KR20110124788A - 진공을 유지시키면서 페디스털 표면으로부터 잔류물을 제거하기 위한 인 시튜 플라즈마 세정 - Google Patents

진공을 유지시키면서 페디스털 표면으로부터 잔류물을 제거하기 위한 인 시튜 플라즈마 세정 Download PDF

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Abstract

증착 챔버의 인 시튜 플라즈마 세정 방법 및 장치가 제공된다. 일 실시예에서, 진공을 유지시키면서 증착 챔버를 플라즈마 세정하는 방법이 제공된다. 이 방법은 상기 챔버 내에 배치되고 전기적으로 플로팅하는 증착 링에 의해 둘러싸이는 서셉터 상에 기판을 위치시키는 단계, 상기 챔버 내의 증착 링 및 기판상에 금속 막을 증착하는 단계, 진공을 유지시키면서 상기 증착 링 상에 증착된 금속 막을 접지시키는 단계, 및 진공을 유지시키면서 접지된 상기 증착 링 상의 금속 막을 재스퍼터링하지 않으면서, 상기 챔버 내에 형성된 플라즈마를 이용하여 상기 챔버로부터 오염물을 제거하는 단계를 포함한다.

Description

진공을 유지시키면서 페디스털 표면으로부터 잔류물을 제거하기 위한 인 시튜 플라즈마 세정{IN SITU PLASMA CLEAN FOR REMOVAL OF RESIDUE FROM PEDESTAL SURFACE WITHOUT BREAKING VACUUM}
본 명세서에 기재된 실시예는 일반적으로 플라즈마 세정 장치 및 플라즈마 세정 방법을 포함한다.
물리기상증착(PVD)은 기판상에 재료를 증착하는 방법이다. PVD 챔버는 처리 챔버 내에 배치되고 기판에 대향하여 놓인 스퍼터링 타겟을 가질 수 있다. 아르곤과 같은 스퍼터링 가스가 챔버 내로 도입된다. 스퍼터링 타겟은, 금속일 때, 아르곤 가스를 플라즈마로 점화시키기 위해 DC 전류를 이용하여 전기적으로 바이어스될 수 있다. 한편, 기판은 전기적으로 바이어스된 스퍼터링 타겟에 대해 애노드(anode)로서 작용하도록 접지될 수 있다. 스퍼터링 타겟으로부터의 원자들은 스퍼터링 타겟으로부터 방출되거나 스퍼터링되며, 기판상에 금속 막을 증착할 수 있다.
스퍼터링 타겟으로부터의 원자들이 기판상에 증착될 때, 이 원자들은 또한 챔버 내의 노출된 표면상에 증착된다. 예를 들면, 챔버 벽, 그리고 증착 링을 포함하는 다른 챔버 구성요소들 상에 재료가 증착될 수 있다. 시간이 지남에 따라, 챔버 벽 및 구성요소들 상에 증착된 재료는 챔버가 세정되어야 할만큼 충분한 두께까지 축적될 수 있다.
부가적으로, 다른 챔버들에서 유전체 재료 및 다른 유기 잔류물이 기판상에 증착될 수 있다. 기판이 챔버로 들어가고/들어가거나 챔버를 나가도록 챔버가 개방될 때마다, 유전체 재료가 챔버 내부로 들어갈 수 있다. 유전체 재료는 다른 챔버들에 존재할 수 있고, 챔버 내로 유동할 수 있으며, 이 경우 서셉터를 포함하는 챔버 표면상에 유전체 재료가 응축될 수 있다. 서셉터가 정전척이고, 서셉터 상에 충분한 유전체 재료가 축적된 경우, 서셉터의 정전하는, 바이어스될 때, 유전체 재료에 의해 차폐될 수 있으며, 기판이 서셉터에 흡인되는(attracted) 것을 방지할 수 있다. 서셉터 상에 충분한 유전체 재료가 축적되는 경우, 불충분한 정전하로 인해 기판이 서셉터로부터 갑자기 움직일(pop off) 수 있으며, 가능하게는 기판 및/또는 챔버 구성요소에 손상을 초래할 수 있다.
플라즈마 세정 프로세스는 서셉터와 같은 챔버 구성요소로부터 유전체 재료 및 다른 유기 잔류물을 제거하기 위해 개발되어 왔다. 그러나 이들 플라즈마 세정 프로세스가 실행될 때, 증착 링을 포함하는 챔버 구성요소 상에 증착된 금속 재료는 서셉터의 표면상을 포함하여 챔버 전체에 걸쳐서 재스퍼터링되어서, 서셉터를 사용할 수 없게 할 수 있다. 일반적으로 금속 재료를 재스퍼터링하는 위험성으로 인해, 플라즈마 세정 프로세스는 통상적으로 처리 챔버를 배기시키고 챔버 내부에 새로운 증착 링을 삽입한 후에 실행된다. 증착 링 상에 금속 재료가 증착된 후에는 현행 플라즈마 세정 프로세스가 일반적으로 실행되지 않는데, 그 이유는 챔버 전체에 걸쳐서 금속 재료가 재스퍼터링되는 위험성 때문이다. 그러나 기판상의 유기 잔류물의 양이 증가함에 따라, 플라즈마 세정 프로세스를 동시에 실행할 필요성이 증가하여서, 프로세스 키트 구성요소를 이들의 기대 수명 주기가 다하기 전에 교체할 필요가 있기 때문에, 처리 챔버 휴지 시간(downtime)이 증가하게 된다.
그러므로 챔버 가동 시간을 증가시키면서 챔버 구성요소로부터 유기 잔류물을 제거하는 플라즈마 세정 프로세스에 대한 필요성이 존재한다.
