KR20230023774A - Pvd(physical vapor deposition)를 위한 다중-반경 마그네트론 및 그 사용 방법들 - Google Patents
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Abstract
기판을 프로세싱하기 위한 방법들 및 장치가 본원에서 제공된다. 실시예들에서, PVD 챔버에서 사용하기 위한 마그네트론 조립체는: 제1 측, 제1 측 맞은편의 제2 측 및 중앙 축을 갖는 베이스 플레이트; 베이스 플레이트에 회전 가능하게 커플링되는 자석 플레이트 ― 자석 플레이트는 오프셋 축을 중심으로 베이스 플레이트에 대해 회전함 ―; 오프셋 축으로부터 오프셋되게 자석 플레이트에 커플링되고, 중앙 축 및 오프셋 축을 중심으로 회전하도록 구성되는 자석 조립체; 중앙 축을 중심으로 자석 조립체를 회전시키도록 베이스 플레이트에 커플링되는 제1 모터; 및 자석 조립체의 각도 포지션을 제어하고 복수의 상이한 고정 반경들을 정의하는 복수의 고정 각도 포지션들 각각에 자석 조립체를 포지셔닝하도록 자석 플레이트에 커플링된 제2 모터를 포함한다.
Description
[0001]
본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 기판 프로세싱 장비에 관한 것이다.
[0002]
반도체 디바이스들은 일반적으로 디바이스 내에서 신호들의 전파를 용이하게 하기 위해 서로 상호 연결된 다양한 전도 층들을 갖는 집적 회로들로서 기판 상에서 제조된다. 일부 경우들에서, 디바이스들은 집적 회로들의 상이한 층들을 통해 연결들을 제공하는 비아들 또는 전기 연결들에 의해 상호 연결된다. 실리콘 재료로 형성된 비아들은 관통 실리콘 비아들 또는 TSV들이라 칭해진다. 회로들의 복잡성이 증가함에 따라, 반도체 구조들의 크기는 주어진 영역당 더 많은 구조들을 허용하기 위해 감소한다. 또한, 점점 더 많은 층들이 통합되어 집적 회로들의 밀도를 증가시킨다. 고밀도는 TSV들의 직경이 더 작아지도록 강제하는 동시에, 층들의 수의 증가는 TSV들의 깊이가 극적으로 증가할 것을 요구한다. 본 발명자들은 TSV들의 작은 직경 크기들 및 증가된 깊이로 인해, 구리 또는 탄탈륨과 같은 배리어 층 재료들이 PVD(physical vapor deposition) 챔버들에서 TSV들의 측들 및 바닥들 상에 균일하게 스퍼터링되지 않는다는 것을 발견하였다.
[0003]
따라서, 본 발명자들은 고종횡비 TSV 구조들 상에 재료들을 균일하게 증착하기 위해 개선된 PVD 챔버를 제공하였다.
[0004]
PVD 챔버에서 기판을 프로세싱하기 위한 방법들 및 장치가 본원에서 제공된다. 일부 실시예들에서, PVD 챔버에서 사용하기 위한 마그네트론 조립체는: 제1 측, 제1 측 맞은편의 제2 측 및 중앙 축을 갖는 베이스 플레이트; 베이스 플레이트의 제1 측에서 베이스 플레이트에 회전 가능하게 커플링되는 자석 플레이트 ― 자석 플레이트는 오프셋 축을 중심으로 베이스 플레이트에 대해 회전함 ―; 오프셋 축으로부터 오프셋되게 자석 플레이트에 커플링되고, 중앙 축 및 오프셋 축을 중심으로 회전하도록 구성되는 자석 조립체; 중앙 축을 중심으로 자석 조립체를 회전시키도록 베이스 플레이트에 커플링되는 제1 모터; 및 자석 조립체의 각도 포지션을 제어하고 복수의 상이한 고정 반경들을 정의하는 복수의 고정 각도 포지션들 각각에 자석 조립체를 포지셔닝하도록 자석 플레이트에 커플링된 제2 모터를 포함하고, 자석 조립체는 복수의 고정 반경들 각각에서 중앙 축을 중심으로 360도 회전하도록 구성된다.
