를 생성하기 위해 상기 챔버 주위에 제 2 유도 코일을 더 포함하는

다중 프로세스 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 팔레트가 회전되어 상기 제 1 유도 코일 아래에 상기 가공물을 위치시킬 때, 상기 제 1 유도 코일만이 상기 가공물 상에 재료를 에칭하기 위해 실질적으로 상기 제 1 유도 코일 아래에 플라즈마를 생성하는

다중 프로세스 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 유도 코일은 동일 재료로 형성되는 2개의 타겟 사이에 위치되어, 상기 타겟으로부터 실질적으로 상기 타겟 아래에 있도록 회전된 가공물 쪽으로 재료를 스퍼터링하도록 2개의 타겟 아래에 플라즈마를 생성하는

다중 프로세스 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 2개의 타겟은 상기 제 1 유도 코일의 방향으로 경사져서, 상기 타겟의 표면에 실질적으로 수직인 각도로 상기 가공물과 충돌하는 스퍼터링된 타겟 재료의 비율을 증가시키는

다중 프로세스 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 유도 코일은 실질적으로 삼각형 형상을 가지며, 상기 타겟은 실질적으로 삼각형 형상을 갖는

다중 프로세스 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 유도 코일은 상기 챔버의 외부에 있으며, 유전체 재료에 의해 상기 챔버로부터 분리되는

다중 프로세스 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 팔레트는 복수의 가공물을 지지하기 위한 복수의 가공물 지지 영역을 가지며, 또한 상기 팔레트는 회전하여 상이한 가공물이 상기 타겟과 상기 제 1 유도 코일 아래에 있도록 하는

다중 프로세스 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 챔버 내에 복수의 타겟을 더 포함하는

다중 프로세스 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 유도 코일은 상기 타겟보다 상기 팔레트에 근접하여 있는

다중 프로세스 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 타겟 및 상기 제 1 유도 코일은 상기 챔버의 상부 벽에 의해 지지되는

다중 프로세스 장치.
제 1 항에 있어서,

TEOS 가스의 소스와 상기 TEOS 가스 소스에 커플링되는 상기 챔버 내의 TEOS 가스 출구를 더 포함하며,

상기 TEOS 가스 출구는, 상기 팔레트가 회전하여 상기 가공물을 상기 TEOS 가스 출구 아래에 위치시킬 때, 상기 가공물의 표면 위에 산화물을 증착시키며, 그에 따라 상기 팔레트는 회전되어, 상기 챔버로부터 상기 가공물을 제거하지 않고 상기 가공물을 산화물 증착, 스퍼터링 증착, 에칭을 위해 위치시킬 수 있는

다중 프로세스 장치.
챔버 내에 위치되는 가공물 상에 다수의 프로세스를 실행하기 위한 방법으로서, 상기 챔버는 내부에 저압 환경을 생성하도록 밀봉 가능한, 프로세스 실행 방법에 있어서,

상기 챔버 내의 회전 팔레트 상에 적어도 하나의 가공물을 제공하는 단계와,

상기 가공물 상으로 재료를 스퍼터링하도록 타겟에 대해 상기 가공물을 위치시키도록 상기 팔레트를 회전시키는 단계로서, 상기 타겟의 전면측이 상기 챔버 내로 지향되는, 상기 팔레트 회전 단계와,

상기 팔레트와 실질적으로 면하는 제 1 유도 코일의 실질적으로 아래에 상기 가공물을 위치시키도록 상기 팔레트를 회전시키는 단계와,

상기 가공물 상에 프로세스를 실행하도록 상기 제 1 유도 코일 근처에만 플라즈마를 생성하기 위해 RF 에너지를 갖는 상기 제 1 유도 코일에 전압을 가하는 단계를 포함하는

프로세스 실행 방법.
제 13 항에 있어서,

상기 타겟으로부터 상기 가공물 상으로 재료를 스퍼터링하도록 상기 챔버 내에 플라즈마를 생성하기 위해 상기 챔버 주위에 위치되는 제 2 유도 코일에 전압을 가하는 단계를 더 포함하는

프로세스 실행 방법.
제 13 항에 있어서,

상기 가공물 상에 프로세스를 실행하도록 상기 제 1 유도 코일 근처에만 플라즈마를 생성하기 위해 RF 에너지를 갖는 상기 제 1 유도 코일에 전압을 가하는 상기 단계는 상기 가공물의 에칭을 실행하는 단계를 포함하는

프로세스 실행 방법.
제 13 항에 있어서,

상기 가공물 상에 프로세스를 실행하도록 상기 제 1 유도 코일 근처에만 플라즈마를 생성하기 위해 RF 에너지를 갖는 상기 제 1 유도 코일에 전압을 가하는 상기 단계는 상기 타겟으로부터 상기 가공물 상으로 스퍼터링하기 위해 플라즈마를 사용하는 단계를 포함하는

프로세스 실행 방법.
제 13 항에 있어서,

상기 챔버 내에 TEOS 가스 출구 아래에 상기 가공물을 위치시키도록 상기 팔레트를 회전시키는 단계와, 상기 가공물의 표면 위에 산화물을 증착시키기 위해 상기 TEOS 가스 출구를 통해 TEOS 가스를 공급하고, 그에 따라 상기 팔레트는, 상기 챔버로부터 상기 가공물을 제거하지 않고 상기 가공물을 산화물 증착, 스퍼터링 증착, 에칭을 위해 위치시키도록 회전되는 단계를 더 포함하는

프로세스 실행 방법.
제 13 항에 있어서,

상기 제 1 유도 코일은 실질적으로 삼각형 형상을 갖는 실질적으로 평평한 코일이며, 상기 타겟은 실질적으로 삼각형 형상을 갖는

프로세스 실행 방법.
제 13 항에 있어서,

상기 팔레트는 복수의 가공물을 지지하기 위한 복수의 가공물 지지 영역을 가지며, 또한 상기 팔레트는 회전하여 상이한 가공물이 상기 타겟과 상기 제 1 유도 코일 아래에 있도록 하는

프로세스 실행 방법.
제 13 항에 있어서,

상기 타겟 및 상기 유도 코일은 상기 챔버의 상부 벽에 의해 지지되는

프로세스 실행 방법.
제 13 항에 있어서,

상기 가공물이 비아 홀을 더 포함하며, 상기 팔레트는 회전되어 상기 타겟으로부터 상기 비아 홀 내로 재료를 스퍼터링시키며, 이어서 상기 비아 홀의 개구에서 핀치-오프된 재료를 에칭하도록 상기 제 1 유도 코일 아래로 상기 팔레트를 회전시키는

프로세스 실행 방법.