본 명세서에 기재된 실시예는 일반적으로 플라즈마 세정 장치 및 플라즈마 세정 방법을 포함한다. 일 실시예에서, 진공을 유지시키면서 증착 챔버 구성요소를 플라즈마 세정하는 방법은 진공을 유지시키면서 증착 챔버 내에 배치된 제 1 챔버 구성요소 상에 증착된 금속 막을 접지시키는 단계 및 진공을 유지시키면서 상기 제 1 챔버 구성요소 상에 증착된 접지된 금속 막을 재스퍼터링하지 않으면서, 상기 챔버 내에 형성된 플라즈마를 이용하여 상기 챔버로부터 오염물을 제거하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 진공을 유지시키면서 증착 챔버를 플라즈마 세정하는 방법이 제공된다. 이 방법은 상기 챔버 내에 배치되고 전기적으로 플로팅하는(electrically floating) 증착 링에 의해 둘러싸이는 서셉터 상에 기판을 위치시키는 단계, 상기 챔버 내의 증착 링 및 기판상에 금속 막을 증착하는 단계, 진공을 유지시키면서 상기 증착 링 상에 증착된 금속 막을 접지시키는 단계 및 진공을 유지시키면서 접지된 상기 증착 링 상의 금속 막을 재스퍼터링하지 않으면서, 상기 챔버 내에 형성된 플라즈마를 이용하여 상기 챔버로부터 오염물을 제거하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 진공을 유지시키면서 물리기상증착(PVD) 챔버를 플라즈마 세정하기 위한 프로세스 키트가 제공된다. 상기 프로세스 키트는 상단면으로부터 연장하는 보스(boss)를 갖는 환형 증착 링을 포함한다. 상기 프로세스 키트는 상기 증착 링의 보스를 수용하는 구멍을 갖는 금속 연결 스트랩을 더 포함하며, 상기 스트랩의 단부는 상기 보스의 방사상 내부로 상기 증착 링의 위에서 노출된다.
또 다른 실시예에서, 물리기상증착(PVD) 챔버가 제공된다. 상기 챔버는 기판상에 스퍼터링된 재료를 증착하기 위한 스퍼터링 타겟, 기판을 지지하기 위해 상기 스퍼터링 타겟에 전체적으로 평행하고 대향하게 배치되며, 처리 위치와 세정 위치 사이에서 이동 가능한 서셉터, 상기 서셉터를 둘러싸는 전기적으로 플로팅하는 증착 링, 상기 서셉터 아래에 위치되는 접지된 리프트 핀 플레이트, 상기 접지된 리프트 핀 플레이트와 상기 증착 링 상에 증착되는 금속 막을 전기적으로 결합시키기 위해 상기 증착 링에 결합되는 금속 연결 스트랩, 상기 금속 연결 스트랩과 전기적으로 결합되며, 상기 서셉터가 세정 위치에 있을 때 상기 접지된 리프트 핀 플레이트와 접촉하고, 상기 서셉터가 처리 위치에 있을 때 상기 접지된 리프트 핀 플레이트로부터 이격되는 접지 루프, 상기 챔버로 가스를 도입하기 위한 가스 공급원 및 상기 챔버로부터 가스를 배출하기 위한 가스 배출기를 포함한다.
본 발명의 전술된 특징이 상세히 이해될 수 있도록, 일부가 첨부 도면에 도시되는 실시예를 참조로 상기에 간략히 요약된 본 발명이 보다 구체적으로 설명될 수 있다. 그러나 첨부된 도면은 본 발명의 통상적인 실시예만을 도시하며, 따라서 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 간주되어서는 안되며, 본 발명은 다른 동등하게 유효한 실시예를 허용할 수 있음에 주의해야 한다.
도 1은 본 명세서에 기재된 일 실시예에 따른 PVD 챔버의 개략도이고,
도 2는 서셉터 및 프로세스 키트의 부분 단면도이며,
도 3은 서셉터 및 프로세스 키트의 부분 사시도이며,
도 4는 서셉터 및 프로세스 키트의 다른 부분적인 개략도이며,
도 5는 진공을 유지시키면서 챔버를 플라즈마 세정하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
이해를 돕기 위해, 도면에 공통적인 동일한 요소들을 지시하기 위해 가능하면 동일한 참조 부호가 사용되었다. 일 실시예의 요소들 및 구성들은 추가 상술없이 다른 실시예에 유리하게 통합될 수 있다.
본 명세서에 기재된 실시예는 일반적으로 플라즈마 세정 장치 및 플라즈마 세정 방법을 포함한다. 챔버 구성요소를 포함하는 챔버 내의 원치 않는 위치에 축적된 재료를 제거하기 위해, 주기적으로 PVD 챔버가 세정될 필요가 있을 수 있다. 챔버를 배기하지 않고 챔버 구성요소들을 세정하도록 플라즈마를 사용하기 위해, 타겟 재료가 위에 증착된 구성요소들 중 일부는 세정중에 구성요소로부터 타겟 재료의 재스퍼터링을 방지하도록 접지된다. 일 실시예에서, 타겟 재료에 비해 낮은 재스퍼터링 기회를 갖는 금속 재료로 된 박판(thin sheet)이 챔버 구성요소와 접촉하게 되며, 충분한 양의 타겟 재료가 증착되었을 때 금속 재료로 된 박판과 챔버 구성요소 사이에 전기 접촉부가 형성된다. 금속 재료로 된 박판과 챔버 구성요소 상에 증착된 타겟 재료 사이에 전기 접촉부가 형성되면, 증착된 타겟 재료는 챔버 부품들을 접지 구성(grounding configuration)으로 이동시킴으로써 접지되며, 플라즈마 세정 프로세스가 시작된다. 따라서, 챔버 구성요소 상에 증착된 타겟 재료를 접지시키기 위해 챔버 부품들의 이동을 이용함으로써, 챔버는 진공을 유지시키면서 챔버를 배기하지 않으면서, 세정될 수 있다.