[0005]
일부 실시예들에서, 기판 상에 금속 막을 증착하는 방법은, 타깃의 중앙 축에 대해 제1 고정 반경에서 PVD(physical vapor deposition) 챔버에 자석 조립체를 포지셔닝하는 단계; 제1 시간 기간 동안 제1 고정 반경에서 중앙 축에 대해 자석 조립체를 회전시키는 동안, PVD 챔버에서 타깃 맞은편에 배치된 기판 상에 금속 막을 증착하는 단계; 오프셋 축을 중심으로 자석 조립체를 회전시킴으로써 중앙 축에 대해 제2 고정 반경에서 자석 조립체를 포지셔닝하는 단계; 및 제2 시간 기간 동안 제2 고정 반경에서 중앙 축에 대해 자석 조립체를 회전시키는 동안, 기판 상에 금속 막을 증착하는 단계를 포함한다.
[0006]
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 방법을 수행하게 하는 컴퓨터 명령들을 저장하기 위한 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체가 개시되며, 이 방법은, 타깃의 중앙 축에 대해 제1 고정 반경에서 PVD(physical vapor deposition) 챔버에 자석 조립체를 포지셔닝하는 단계; 제1 시간 기간 동안 제1 고정 반경에서 중앙 축에 대해 자석 조립체를 회전시키는 동안, PVD 챔버에서 타깃 맞은편에 배치된 기판 상에 금속 막을 증착하는 단계; 오프셋 축을 중심으로 자석 조립체를 회전시킴으로써 중앙 축에 대해 제2 고정 반경에서 자석 조립체를 포지셔닝하는 단계; 및 제2 시간 기간 동안 제2 고정 반경에서 중앙 축에 대해 자석 조립체를 회전시키는 동안, 기판 상에 금속 막을 증착하는 단계를 포함한다.
[0007]
본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이 아래에서 설명된다.
[0008]
위에서 간략히 요약되고 아래에서 더 상세히 논의되는 본 개시내용의 실시예들은 첨부된 도면들에 묘사된 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 PVD 챔버의 개략적인 측면도를 묘사한다.
[0010] 도 2는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 마그네트론 조립체의 개략적인 단면도를 묘사한다.
[0011] 도 3a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 마그네트론 조립체의 개략적인 저면도를 묘사한다.
[0012] 도 3b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 마그네트론 조립체의 개략적인 저면도를 묘사한다.
[0013] 도 3c는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 마그네트론 조립체의 개략적인 저면도를 묘사한다.
[0014] 도 4는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 마그네트론 조립체의 개략적인 단면도를 묘사한다.
[0015] 도 5는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라, PVD 챔버에서 기판 상에 금속 막을 증착하는 방법의 흐름도를 묘사한다.
[0016] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 도면들은 실척대로 그려지지 않으며, 명확성을 위해 단순화될 수 있다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 특징들은 추가의 언급 없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있다.
[0009] 도 1은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 PVD 챔버의 개략적인 측면도를 묘사한다.
[0010] 도 2는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 마그네트론 조립체의 개략적인 단면도를 묘사한다.
[0011] 도 3a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 마그네트론 조립체의 개략적인 저면도를 묘사한다.
[0012] 도 3b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 마그네트론 조립체의 개략적인 저면도를 묘사한다.
[0013] 도 3c는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 마그네트론 조립체의 개략적인 저면도를 묘사한다.
[0014] 도 4는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 마그네트론 조립체의 개략적인 단면도를 묘사한다.
[0015] 도 5는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라, PVD 챔버에서 기판 상에 금속 막을 증착하는 방법의 흐름도를 묘사한다.
[0016] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 도면들은 실척대로 그려지지 않으며, 명확성을 위해 단순화될 수 있다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 특징들은 추가의 언급 없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있다.
[0017]
증가된 스텝 커버리지와 함께 고종횡비 구조 증착들을 갖는 TSV(through silicon via)들에 배리어 층을 형성하기 위한 방법들 및 장치가 본원에서 제공된다. 본원에서 제공되는 장치는, 강화된 막 균일성을 갖는 TSV 구조들 상의 강화된 PVD 구리 커버리지를 위한 부가적인 전자석 제어와 함께 더 작고 더 강한 자석 조립체를 갖는 마그네트론 조립체를 포함하는 물리적 증착 PVD 챔버를 포함한다. 본원에서 제공된 방법들과 함께 사용되는 자석 조립체는 유리하게는, 스텝 커버리지 성능을 더 양호하게 하는 높은 이온화 프랙션(high ionization fraction)을 생성한다. 마그네트론 조립체의 중앙 축으로부터 복수의 반경들로 포지셔닝된 자석 조립체를 사용하는 프로세스 레시피는 유리하게는, 스텝 커버리지 및 막 증착 레이트를 개선한다. 예컨대, 프로세스 레시피는 5개의 반경 프로세스 레시피를 포함할 수 있다. PVD 챔버는 또한 챔버 바디를 둘러싸는 하부 및 상부 전자석들 둘 모두를 포함할 수 있다. 부가적인 상부 전자석들은 일반적으로 챔버 실드들 상에서 손실되는 이온들을 기판 쪽으로 안내하여 기판 상에서 더 많은 이온들을 생성하고 더 양호한 NU%(nonuniformity percentage) 제어를 보조한다.
