KR20190074324A - 물리 기상 증착 챔버에서 사용하기 위한 콜리메이터 - Google Patents

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Abstract

콜리메이터들, 및 그 콜리메이터들을 포함하는 프로세스 챔버들의 실시예들이 본원에서 제공된다. 일부 실시예들에서, 기판 프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 콜리메이터는, 링; 링을 둘러싸고, 내측 환상 벽을 갖는 어댑터; 및 내측 환상 벽으로부터 연장되고, 콜리메이터의 중심 축에서 교차하는 복수의 스포크들을 포함한다.

Description

물리 기상 증착 챔버에서 사용하기 위한 콜리메이터
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 기판 프로세싱 장비에 관한 것이다.
[0002] 프로세스 챔버, 이를테면, 예컨대 물리 기상 증착(PVD) 챔버에서의 막들의 증착은, 기판에서의 피처(feature)들의 사이즈가 계속 축소됨에 따라, 점점 더 상이하게 되었다. 그러한 경우들에서, 금속성 재료들, 이를테면, 예컨대 탄탈럼(Ta) 및 탄탈럼 질화물(TaN)이, 배리어 막을 생성하기 위해 기판 상에 증착될 재료들로서 빈번하게 선택된다. 그러나, TaN이 질화물 막이기 때문에, TaN은 더 낮은 응집력을 갖고, 그리고 금속성 막 재료보다 취성이 더 크다. 따라서, 그러한 재료들의 증착 동안, 종래의 프로세스 키트의 프로세스 차폐부의 상부 부분 상에 증착되는 막의 두께가 가장 두껍게 되어, 프로세스 키트에 대한 불량한 접착력/응집력 및 취성으로 인해, 재료가 박편화(flaking off)되거나 또는 분리된다. 프로세스 단계 동안의 중성 또는 이온화된 재료의 충격에 의해 야기되는, 프로세스 차폐부의 열 팽창 및 수축과, 유휴 상태 동안의 실온으로의 복귀에 의해, 박편화는 더 악화된다.
[0003] 따라서, 본 발명자들은 개선된 콜리메이터(collimator)의 실시예들을 제공하였다.
[0004] 콜리메이터들, 및 그 콜리메이터들을 포함하는 프로세스 챔버들의 실시예들이 본원에서 제공된다. 일부 실시예들에서, 기판 프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 콜리메이터는, 링; 링을 둘러싸고, 내측 환상 벽을 갖는 어댑터; 및 내측 환상 벽으로부터 연장되고, 콜리메이터의 중심 축에서 교차하는 복수의 스포크(spoke)들을 포함한다.
[0005] 일부 실시예들에서, 프로세스 챔버는, 내부 볼륨을 정의하는 챔버 바디; 내부 볼륨의 상부 부분에 배치된 스퍼터링 타겟; 스퍼터링 타겟과 대향하여, 내부 볼륨의 하부 부분에 배치된 기판 지지부; 및 스퍼터링 타겟과 기판 지지부 사이에 배치된 콜리메이터를 포함하며, 여기서, 콜리메이터는, 링; 링을 둘러싸고, 내측 환상 벽을 갖는 어댑터 ― 어댑터는 챔버 바디에 커플링됨 ―; 및 내측 환상 벽으로부터 연장되고, 콜리메이터의 중심 축에서 교차하는 복수의 스포크들을 포함한다.
[0006] 일부 실시예들에서, 기판 프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 단일체(monolithic) 콜리메이터는, 약 285 mm의 내측 직경, 약 50 mm의 높이, 및 약 0.5 인치의 두께를 갖는 단일 링; 단일 링을 둘러싸고, 내측 환상 벽을 갖는 어댑터; 내측 환상 벽으로부터 연장되고, 단일체 콜리메이터의 중심 축에서 교차하는 복수의 스포크들 ― 복수의 스포크들은 단일체 콜리메이터의 중심 축에 대해 축대칭적으로 배열됨 ―; 및 복수의 스포크들에 대응하고, 복수의 스포크들 내에 배치된 복수의 채널들을 포함하며, 여기서, 복수의 채널들은 어댑터 및 단일 링을 통해 연장되고, 여기서, 내측 환상 벽의 내측에 있는, 콜리메이터의 모든 표면들은 텍스터화(texturize)된다.