본 명세서에 기재된 실시예들은 PVD 챔버를 참조로 논의될 것이다. 본 명세서에 기재된 실시예들을 실행하는데 사용될 수 있는 적합한 PVD 챔버는 캘리포니아 산타 클라라에 소재한 Applied Materials, Inc.로부터 입수 가능한 ENDURA® 알루미늄 PVD 챔버, ALPS® Plus, 및 SIP ENCORE®이다. 다른 제조업체로부터 입수 가능한 것들을 포함하는 다른 챔버들이 사용될 수 있음이 이해될 것이다.
도 1은 본 명세서에 기재된 일 실시예에 따른 PVD 챔버(100)의 개략적 횡단면도이다. 이 챔버(100)는 챔버 바닥(102) 및 복수의 챔버 벽(104)을 갖는 챔버 본체(101)를 포함한다. 하나 또는 그보다 많은 슬릿 밸브 개구(106)가 하나 또는 그보다 많은 챔버 벽(104)을 관통하여 존재할 수 있다. 슬릿 밸브 개구(106)는 기판(112)을 챔버(100)로 출입할 수 있게 한다. 챔버(100)는 진공 펌프(108)에 의해 비워질(evacuated) 수 있다. 가스 공급원(110)으로부터 챔버(100)로 처리 가스가 도입될 수 있다.
기판(112)은 스퍼터링 타겟(114)에 대향하여 서셉터(116) 상에 놓일 수 있다. 일 실시예에서, 서셉터(116)는 세라믹 재료를 포함한다. 서셉터(116)는 그 내부에 내장된 전극(120)을 가질 수 있으며, 이 전극은 DC 전원(126)에 결합된다. 처리중에, 서셉터(116)는, DC 전원(148)에 의해 전기적으로 바이어스되며 캐소드(cathode)로 기능하는 스퍼터링 타겟(114)과 반대로, 애노드(anode)로 작용한다. 일 실시예에서, 서셉터(116)는 단순히 접지되도록 결합될 수 있다. 서셉터(116)는 서셉터 베이스(122)에 의해 지지될 수 있다. 서셉터 베이스(122)는 샤프트(124)에 의해 리프트 기구(미도시)에 결합된다. 샤프트(124) 및 서셉터 베이스(122)는 챔버(100)로 들어가는 기판(112)이 서셉터(116) 상에 배치되도록 하기 위해 운반 위치로 서셉터(116)를 낮출 수 있다. 샤프트(124) 및 서셉터 베이스(122)는 타겟(114)에 근접한 처리 위치로 서셉터(116)를 들어올릴 수 있다. 증착 링(118)은 원치 않는 증착으로부터 서셉터(116)를 둘러싸고 차폐한다. RF 전원(128)이 서셉터(116)에 결합될 수도 있다.
기판(112)이 슬릿 밸브 개구(106)를 통해 챔버(100) 내부로 삽입될 때, 기판(112)은 리프트 핀(134) 상에 먼저 배치된다. 리프트 핀(134)은 리프트 핀 플레이트(136) 상에 배치될 수 있으며, 리프트 핀 플레이트(136)는 샤프트(138)에 의해 리프트 기구(미도시)에 결합된다. 리프트 핀(134)은 서셉터(116)에 대해 핀(134)을 변위시키도록 플레이트(136)를 상부로 작동시킴으로써 기판(112)을 수용하기 위해 서셉터(116) 내의 개구(140)를 통하여 상승될 수 있다. 그 후, 서셉터(116)는 기판(112)과 접촉하게 되도록 샤프트(124)에 의해 상승될 수 있다. 대안적으로, 플레이트(136) 및 리프트 핀(134)은 기판(112)을 서셉터(116) 상에 내리도록 낮춰질 수 있다. 일 실시예에서, 서셉터(116) 상에 기판(112)을 배치하기 위해 서셉터(116)를 상승시키고 리프트 핀(134)과 플레이트(136)를 하강시키는 것이 조합하여 일어날 수 있다.
기판(112)은, 서셉터(116) 상에 배치된 후, 그 위에 증착될 재료를 위한 처리 위치로 상승될 수 있다. 기판(112)이 상승되는 동안, 서셉터(116)는 커버 링(130)을 만나며, 커버 링(130)은 증착이 바람직하지 않은 경우, 증착 링(118) 및 서셉터(116)의 일부를 덮는데 사용된다. 부가적으로, 커버 링(130)은 서셉터(116) 아래에서 유동하는 처리 가스의 양을 감소시킬 수 있으며, 그에 따라 실질적으로 서셉터(116) 아래의 원치 않는 증착을 감소시킨다. 커버 링(130)은 서셉터(116)가 처리 위치에 있을 때 서셉터(116)에 의해 지지된다. 서셉터(116)가 낮춰지면, 커버 링(130)은 이동되어 실드(132) 상에 놓일 수 있으며, 실드(132)는 챔버(100) 내에서 슬릿 밸브 개구(106) 위에 배치된다. 실드(132)는 실드(132) 뒤의 챔버 구성요소 및 표면상에 스퍼터링된 타겟 재료의 증착을 감소시키도록, 챔버(100)의 챔버 벽(104)을 덮고 보호한다. 열 실드(133)가 샤프트(124)와 결합되며 서셉터(116) 아래에 위치된다.