[0018]
고전적인 무어의 법칙 스케일링이 느려짐에 따라, 반도체 업계는 전력, 성능 및 비용의 개선들을 도모하기 위해 새로운 수직 스케일링 패러다임들을 모색하고 있다. TSV들은 통합 3D 패키징 인에이블러(Packaging enabler)이며 5x50um 내지 3x50 um의 TSV 종횡비들의 스케일링은 PVD 커버리지 및 TSV들 상에서 연속 배리어 및 시드 층들을 달성하는 PVD의 능력을 난제시한다. 더 작은 직경들 및 더 높은 종횡비들은 더 두꺼운 PVD 막들에 대한 필요성을 초래하며, 이는 비용을 증가시키고 대안적인 비-PVD 금속화 접근법들로부터의 경쟁을 허용한다. 본 원리들의 PVD 챔버는 차세대 TSV들에 대한 비용 효율적인 TSV 금속화를 가능하게 하고 3D 패키징의 더 큰 시장 채택을 가능하게 한다.
[0019]
일부 실시예들에서, PVD 챔버는 보다 균일한 증착들을 위해 RF 바이어스 전류 리턴을 위한 향상된 접지, 향상된 증착 제어를 갖는 증착 링, 및/또는 증가된 증착 레이트 및 커버리지를 위한 자석 조립체를 갖는 마그네트론 조립체를 포함한다. 일부 실시예들에서, PVD 챔버는 커버리지 및 증착 레이트를 개선하기 위한 더 높은 DC 전력, 일정한 높은 이온 에너지를 유지하기 위한 더 높은 RF 바이어스, 및/또는 타깃들이 침식될 때 안정적인 증착 레이트들을 가능하게 하기 위해 중앙 물 공급부를 갖는 마그네트론 조립체를 갖는 소스를 포함한다.
[0020]
도 1은 일부 실시예들에 따른 PVD 챔버(100)의 단면도이다. PVD 챔버(100)는 TSV들 등과 같은 반도체 구조들을 포함할 수 있는 기판(110) 상에 구리 및 다른 재료들의 증착을 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, PVD 챔버(100)는 약 30kW 내지 약 50kW의 DC 전력 및 대략 1.6kW 내지 2.8kW의 RF 바이어스 전력을 사용하여 초당 약 80옹스트롬 내지 약 135옹스트롬 이상의 증착 레이트를 제공하면서, 약 5% 미만의 시트 저항률 퍼센티지(Rs) NU%를 달성한다. PVD 챔버(100)는 내부에 배치된 프로세싱 볼륨(118)을 포함하는 챔버 바디(102), 및 마그네트론 조립체(104) 및 타깃(112)을 포함하는 소스(190)를 포함한다. 기판(110)은 기판 지지 페데스탈(106)에 의해 지지되는 ESC(electrostatic chuck)(108)를 포함하는 기판 지지 조립체(192) 상에 지지된다. 하나 이상의 가스들이 가스 소스(184)로부터 PVD 챔버(100)의 하부 부분으로 공급될 수 있다. 펌프(182)는 PVD 챔버(100)의 내부를 배기하고 PVD 챔버(100) 내부의 원하는 압력을 유지하는 것을 용이하게 하도록 PVD 챔버(100)에 연결된다.