[0007] 본 개시내용의 다른 및 추가적인 실시예들이 아래에서 설명된다.
[0008] 앞서 간략히 요약되고 아래에서 더 상세히 논의되는 본 개시내용의 실시예들은 첨부된 도면들에 도시된 본 개시내용의 예시적인 실시예들을 참조하여 이해될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 전형적인 실시예들을 예시하는 것이므로 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0009] 도 1은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 프로세스 챔버의 단면도를 도시한다.
[0010] 도 2는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 콜리메이터의 등각 투영도를 도시한다.
[0011] 도 2a는 라인 A-A'를 따라 취해진, 도 2의 콜리메이터의 측단면도를 도시한다.
[0012] 도 2b는 라인 B-B'를 따라 취해진, 도 2의 콜리메이터의 최상부 단면도를 도시한다.
[0013] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 도면들은 실척대로 도시된 것이 아니고, 명확성을 위해 간략화될 수 있다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 특징들은 추가적인 설명 없이 다른 실시예들에 유익하게 포함될 수 있다.
[0014] 콜리메이터들, 및 그러한 콜리메이터들을 포함하는 프로세스 챔버들의 실시예들이 본원에서 제공된다. 일부 실시예들에서, 열 전달 채널들을 갖는 콜리메이터가 본원에서 제공되며, 그 열 전달 채널들을 통해 열 전달 매체가 유동한다. 열 전달 채널들은 유리하게, 콜리메이터의 온도의 제어를 가능하게 한다. 일부 실시예들에서, 열 전달 매체는 냉각제이며, 그 냉각제는, 콜리메이터를 통해 유동될 때, 콜리메이터를 일정한 온도로 유지함으로써, 유리하게 열 팽창 및 수축을 방지하고, 그리고 콜리메이터 상에 증착된 스퍼터 재료의 박편화 또는 분리를 방지한다. 일부 실시예들에서, 콜리메이터는 또한, 콜리메이터 상에 증착되는 스퍼터링된 재료의 접착을 유리하게 개선하여 박편화를 더 경감시키기 위해 텍스처화(texturize)될 수 있다.
[0015] 도 1은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 콜리메이터(175)를 갖는 예시적인 프로세스 챔버(100)(예컨대, PVD 챔버)의 개략적인 단면도를 도시한다. 적합한 PVD 챔버들의 예들은, 캘리포니아, 산타클라라의 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드로부터 상업적으로 입수가능한 SIP ENCORE® 뿐만 아니라 다른 PVD 프로세싱 챔버들을 포함한다. 그러나, 본 발명의 콜리메이터는 또한, 다른 제조자들로부터 입수가능한 프로세싱 챔버들에서 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 프로세스 챔버(100)는, 예컨대, 탄탈럼, 탄탈럼 질화물, 티타늄 질화물, 텅스텐, 텅스텐 질화물 등을 기판(118) 상에 증착할 수 있다.
[0016] 프로세스 챔버(100)는 덮개 조립체(104), 바닥(103), 및 측벽들(102)을 포함하는 챔버 바디(105)를 가지며, 그 덮개 조립체(104), 바닥(103), 및 측벽들(102) 모두는 내부 볼륨(106)을 밀폐한다. 기판 지지부(108)는 스퍼터링 타겟(114)과 대향하여, 프로세스 챔버(100)의 내부 볼륨(106)의 하부 부분에 배치된다. 기판 이송 포트(109)가 내부 볼륨(106) 내외로 기판들을 이송하기 위해 측벽들(102)에 형성된다.
[0017] 가스 소스(110)가 내부 볼륨(106) 내로 프로세스 가스들을 공급하기 위해 프로세스 챔버(100)에 커플링된다. 일 실시예에서, 프로세스 가스들은, 필요한 경우, 비활성 가스들, 비-반응성 가스들, 및 반응성 가스들을 포함할 수 있다. 가스 소스(110)에 의해 제공될 수 있는 프로세스 가스들의 예들은 특히, 아르곤 가스(Ar), 헬륨(He), 네온 가스(Ne), 질소 가스(N2), 산소 가스(O2), 및 크립톤(Kr)을 포함한다(그러나 이에 제한되지는 않음).