스퍼터링 타겟(114)은 전원(148)으로부터의 DC 전력을 이용하여 전기적으로 바이어스될 수 있다. 스퍼터링 타겟(114)은 배킹 플레이트(142)에 접합될 수 있다. 일 실시예에서, 전원(148)은 스퍼터링 타겟(114)에 전력을 결합시키는 배킹 플레이트(142)에 결합될 수 있다. 일 실시예에서, 스퍼터링 타겟(114)은 알루미늄, 구리, 티타늄, 탄탈, 은, 몰리브덴, 마그네슘 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 금속을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 배킹 플레이트(142)는 스퍼터링 타겟(114)과 동일한 전기 전도성을 갖는 재료를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 배킹 플레이트(142)는 알루미늄, 구리, 티타늄, 탄탈, 은, 몰리브덴, 마그네슘 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 금속을 포함할 수 있다.
배킹 플레이트(142) 및 그에 따라 스퍼터링 타겟(114)은 전기 절연 재료에 의해 챔버 벽(104)으로부터 전기 절연될(insulated) 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 배킹 플레이트(142)는 전기 절연 O-링(146)에 의해 챔버 벽(104)으로부터 이격되어 있다.
자석 조립체(151)가 스퍼터링 타겟(114) 뒤에 배치될 수 있다. 도 1에서 자석 조립체(151)는 복수의 영구 자석(154)들이 결합된 자성 요크(152)를 갖는다. 다른 실시예에서, 자석 조립체(151)는 전자석을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 자석 조립체(151)는 기판(112), 타겟(114) 및 배킹 플레이트(142)의 중심축(156)을 중심으로 회전할 수 있다. 자석 조립체(151)는 스퍼터링 타겟(114)의 부식 균일성(erosion uniformity)을 증가시킴으로써 스퍼터링 타겟(114)의 유효 수명을 증가시킬 수 있는 자기장(158)을 발생시킨다.
자석 조립체(151)는 도 1에서 배킹 플레이트(142)와 챔버 덮개(150) 사이에 둘러싸인다. 챔버 덮개(150)는 챔버 벽(104)에 결합되어 전기적으로 접지될 수 있다. 그러나 챔버 덮개(150)는 전기적으로 바이어스된 배킹 플레이트(142) 및/또는 스퍼터링 타겟(114)으로부터 전기적으로 절연된다(isolated). 도 1에 도시된 실시예에서, 덮개(150)는 절연체(144)에 의해 배킹 플레이트(142)로부터 전기적으로 절연된다.
챔버(100)는 챔버(100) 내의 기판들을 처리하기 위해 챔버(100)의 구성요소들을 작동시키도록 하는 명령어 세트를 갖는 프로그램 코드를 포함한 제어기(170)에 의해 제어된다. 예를 들면, 제어기(170)는, 서셉터(116)를 작동시키도록 하는 기판 위치결정 명령어 세트; 스퍼터링 가스의 유동을 챔버(100)로 설정하기 위해 가스 유동 제어 밸브를 작동시키도록 하는 가스 유동 제어 명령어 세트; 챔버(100) 내의 압력을 유지하기 위해 스로틀 밸브를 작동시키도록 하는 가스 압력 제어 명령어 세트; 기판 또는 챔버 벽(104) 각각의 온도를 설정하기 위해 챔버 벽(104) 또는 서셉터(116) 내의 온도 제어 시스템을 제어하도록 하는 온도 제어 명령어 세트; 챔버(100) 내의 프로세스를 감시하도록 하는 프로세스 감시 명령어; 및 진공을 유지시키면서 챔버(100)의 인 시튜 플라즈마 세정을 실행하도록 하는 플라즈마 세정 명령어 세트를 포함하는 프로그램 코드를 포함할 수 있다.
스퍼터링 프로세스 중에, 스퍼터링 타겟(114)으로부터의 재료는 챔버 벽(104), 커버 링(130), 실드(132) 및 심지어 서셉터(116)와 같은 스퍼터링된 재료에 노출된 임의의 표면 및 기판(112) 상에 증착될 수 있다. 이 재료는 벽(104)으로부터의 재료 박리(flaking)로 인해 서셉터(116) 상에 증착될 수 있다. 부가적으로, 서셉터(116)의 뒤틀림(warping), 기판(112)의 뒤틀림, 또는 기판(112)과 서셉터(116) 사이에 배치된 재료로 인해, 기판(112)이 서셉터(116)에 대해 편평하지 않은 경우, 기판(112)과 서셉터(116) 사이에 갭이 존재하여, 이 갭 안으로 들어가는 재료가 서셉터(116) 상에 증착될 수 있다. 서셉터(116)는, 그 위에 재료가 증착되는 경우, 효과적으로 기능하지 못하며, 기판상에 추가의 증착을 촉진시킬 수 없다. 따라서, 서셉터(116)는 주기적으로 세정될 수 있다.
부가적으로, 다른 처리 챔버로부터의 재료가 챔버(100)로 삽입되거나 챔버(100)로부터 제거된 기판상의 잔류물로서 챔버 본체 내부로 들어갈 수 있다. 재료가 서셉터(116) 상의 유기 잔류물 또는 전도성 잔류물 및 증착물인 경우, 기판(112) 상의 정전하가 차폐될 수 있다. 따라서, 기판(112)은 너무 많은 잔류물이 서셉터(116) 상에 증착되는 경우, 서셉터(116)로부터 갑자기 움직일 수 있다. 따라서, 서셉터(116)는 주기적으로 세정될 수 있다.