[0018] 내부 볼륨(106)의 압력을 제어하기 위해, 내부 볼륨(106)과 연통하는 펌프(112)가 프로세스 챔버(100)에 커플링된다. 일 실시예에서, 프로세스 챔버(100)의 압력은 약 1 Torr 이하로 유지될 수 있다. 다른 실시예에서, 프로세스 챔버(100) 내의 압력은 약 500 mTorr 이하로 유지될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 프로세스 챔버(100) 내의 압력은 약 1 mTorr 및 약 300 mTorr로 유지될 수 있다.
[0019] 배킹 플레이트(113)가 내부 볼륨(106)의 상부 부분에서 스퍼터링 타겟(114)을 지지할 수 있다. 스퍼터링 타겟(114)은 일반적으로, 기판(118)에 증착될 재료의 소스를 제공한다. 스퍼터링 타겟(114)은, 티타늄(Ti) 금속, 탄탈럼 금속(Ta), 텅스텐(W) 금속, 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 이들의 합금들, 이들의 조합들 등을 함유하는 재료로 제작될 수 있다.
[0020] 스퍼터링 타겟(114)은 타겟을 위한 전력 공급부(117)를 포함하는 소스 조립체(116)에 커플링될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전력 공급부(117)는 RF 전력 공급부일 수 있다. 일부 실시예들에서, 대안적으로, 전력 공급부(117)는 DC 소스 전력 공급부일 수 있다. 일부 실시예들에서, 전력 공급부(117)는 DC 및 RF 전력 소스들 둘 모두를 포함할 수 있다. 마그네트론(119)이 스퍼터링 타겟(114) 근방에 커플링될 수 있다. 마그네트론(119) 조립체의 예들은 특히, 전자기 선형 마그네트론, 서펜타인(serpentine) 마그네트론, 나선형 마그네트론, 더블-디지테이티드(double-digitated) 마그네트론, 직사각화 나선형(rectangularized spiral) 마그네트론을 포함한다. 마그네트론들은 영구 희토류 자석들로 구성될 수 있다. 마그네트론(119)은 플라즈마를 한정할 수 있을 뿐만 아니라, 스퍼터링 타겟(114)을 따라 플라즈마의 농도를 분배할 수 있다.
[0021] 필요에 따라, 스퍼터링 타겟(114)과 기판 지지부(108) 사이에 바이어스 전력을 제공하기 위해, 부가적인 RF 전력 소스(180)가 기판 지지부(108)를 통해 프로세스 챔버(100)에 또한 커플링될 수 있다. 일 실시예에서, RF 전력 소스(180)는, 약 1 MHz 내지 약 100 MHz, 이를테면 약 13.56 MHz의 주파수로 기판(118)을 바이어싱하기 위해, 기판 지지부(108)에 전력을 제공할 수 있다.
[0022] 기판 지지부(108)는, 화살표(182)로 도시된 바와 같이, 상승 포지션과 하강 포지션 사이에서 이동가능할 수 있다. 하강 포지션에서, 기판 지지부(108)의 지지 표면(111)은, 프로세스 챔버(100)로의 기판(118)의 진입 및 프로세스 챔버(100)로부터의 기판(118)의 제거를 가능하게 하기 위해, 운송 포트(109)와 정렬될 수 있거나 또는 운송 포트(109) 바로 아래에 있을 수 있다. 지지 표면(111)은 에지 증착 링(136)을 가질 수 있으며, 그 에지 증착 링(136)은 플라즈마 및 증착되는 재료로부터 기판 지지부(108)를 보호하면서 상부에 기판(118)을 수용하도록 사이즈가 설정된다. 기판 지지부(108)는 프로세스 챔버(100)에서 기판(118)을 프로세싱하기 위해 스퍼터링 타겟(114)에 더 근접한 상승 포지션으로 이동될 수 있다. 기판 지지부(108)가 상승 포지션에 있을 때, 커버 링(126)이 에지 증착 링(136)과 맞물릴 수 있다. 커버 링(126)은 증착 재료가 기판(118)과 기판 지지부(108) 사이를 브리징(bridging)하는 것을 방지할 수 있다. 기판 지지부(108)가 하강 포지션에 있을 때, 커버 링(126)은, 기판 이송을 가능하게 하기 위해, 기판 지지부(108) 및 그 기판 지지부(108) 상에 포지셔닝된 기판(118) 위에서 서스펜딩(suspend)된다.