챔버(100)는 또한 챔버(100)의 인 시튜 플라즈마 세정을 실행하기 위한 프로세스 키트(180)를 포함한다. 일 실시예에서, 프로세스 키트(180)는 증착 링(118), 열 실드(133)와 결합하기 위한 장착 브래킷(160), 열 실드(133)와 증착 링(118)을 전기적으로 결합시키기 위한 하나 또는 그보다 많은 금속 연결 스트랩(164), 및 증착 링(118)을 전기적으로 접지시키기 위한 접지 루프(166)를 포함한다.
도 2는 서셉터(116)와 프로세스 키트(180)의 부분 단면도이다. 증착 링(118)은 커버 링(130)과 함께 작용하여, 기판(112)의 돌출한 엣지(overhanging edge)와 서셉터(116) 상의 스퍼터 증착물의 형성을 감소시킨다. 증착 링(118)은 세라믹 재료로 제조될 수 있다. 증착 링(118)은 서셉터(116)를 둘러싸는 환형 디스크(202), 내부 립(204), 외부 립(206), 및 내부 립(204)과 외부 립(206) 사이에 형성된 방사상 홈(208)을 포함한다. 내부 립(204)은 환형 디스크(202)에 대해 가로로 연장하며, 서셉터(116)의 주변 측벽(210)에 대해 실질적으로 평행하다. 내부 립(204)의 높이는, 내부 립(204)이 기판(112)의 돌출한 엣지 바로 아래에서 종료하도록, 측벽(210)의 높이보다 낮다. 내부 립(204)은 처리중에 기판(112)에 의해 덮이지 않은 서셉터(116)의 영역들을 보호하도록, 서셉터(116)의 측벽(210)을 둘러싸는 증착 링(118)의 내부 둘레를 형성한다. 예를 들면, 내부 립(204)은 주변 측벽(210) 상에 스퍼터링 증착물의 증착을 감소시키거나 심지어 완전히 방지하기 위해, 그렇지 않을 경우 처리 환경에 대해 노출될 서셉터(116)의 주변 측벽(210)을 둘러싸며 적어도 부분적으로 덮는다. 외부 립(206)은 증착 링(118)의 외부 엣지로부터 방사상 홈(208)으로 연장한다. 유리하게, 증착 링(118)은 서셉터(116)가 세정되도록 하기 위해 분해될 필요가 없도록, 증착 링(118)의 노출된 표면으로부터 스퍼터링 증착물을 세정하기 위해 쉽게 제거될 수 있다. 또한 증착 링(118)은 서셉터(116)의 노출된 측면을 보호하는 역할을 하여, 전력이 가해진 플라즈마 종에 의한 이들 표면의 부식을 감소시킬 수 있다.
도 3은 서셉터(116)와 프로세스 키트(180)의 부분 사시도이다. 증착 링(118)의 환형 디스크(202)는 연결 스트랩(164)을 수용하도록 하는 크기로 만들어진(dimensioned) 하나 또는 그보다 많은 노치(302)를 갖는다. 노치(302)는 증착 링(118)의 외부 립(206) 내에 형성되며, 외부 립(206)으로부터 방사상 홈(208)을 향하여 안쪽으로 연장한다. 노치(302)는 연결 스트랩(164)을 고정하기 위한 보스(304)를 갖는다.
연결 스트랩(164)은 증착 링(118) 및 그 위에 증착된 임의의 금속 막을 장착 브래킷(160)에 전기적으로 결합시킨다. 연결 스트랩(164)은 제 1 단부(306), 제 2 단부(308), 제 1 단부(306)에 인접하여 위치된 제 1 굽힘부(310), 및 제 2 단부(308)에 인접하여 위치된 제 2 굽힘부(312)를 포함한다. 증착 링(118)에 결합되는 연결 스트랩(164)의 제 1 단부(306)는 한 쌍의 탭(314)을 포함한다. 커버 링(130)이 증착 링(118) 위에 위치될 때, 탭(314)이 링(130, 118)들 사이에서 노출되도록 남아 있음으로써, 처리중에 증착 링(118) 상에 증착되는 금속 막이 또한 탭(314) 상에 증착되며, 탭(314)에 전기적으로 접속된다. 연결 스트랩(164)은 증착 링(118)의 보스(304)를 수용하기 위해, 제 1 굽힘부(310)와 제 1 단부(306) 사이에 위치된 제 1 구멍(316)을 갖는다. 연결 스트랩(164)의 제 2 단부(308)는 장착 브래킷(160)과 결합된다. 연결 스트랩(164)은 제 2 굽힘부(312)와 제 2 단부(308) 사이에 위치된 제 2 구멍(318)을 갖는다.
연결 스트랩(164)은 스테인리스 스틸과 같은 전도성이 있는 가요성 재료를 포함한다. 일 실시예에서, 연결 스트랩(164)은 약 0.02 mm 내지 약 0.05 mm, 예를 들면 약 0.04 mm의 두께를 갖는다. 연결 스트랩(164)은 일반적으로 설치 전에 편평하다. 일 실시예에서, 설치중에, 연결 스트랩(164)은 노치(302)를 따라 약간 아래로 구부러져서, 증착 링(118)과의 경사진 접촉부를 형성한다. 일 실시예에서, 연결 스트랩(164)은 설치 전에 미리 성형될(preformed) 수 있다. 연결 스트랩(164)은 L 모양의 클립과 같은 클립(320)을 사용하여 증착 링(118)에 고정될 수 있다. 클립(320)은 연결 스트랩(164)을 증착 링(118)의 노치(302)에 고정하는데 사용될 수 있다.