[0023] 기판 이송 동안, 기판(118)이 상부에 배치되어 있는 로봇 블레이드(미도시)가 기판 이송 포트(109)를 통해 연장된다. 리프트 핀들(미도시)이 기판 지지부(108)의 지지 표면(111)을 통해 연장되어, 기판 지지부(108)의 지지 표면(111)으로부터 기판(118)을 리프팅함으로써, 로봇 블레이드가 기판(118)과 기판 지지부(108) 사이로 통과하기 위한 공간을 허용한다. 이어서, 로봇은 기판 이송 포트(109)를 통해 프로세스 챔버(100) 밖으로 기판(118)을 운반할 수 있다. 기판 지지부(108) 및/또는 리프트 핀들의 상승 및 하강은 제어기(198)에 의해 제어될 수 있다.
[0024] 스퍼터 증착 동안, 기판 지지부(108)에 배치된 열 제어기(138)를 활용함으로써, 기판(118)의 온도가 제어될 수 있다. 기판(118)은 프로세싱을 위해 원하는 온도로 가열 또는 냉각될 수 있다. 열 제어기(138)는 기판(118)의 온도를 제어하고, 그리고 인입 기판 온도가 기판 지지부의 온도와 상이한 경우, 수 초 내지 약 1분 내에, 기판(118)의 온도를 제1 온도에서 제2 온도로 변화시키기 위해 활용될 수 있다.
[0025] 내측 차폐부(120)가 내부 볼륨(106)에서 스퍼터링 타겟(114)과 기판 지지부(108) 사이에 포지셔닝될 수 있다. 내측 차폐부(120)는, 다른 재료들 중에서도, 알루미늄 또는 스테인리스 강으로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 내측 차폐부(120)는 알루미늄으로 형성된다. 외측 차폐부(122)가 내측 차폐부(120)와 측벽(102) 사이에 형성될 수 있다. 외측 차폐부(122)는, 다른 재료들 중에서도, 알루미늄 또는 스테인리스 강으로 형성될 수 있다. 외측 차폐부(122)는 내측 차폐부(120)를 지나 연장될 수 있고, 그리고 기판 지지부(108)가 하강 포지션에 있을 때, 커버 링(126)을 지지하도록 구성된다.
[0026] 일 실시예에서, 내측 차폐부(120)는 내측 차폐부(120)의 외측 직경보다 더 큰 내측 직경을 포함하는 반경방향 플랜지(flange)(123)를 포함한다. 반경방향 플랜지(123)는 내측 차폐부(120)의 내측 직경 표면에 대하여 약 90도(90°) 초과의 각도로 내측 차폐부(120)로부터 연장된다. 반경방향 플랜지(123)는 내측 차폐부(120)의 표면으로부터 연장된 원형 리지(ridge)일 수 있고, 일반적으로, 기판 지지부(108) 상에 배치된 커버 링(126)에 형성된 리세스(recess)와 메이팅(mate)하도록 적응된다. 리세스는 기판 지지부(108)의 길이방향 축에 대하여 커버 링(126)을 센터링(center)하는, 커버 링(126)에 형성된 원형 그루브일 수 있다.