도 4는 서셉터(116)와 프로세스 키트(180)의 다른 부분적인 개략도이다. 장착 브래킷(160)은 연결 스트랩(164)을 플레이트(136)와 전기적으로 결합시키는 엘보우형(elbow-shaped) 부분(412)을 포함한다. 플레이트(136)가 접지될 때, 스트랩(164)은 증착 링(118)의 상부면 및 그에 따라 그 위에 증착된 전도성 재료로부터 접지 경로를 제공한다. 장착 브래킷(160)은 제 1 단부(402), 제 2 단부(404) 및 하나 이상의 굽힘부(406)를 포함한다. 제 1 단부(402)는 열 실드(133)와의 결합을 위한 장착 플랜지(400)를 포함한다. 장착 플랜지(400)는 장착 브래킷(160)을 열 실드(133)에 결합시키기 위한 체결구(fastener)를 수용하는 하나 이상의 구멍을 갖는다. 도 4에 도시된 바와 같이, 세라믹 재료와 같은 절연 재료를 포함하는 와셔(washer; 410)가 사용되어 열 실드(133)로부터 장착 브래킷(160)을 전기 절연시킬 수 있다. 장착 브래킷(160)의 제 2 단부(404)는 접지 루프(166)와 결합된다. 장착 브래킷(160)의 제 2 단부(404)는 장착 브래킷(160)과 접지 루프(166)를 결합시키기 위한 체결구를 수용하는 하나 이상의 구멍을 갖는다. 도시된 실시예에서, 장착 브래킷(160)은 열 실드(133)와 결합되지만, 장착 브래킷(160)은 서셉터(116)와 함께 이동하는 임의의 구성요소와 결합될 수 있음이 이해되어야 한다.
접지 루프(166)는 스테인리스 스틸과 같은 전도성의 가요성 재료를 포함한다. 일 실시예에서, 접지 루프(166)는 약 0.02 mm 내지 약 0.05 mm, 예를 들면 약 0.04 mm의 두께를 갖는다. 루프로 도시되지만, 리프트 핀 플레이트(136)와 같은 챔버의 접지된 부분과 우수한 전기 접촉을 형성하기에 족한 임의의 형상이면 충분함이 이해되어야 한다.
진공을 유지시키면서 PVD 챔버(100)를 플라즈마 세정하는 방법(500)이 제공된다. 이 방법(500)은 PVD 챔버(100) 내에서 전기적으로 플로팅하는 증착 링(118)에 의해 둘러싸인 서셉터(116) 상에 기판(112)을 위치시킴으로써 단계(502)에서 시작한다. 단계(504)에서 기판(112) 상에 금속 막이 증착된다. 단계(504) 중에, 용융된 재료가 증착 링(118) 상에 증착될 수도 있다. 단계(506)에서, 증착 링(118) 상에 증착된 금속 재료는 진공을 유지시키면서 전기적으로 접지된다. 단계(508)에서, 기판이 제거된 후에, PVD 챔버(100) 내에 플라즈마가 형성된다. 단계(510)에서, 진공을 유지시키면서 증착 링(118)으로부터 금속 막을 스퍼터링하지 않으면서, 플라즈마를 이용하여 PVD 챔버(100)로부터 오염물이 제거된다.
타겟(114)은 PVD 프로세스 중에 기판(112) 상에 증착되는 재료를 제공한다. 일 실시예에서, 스퍼터링 타겟(114)은 알루미늄, 구리, 티타늄, 탄탈, 은, 몰리브덴, 마그네슘, 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 금속을 포함할 수 있다.
처리중에, 타겟(114)은 전원(148)에 의해 지면, 예를 들면 챔버 본체(101)에 대해 바이어스된다. 아르곤과 같은 가스가 가스 공급원(110)으로부터 챔버(100)의 내부 체적으로 공급된다. 가스 공급원(110)은 타겟(114)으로부터 재료를 강력히(energetically) 충돌시켜 스퍼터링할 수 있는 아르곤 또는 크세논과 같은 불활성 가스를 포함할 수 있다. 가스 공급원(110)은 기판상에 층을 형성하도록 스퍼터링 재료와 반응할 수 있는 산소 함유 가스, 질소 함유 가스, 메탄 함유 가스 중 하나 이상(one or more)과 같은 반응성 가스를 포함할 수도 있다. 사용된 프로세스 가스 및 부산물들은 진공 펌프(108)를 사용하여 챔버(100)로부터 배출된다. 통상적으로, 챔버(100) 내의 스퍼터링 가스의 압력은 진공 환경, 예를 들면 0.6 mTorr 내지 400 mTorr의 가스 압력과 같은 대기보다 낮은 레벨로 설정된다. 기판(112)과 타겟(114) 사이의 가스로부터 플라즈마가 형성된다. 플라즈마 내의 이온들은 타겟(114)쪽으로 가속되어 타겟(114)으로부터 재료가 제거되게(dislodged) 한다. 제거된 타겟 재료는 기판(112)과 증착 링(118) 상에 증착된다.
일 실시예에서, 증착 프로세스의 완료 후, 인 시튜 세정 프로세스의 개시 전에 챔버(100)로부터 기판(112)이 제거된다.