[0027] 프로세스 챔버(100)는 스퍼터링 타겟(114)과 기판 지지부(108) 사이에 배치된 콜리메이터(175)를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 콜리메이터(175)는 콜리메이터의 다양한 부분들 사이의 열 전도도를 개선하도록 단일체(즉, 단일 구조(unitary structure))이다. 일부 실시예들에서, 콜리메이터(175)는 더 새로운 제조 기법들, 이를테면, 예컨대 적층 제조(즉, 3D 프린팅)로 제조될 수 있다. 프로세스 챔버(100)는 또한, 콜리메이터(175)의 온도를 제어하기 위해 콜리메이터(175) 내에 배치된 복수의 열 전달 채널들(220)(도 2a 및 도 2b에 대하여 아래에서 설명됨)에 유동적으로 커플링된 열 전달 매체 공급부(145)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 열 전달 매체 공급부(145)는, 콜리메이터(175)를 일정한 온도로 유지하고 유리하게 콜리메이터(175)의 열 팽창 및 수축을 방지함으로써 콜리메이터(175)로부터의 스퍼터 증착물들의 박편화 또는 분리를 감소시키기 위해, 복수의 열 전달 채널들(220)에 냉각제, 이를테면, 예컨대 물을 공급한다. 콜리메이터(175)는, 덮개 조립체(104)가 폐쇄될 때(도 1에 도시된 바와 같음), 덮개 조립체(104)가 챔버의 나머지와 적절하게 커플링되는 것을 보장하기 위해, 어댑터(199)와 인터페이스한다. 덮개 조립체(104)로부터 어댑터(그리고 그에 따른 콜리메이터(175))를 전기적으로 절연시키기 위해, 절연체(156)가 덮개 조립체(104)와 어댑터(199) 사이에 배치될 수 있다. 콜리메이터(175)는, 콜리메이터(175)가 챔버에 설치될 때, 프로세스 챔버(100)의 측벽들(102) 상에 놓일 수 있는 플랜지 부분(189)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 콜리메이터(175)는, 스퍼터링된 재료가 내측 차폐부(120)의 상단 표면 상에 증착되는 것을 방지하기 위해, 내측 차폐부(120)와 오버랩(overlap)하는 하방 돌출 립(179)을 포함할 수 있다.
[0028] 일부 실시예들에서, 콜리메이터(175)의 상부 표면(168)은, 약 25 mm 내지 약 75 mm의 제1 거리(D1)만큼, 스퍼터링 타겟(114)의 바닥 표면으로부터 이격된다. 일부 실시예들에서, 제1 거리(D1)는 약 50 mm이다. 일부 실시예들에서, 콜리메이터(175)의 하부 표면(169)은, 약 255 mm 내지 약 335 mm의 제2 거리(D2)만큼, 기판 지지부(108)의 지지 표면(111)으로부터 이격된다. 일부 실시예들에서, 상부 표면(168) 및 하부 표면(169)은 콜리메이터(175)의 스포크들의 상부 표면 및 하부 표면(아래에서 논의됨)이다.
[0029] 도 2 내지 도 2b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 콜리메이터(175)의 등각 투영도 및 단면도들이다. 일부 실시예들에서, 콜리메이터는 바디(202), 바디(202) 내에 배치되고 바디(202)와 동심인 링(204), 및 복수의 스포크들(206)을 포함하며, 그 복수의 스포크들(206)은 내측 환상 벽(205)으로부터 반경방향 내측으로 연장되고, 콜리메이터(175)의 중심 축(208)에서 중심 축(208)에 대해 축대칭적으로 교차한다. 일부 실시예들에서 그리고 도 2 및 도 2b에 예시된 바와 같이, 복수의 스포크들(206)은 8개의 스포크들이다. 일부 실시예들에서, 콜리메이터(175)는 더 적거나 또는 더 많은 스포크들을 가질 수 있다. 스포크들이 더 많게 되면 증착 차단이 더 증가될 것이고, 그에 따라, 증착 레이트가 감소될 것이며, 이는 일부 상황들에서 바람직하다(예컨대, 작은 피처들은 더 낮은 증착 레이트를 요구함). 스포크들이 더 적게 되면 콜리메이터(175)가 덜 냉각된다.
[0030] 본 발명자들은 단일 링(204)을 갖는 콜리메이터가, 프로세싱되는 기판 상의 증착 균일성을 유리하게 개선한다는 것을 관찰하였다. 일부 실시예들에서, 대안적으로, 콜리메이터(175)는 하나 초과의 링(204)을 가질 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 일부 재료들의 증착물, 이를테면, 예컨대 Ta/TaN 스택은 콜리메이터로부터 박편화되는 경향이 있고, 그에 따라, 기판 및/또는 기판 지지부를 오염시킨다. 따라서, 스포크들(206)은, 콜리메이터(175)의 온도의 제어를 가능하게 하기 위해, 스포크들(206) 내부에 배치된 열 전달 채널들(220)을 포함한다.
[0031] 열 전달 매체 공급부(145)는 대응하는 유입구(210)를 통해 각각의 열 전달 채널(220)에 열 전달 매체를 공급한다. 열 전달 매체가, 주어진 스포크(206)를 통해 유동하고, 이어서 중심 축(208)의 대향 측에 있는 스포크를 통해 유동한 후에, 열 전달 매체는 유입구(210)와 대향하게 배치된 대응하는 배출구(211) 밖으로 유동한다. 콜리메이터(175)가 8개의 스포크들(206)을 포함하는 실시예에서, 콜리메이터(175)는 4개의 유입구들(210), 및 유입구들(210)과 대향하게 배치된 4개의 배출구들(211)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 모든 유입구들(210)은 인접할 수 있고, 그에 따라, 배출구들도 또한 인접할 수 있다. 일부 실시예들에서, 유입구들(210)과 배출구들(211)이 교번할 수 있고, 그에 따라, 콜리메이터(175)에 공급되는 열 전달 매체를 수용하는 하나의 스포크가, 콜리메이터(175)로부터 열 전달 매체를 리턴하는 스포크에 인접하게 되고, 그에 따라, 대향류(counterflow)가 발생되어, 콜리메이터(175)의 열 제어가 개선된다. 열 전달 채널들(220)의 사이즈(직경) 및 컨덕턴스(conductance)는, 열 전달 매체가 채널들을 통해 유동할 때, 콜리메이터(175)의 온도가 약 15 ℃ 내지 약 30 ℃의 온도로 유지되도록 구성된다. 프로세스 챔버(100) 내부로의 열 전달 매체의 임의의 잠재적인 누설을 방지하기 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 유입구들 및 배출구들(210, 211)은 내부 볼륨(106) 외부에 배치된다.
[0032] 도 2a를 참조하면, 링(204)은 약 210 mm 내지 약 325 mm의 내측 직경(D3)을 갖는다. 일부 실시예들에서, 직경(D3)은 약 250 mm 내지 약 310 mm이다. 일부 실시예들에서, 직경(D3)은 약 285 mm이다. 직경(D3)의 사이즈는 사용되는 마그네트론(119)의 타입, 스퍼터링 타겟(114)과 콜리메이터(175) 사이의 거리, 및 링(204)의 수직 두께(h1)에 따라 좌우된다. 일부 실시예들에서, 수직 두께(h1)는 약 40 mm 내지 약 70 mm일 수 있다. 일부 실시예들에서, 수직 두께(h1)는 약 45 mm일 수 있다. 일부 실시예들에서, 콜리메이터(175)는 제1 블라인드 홀(blind hole)(224) 및 제2 블라인드 홀(225)을 선택적으로 가질 수 있으며, 링(204)의 온도를 측정하기 위해 열전대(미도시)가 제1 블라인드 홀(224)을 통해 삽입될 수 있고, 그리고 열 전달 채널들(220)의 교차부의 온도를 측정하기 위해 다른 열전대(미도시)가 제2 블라인드 홀(225)을 통해 삽입될 수 있다.
[0033] 도 2b를 참조하면, 일부 실시예들에서, 각각의 스포크(206) 및 링(204)의 두께(T2)는 약 0.25 인치 내지 1.5 인치일 수 있다. 일부 실시예들에서, 두께(T2)는 약 0.5 인치일 수 있다. 각각의 스포크(206) 및 링(204)의 두께들은 동일할 수 있거나 또는 상이할 수 있다.