증착 링(118) 상에 증착된 금속 막은 본 명세서에 기재된 프로세스 키트(180)를 사용하여 진공을 유지시키면서 전기적으로 접지된다. 증착 링(118)의 상부에서 노출된 스트랩의 탭(314) 상에 충분한 금속 재료가 증착되었을 때, 증착 링(118) 상의 금속 막과 연결 스트랩(164) 사이에 전기 접촉이 형성된다. 최초로 새로운 증착 링을 설치할 때, 금속 재료를 포함하는 연결 스트랩(164)과 세라믹 재료를 포함하는 증착 링(118) 사이에 전기 접속이 존재하지 않는다. 예를 들면, 탭(314)과 접촉하는 동안 증착 링(118) 상에 0.5 mm의 금속 막이 증착된 후, 충분한 전기 접속이 형성될 수 있다. 증착 링(118) 상의 금속 막을 전기 접지시키기 전에, 장치(100)는 처리 위치로부터 세정 위치로 변경된다. 처리 위치에 있을 때, 리프트 핀 플레이트(136)는 접지 루프(166)가 리프트 핀 플레이트(136)와 접촉하지 않도록 위치된다. 도 4에 도시된 실시예는 접지 루프(166)가 리프트 핀 플레이트(136)와 접촉하지 않는 처리 위치의 일례를 제공한다. 접지 루프(166)는, 증착 링(118)이 전기적으로 플로팅하여 유지되도록, 서셉터(116)에 대해 수직 상부로 리프트 핀 플레이트(136)를 이동시키거나, 리프트 핀 플레이트(136)에 대해 수직 하부로 서셉터(116)를 이동시키거나, 서로에 대해 리프트 핀 플레이트(136) 및 서셉터(116) 모두를 이동시킴으로써 리프트 핀 플레이트(136)로부터 분리될 수 있다. 세정 위치에 있을 때, 리프트 핀 플레이트(136)는 접지 루프(166)가 효과적으로 증착 링(118) 상에 증착된 금속 막을 전기적으로 접지시키는 리프트 핀 플레이트(136)와 접촉하도록 위치된다. 세정 위치는 접지 루프(166)가 증착 링(118) 상의 금속 막을 효과적으로 접지시키는 리프트 핀 플레이트(136)와 접촉하도록, 서셉터(116)에 대해 수직 상부로 리프트 핀 플레이트(136)를 이동시키거나, 리프트 핀 플레이트(136)에 대해 수직 하부로 서셉터(116)를 이동시키거나, 서로에 대해 리프트 핀 플레이트(136)와 서셉터(116)를 모두 이동시킴으로써 얻어질 수 있다. 접지 루프(166)의 탄성은 지면에 대한 전도성 경로를 유지하는 동안 서셉터(116)의 수직 위치에 대한 더 큰 공차를 허용한다.
세정 프로세스 중에, 서셉터(116)는 전원(148)으로부터의 RF 전류를 이용하여 전기적으로 바이어스될 수 있으며, 세정 가스는 가스 공급원(110)으로부터 챔버(100)로 도입된다. 적합한 세정 가스는 O2, C2F5H, F2, NF3, CF4, C3F8, 또는 SF6와 같은 산소 함유 가스 또는 플루오르 함유 가스 및 이들의 조합, 그리고 선택적으로 아르곤과 같은 캐리어 가스를 포함할 수 있다. 세라믹 서셉터(116)에 인가된 RF 전류는 챔버(100) 내의 세정 가스로부터 플라즈마를 발생시킨다. 약 0.3 MHz 내지 약 200 MHz의 주파수와 같은 다양한 주파수가 사용될 수 있다. 일 실시예에서, RF 전류는 13.56 MHz의 주파수로 제공된다. 자석 조립체(151)에 의해 발생된 자기장(158)은 플라즈마의 일부를 서셉터(116)의 중심에 인접한 영역 내에 제한할 수 있다. 플라즈마는 원치 않는 재료를 제거하기 위해 서셉터(116)를 스퍼터 식각한다(sputter etches). 부가적으로, 챔버(100)의 다른 구성요소들이 세정될 수 있다. 진공을 유지시키면서 증착 링(118)으로부터 금속 막을 재스퍼터링하지 않으면서, 플라즈마를 이용하여 PVD 챔버(100)로부터 오염물이 제거된다.
플라즈마 세정은 인 시튜 플라즈마 세정으로서 논의되지만, 플라즈마는 원격 플라즈마 공급원으로부터 공급되어 챔버(100)로 공급될 수 있음이 또한 이해되어야 한다. 원격 플라즈마 세정 소오스 및 프로세스의 예시들은 제목이 DEPOSITION CHAMBER CLEANING TECHNIQUE USING A HIGH POWER REMOTE EXCITATION SOURCE이며, 1998년 8월 4일자로 발행된 미합중국 특허 제5,788,778호에 개시된다.
전술한 바는 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 기본 범주를 벗어나지 않고 본 발명의 여타 실시예가 안출될 수 있으며, 본 발명의 범주는 이어지는 특허청구범위에 의해서 결정된다.

Claims (15)

  1. 물리기상증착(PVD) 챔버로서,
    기판상에 스퍼터링된 재료를 증착하기 위한 스퍼터링 타겟;
    기판을 지지하기 위해 상기 스퍼터링 타겟에 전체적으로 평행하고 대향하게 배치되며, 처리 위치와 세정 위치 사이에서 이동 가능한 서셉터;
    상기 서셉터의 주변 벽을 둘러싸는 전기적으로 플로팅하는 증착 링;
    상기 서셉터 아래에 위치되는 접지된 리프트 핀 플레이트;
    상기 접지된 리프트 핀 플레이트와 상기 증착 링 상에 증착되는 금속 막을 전기적으로 결합시키기 위해 상기 증착 링에 결합되는 금속 연결 스트랩;
    상기 금속 연결 스트랩과 전기적으로 결합되며, 상기 서셉터가 세정 위치에 있을 때 상기 접지된 리프트 핀 플레이트와 접촉하고, 상기 서셉터가 처리 위치에 있을 때 상기 접지된 리프트 핀 플레이트로부터 이격되는 접지 루프;
    상기 챔버로 가스를 도입하기 위한 가스 공급원; 및
    상기 챔버로부터 가스를 배출하기 위한 가스 배출기;를 포함하는
    물리기상증착(PVD) 챔버.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 서셉터와 접지된 리프트 핀 플레이트 사이에 위치되는 열 실드; 및
    상기 열 실드에 결합되는 장착 브래킷을 더 포함하며,
    상기 금속 연결 스트랩은 상기 장착 브래킷의 제 1 단부에 결합되고, 상기 접지 루프는 상기 장착 브래킷의 제 2 단부에 결합되는
    물리기상증착(PVD) 챔버.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 열 실드로부터 상기 장착 브래킷을 전기적으로 절연시키는 세라믹 와셔(ceramic washers)를 더 포함하는
    물리기상증착(PVD) 챔버.
  4. 진공을 유지시키면서 물리기상증착(PVD) 챔버를 플라즈마 세정하기 위한 프로세스 키트로서,
    상단면으로부터 연장하는 보스(boss)를 갖는 환형 증착 링을 포함하는
    프로세스 키트.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 증착 링의 보스를 수용하는 구멍을 갖는 금속 연결 스트랩을 더 포함하며,
    상기 스트랩의 단부는 상기 보스의 방사상 내부로 상기 증착 링의 위에서 노출되는
    프로세스 키트.
  6. 진공을 유지시키면서 물리기상증착(PVD) 챔버를 플라즈마 세정하는 방법으로서:
    상기 챔버 내에 배치되고 전기적으로 플로팅하는 증착 링에 의해 둘러싸이는 서셉터 상에 기판을 위치시키는 단계;
    상기 챔버 내의 증착 링 및 기판상에 금속 막을 증착하는 단계;
    진공을 유지시키면서 상기 증착 링 상에 증착된 금속 막을 접지시키는 단계; 및
    진공을 유지시키면서 접지된 상기 증착 링 상의 금속 막을 재스퍼터링하지 않으면서, 상기 챔버 내에 형성된 플라즈마를 이용하여 상기 챔버로부터 오염물을 제거하는 단계를 포함하는
    진공을 유지시키면서 물리기상증착(PVD) 챔버를 플라즈마 세정하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    플라즈마를 이용하여 상기 챔버로부터 오염물을 제거하는 단계 전에, 상기 서셉터로부터 기판을 제거하는 단계를 더 포함하는
    진공을 유지시키면서 물리기상증착(PVD) 챔버를 플라즈마 세정하는 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 증착 링 상에 증착된 금속 막을 접지시키는 단계는 상기 금속 막을 접지된 챔버 구성요소에 전기적으로 결합시키는 단계를 포함하는
    진공을 유지시키면서 물리기상증착(PVD) 챔버를 플라즈마 세정하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 접지된 챔버 구성요소는 상기 챔버의 본체에 전기적으로 결합되는 리프트 핀 플레이트인
    진공을 유지시키면서 물리기상증착(PVD) 챔버를 플라즈마 세정하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 금속 막은 상기 증착 링 위에서 노출되는 단부를 갖는 금속 연결 스트랩을 통하여, 상기 접지된 챔버 구성요소와 전기적으로 결합되는
    진공을 유지시키면서 물리기상증착(PVD) 챔버를 플라즈마 세정하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    기판을 처리하는 동안 상기 증착 링 상에 배치되는 금속 막이 전기적으로 플로팅하고, 상기 진공을 유지시키면서 상기 챔버 내에 형성된 플라즈마를 이용하여 상기 챔버로부터 오염물을 제거하는 단계동안, 상기 증착 링 상에 증착된 금속 막이 접지되도록, 상기 금속 연결 스트랩이 상기 접지된 챔버 구성요소에 대해 이동하는
    진공을 유지시키면서 물리기상증착(PVD) 챔버를 플라즈마 세정하는 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 금속 연결 스트랩은 상기 서셉터와 함께 이동하는
    진공을 유지시키면서 물리기상증착(PVD) 챔버를 플라즈마 세정하는 방법.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 증착 링 상에 증착된 금속 막을 접지시키는 단계는 상기 서셉터를 처리 위치로부터 세정 위치로 이동시키는 단계를 포함하는
    진공을 유지시키면서 물리기상증착(PVD) 챔버를 플라즈마 세정하는 방법.
  14. 제 6 항에 있어서,
    진공을 유지시키면서 상기 증착 링을 접지시키는 것과 플로팅시키는 것 사이에서 전기적으로 토글링하는(toggling) 단계;
    상기 챔버 내에서 전기적으로 플로팅하는 증착 링에 의해 둘러싸이는 상기 서셉터 상에 다른 기판을 위치시키는 단계; 및
    진공을 유지시키면서 물리 증착 프로세스를 이용하여 상기 증착 링 및 기판상에 금속 막을 증착하는 단계;를 더 포함하는
    진공을 유지시키면서 물리기상증착(PVD) 챔버를 플라즈마 세정하는 방법.
  15. 제 6 항에 있어서,
    상기 증착 링은 세라믹 재료를 포함하고, 상기 금속 막은 알루미늄 막을 포함하는
    진공을 유지시키면서 물리기상증착(PVD) 챔버를 플라즈마 세정하는 방법.
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