[0034] 일부 실시예들에서, 내측 환상 벽(205) 반경방향 내측에 배치된, 콜리메이터(175)의 모든 표면들(환상 벽(205)을 포함함)은 콜리메이터(175)에 대한 스퍼터링된 재료의 접착을 개선하기 위해 텍스처화된다. 예컨대, 텍스처화된 표면들은 약 1,150 마이크로-인치 내지 약 1,500 마이크로-인치의 표면 거칠기를 가질 수 있다. 텍스처화된 표면들은, 임의의 텍스처화 방법, 이를테면, 예컨대 LAVACOATTM, 비드 블라스팅 등을 사용하여 텍스처화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 텍스처화된 표면들은, 모든 텍스처화된 표면들을 균일하게 코팅하는 알루미늄 아크 스프레이(aluminum arc spray)를 사용하여 텍스처화된다.
[0035] 도 1로 돌아가면, 제어기(198)가 프로세스 챔버(100)에 커플링된다. 제어기(198)는 중앙 프로세싱 유닛(CPU)(160), 메모리(158), 및 지원 회로들(162)을 포함한다. 제어기(198)는 프로세스 시퀀스를 제어하기 위해 활용되어, 가스 소스(110)로부터 프로세스 챔버(100) 내로의 가스 유동들을 조절하고, 스퍼터링 타겟(114)의 이온 충격을 제어한다. CPU(160)는 산업 현장에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서일 수 있다. 소프트웨어 루틴들은 메모리(158), 이를테면 랜덤 액세스 메모리, 판독 전용 메모리, 플로피 또는 하드 디스크 드라이브, 또는 다른 형태의 디지털 저장소에 저장될 수 있다. 지원 회로들(162)은 CPU(160)에 통상적으로 커플링되고, 캐시, 클록 회로들, 입력/출력 서브시스템들, 전력 공급부들 등을 포함할 수 있다. 소프트웨어 루틴들은, CPU(160)에 의해 실행되는 경우, 본 개시내용에 따라 프로세스들이 수행되도록, 프로세스 챔버(100)를 제어하는 특수 목적 컴퓨터(제어기)(198)로 CPU(160)를 변환시킨다. 또한, 소프트웨어 루틴들은 프로세스 챔버(100)로부터 원격으로 위치된 제2 제어기(미도시)에 의해 저장 및/또는 실행될 수 있다.
[0036] 일부 실시예들에서, 프로세스 챔버(100)는 일 실시예에 따른 유도성 코일(142)을 포함할 수 있다. 프로세스 챔버(100)의 유도성 코일(142)은 하나의 턴(turn)을 가질 수 있다. 유도성 코일(142)은 내측 차폐부(120)의 바로 내측에 있을 수 있고, 기판 지지부(108) 위에 포지셔닝될 수 있다. 유도성 코일(142)은 스퍼터링 타겟(114)보다 기판 지지부(108)에 더 가까이 포지셔닝될 수 있다. 유도성 코일(142)은 스퍼터링 타겟(114)과 조성이 유사한 재료, 이를테면, 예컨대 탄탈럼으로 형성되어, 이차 스퍼터링 타겟으로서 작용할 수 있다. 유도성 코일(142)은 복수의 코일 스페이서들(140)에 의해 내측 차폐부(120)로부터 지지된다. 코일 스페이서들(140)은 유도성 코일(142)을 내측 차폐부(120) 및 다른 챔버 컴포넌트들로부터 전기적으로 절연시킬 수 있다.
[0037] 유도성 코일(142)은 전력 소스(150)에 커플링될 수 있다. 전력 소스(150)는 전기 리드(electrical lead)들을 가질 수 있으며, 그 전기 리드들은 프로세스 챔버(100)의 측벽(102), 외측 차폐부(122), 내측 차폐부(120), 및 코일 스페이서들(140)을 관통한다. 전기 리드들은 유도성 코일(142)에 전력을 제공하기 위해 유도성 코일(142) 상의 탭(144)에 연결된다. 탭(144)은 유도성 코일(142)에 전력을 제공하기 위한 복수의 절연된 전기 연결들을 가질 수 있다. 부가적으로, 탭들(144)은 코일 스페이서들(140)과 인터페이스하고, 유도성 코일(142)을 지지하도록 구성될 수 있다. 전력 소스(150)는 유도성 코일(142)에 전류를 인가하여, 프로세스 챔버(100) 내에 RF 필드를 유도하고, 플라즈마에 전력을 커플링함으로써, 플라즈마 밀도, 즉 반응성 이온들의 농도를 증가시킨다.
[0038] 전술한 바가 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 및 추가적인 실시예들이 본 개시내용의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있다.

Claims (15)

  1. 기판 프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 콜리메이터로서,
    링;
    상기 링을 둘러싸고, 내측 환상 벽을 갖는 바디(body); 및
    상기 내측 환상 벽으로부터 연장되고, 상기 콜리메이터의 중심 축에서 교차하는 복수의 스포크(spoke)들
    을 포함하는,
    기판 프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 콜리메이터.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 스포크들에 대응하고, 상기 복수의 스포크들 내에 배치된 복수의 채널들을 더 포함하며,
    상기 복수의 채널들은 상기 바디 및 상기 링을 통해 연장되는,
    기판 프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 콜리메이터.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 콜리메이터는 단일 구조(unitary structure)인,
    기판 프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 콜리메이터.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 링은 약 210 mm 내지 약 325 mm의 내측 직경을 갖는,
    기판 프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 콜리메이터.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 링은 약 40 mm 내지 약 70 mm의 높이를 갖는,
    기판 프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 콜리메이터.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 링 및 상기 복수의 스포크들은 약 0.25 인치 내지 약 1.5 인치의 두께를 갖는,
    기판 프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 콜리메이터.
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 링은 단일 링인,
    기판 프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 콜리메이터.
  8. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내측 환상 벽의 반경방향 내측에 배치된, 상기 콜리메이터의 모든 표면들은 텍스처화(texturize)되는,
    기판 프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 콜리메이터.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 텍스처화된 표면들은 약 1,150 마이크로-인치 내지 약 1,500 마이크로-인치의 표면 거칠기를 갖는,
    기판 프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 콜리메이터.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 텍스처화된 표면들은 알루미늄 아크 스프레이(aluminum arc spray) 코팅으로 형성되는,
    기판 프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 콜리메이터.
  11. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 스포크들은 상기 콜리메이터의 중심 축에 대해 축대칭적으로 배열된 8개의 스포크들인,
    기판 프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 콜리메이터.
  12. 내부 볼륨을 정의하는 챔버 바디;
    상기 내부 볼륨의 상부 부분에 배치된 스퍼터링 타겟;
    상기 스퍼터링 타겟과 대향하여, 상기 내부 볼륨의 하부 부분에 배치된 기판 지지부; 및
    상기 스퍼터링 타겟과 상기 기판 지지부 사이에 배치된 콜리메이터
    를 포함하며,
    상기 콜리메이터는,
    링;
    상기 링을 둘러싸고, 내측 환상 벽을 갖는 바디 ― 상기 바디는 상기 챔버 바디에 커플링됨 ―; 및
    상기 내측 환상 벽으로부터 연장되고, 상기 콜리메이터의 중심 축에서 교차하는 복수의 스포크들
    을 포함하는,
    프로세스 챔버.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 콜리메이터의 상부 표면은, 약 25 mm 내지 약 75 mm의 제1 거리만큼, 상기 스퍼터링 타겟의 바닥 표면으로부터 이격되는,
    프로세스 챔버.
  14. 제12 항 또는 제13 항에 있어서,
    상기 콜리메이터의 하부 표면은, 약 255 mm 내지 약 335 mm의 제2 거리만큼, 상기 기판 지지부의 지지 표면으로부터 이격되는,
    프로세스 챔버.
  15. 제12 항 또는 제13 항에 있어서,
    상기 콜리메이터는,
    상기 복수의 스포크들에 대응하고, 상기 복수의 스포크들 내에 배치된 복수의 채널들을 더 포함하며,
    상기 복수의 채널들은 상기 바디 및 상기 링을 통해 연장되는,
    프로세스 챔버.
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