[0021]
프로세싱 볼륨(118)의 최상부에는 백킹 플레이트(backing plate)(114)를 갖는 타깃(112)이 있다. 타깃(112)은 기판(110)을 향하는 스퍼터링 표면(156)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 타깃(112)은 구리, 티타늄, 탄탈륨, 텅스텐 등일 수 있다. DC 전원(128)은 프로세싱 동안 타깃(112)을 스퍼터링하기 위해 백킹 플레이트(114)를 통해 타깃(112)에 DC 전력을 제공한다. 배킹 플레이트(114)는 전도성 재료, 이를테면, 구리-아연, 구리-크롬, 또는 타깃(112)과 동일한 재료를 포함할 수 있어서, DC 전력이 배킹 플레이트(114)를 통해 타깃(112)에 커플링될 수 있다. 대안적으로, 배킹 플레이트(114)는 비-전도성일 수 있고, 그리고 전도성 엘리먼트들(미도시), 이를테면 전기 피드스루(electrical feedthrough)들 등을 포함할 수 있다. 배킹 플레이트(114)는 디스크 형상, 직사각형, 정사각형, 또는 PVD 챔버(100)에 의해 수용될 수 있는 임의의 다른 형상일 수 있다. 배킹 플레이트(114)는 타깃(112)의 전방 표면이 기판(110)(존재하는 경우)과 마주하도록 타깃(112)을 지지하도록 구성된다. 타깃(112)은 임의의 적합한 방식으로 배킹 플레이트(114)에 커플링될 수 있다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 타깃(112)은 배킹 플레이트(114)에 확산 본딩될 수 있다.
[0022]
마그네트론 조립체(104)는 중앙 축(154)을 중심으로 복수의 상이한 고정 반경들 또는 고정 포지션들에서 타깃(112) 위에서 이동하는 자석 조립체(136)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 자석 조립체(136)는 복수의 개별 자석들을 포함할 수 있다. 지지 장치(134)는 자석 조립체(136)를 지지하고 자석 조립체(136)가 중앙 축(154) 주위를 회전하는 것을 가능하게 한다. 일부 실시예들에서, 제1 모터(174)는 중앙 축(154)을 중심으로 자석 조립체(136)를 회전시키기 위해 지지 장치(134)에 커플링된다. 자석 조립체(136)는 복수의 상이한 고정 반경들 각각에 자석 조립체(136)를 포지셔닝하도록 자석 조립체(136)로부터 오프셋되고 중앙 축(154)으로부터 오프셋되는 오프셋 축(172)을 중심으로 회전할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제2 모터(178)는 중앙 축(154)에 대한 자석 조립체(136)의 방사상 포지션을 제어하기 위해 오프셋 축(172)을 중심으로 자석 조립체(136)를 회전시키도록 자석 조립체(136)에 커플링된다. 일부 실시예들에서, 자석 조립체(136)는 오프셋 축(172)을 중심으로 적어도 180도 회전하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 자석 조립체(136)는 복수의 상이한 고정 반경들 각각에 자석 조립체(136)를 포지셔닝하기 위해 오프셋 축(172)을 중심으로 0도 포지션으로부터 약 180도 회전하도록 구성된다. 0도 포지션은 자석 조립체(136)가 방사상 최내측 포지션 또는 방사상 최내측 반경에 있을 때와 대응할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제2 모터(178)는 제1 모터(174)와 독립적으로 자석 조립체(136)를 회전시키도록 구성된다.
[0023]
일부 실시예들에서, 자석 조립체와 중앙 축 사이의 거리 또는 반경이 일정하게 변하는 행성 모션(planetary motion)으로 자석 조립체를 회전시키도록 구성된 통상적인 마그네트론 조립체들과 달리, 마그네트론 조립체(104)는 중앙 축에 대해 특정 고정 반경(예컨대, 제1 고정 반경)으로 자석 조립체(136)를 포지셔닝하고 그 후 미리 결정된 시간 기간(예컨대, 제1 시간 기간)에 걸쳐 고정 반경에서 중앙 축(154)을 중심으로 자석 조립체(136)를 회전시키도록 구성된다. 자석 조립체(136)는 후속적으로 상이한 고정 반경(예컨대, 제2 고정 반경)에 포지셔닝되고, 그 후 후속 시간 기간(예컨대, 제2 시간 기간)에 걸쳐 상이한 고정 반경에서 중앙 축(154)을 중심으로 회전된다. 상이한 고정 반경을 설정하기 위한 자석 조립체(136)의 재포지셔닝 및 후속 시간 기간 동안 상이한 고정 반경에서의 자석 조립체(136)의 회전은 (예컨대, 선택적으로 제3 고정 반경, 제4 고정 반경, 제5 고정 반경 등을 제공하기 위해) 본 명세서에 개시된 바와 같이 반복될 수 있다.
[0024]
일부 실시예들에서, 자석 조립체(136)는 베이스 플레이트(202)의 중앙 축(154)을 중심으로 5개의 상이한 반경에서 회전하도록 구성되고 자석 플레이트(204)는 5개의 상이한 반경들 각각에 자석 조립체(136)를 포지셔닝하기 위해 오프셋 축(172)을 중심으로 회전하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 제1 고정 반경은 방사상 최내측 반경(예컨대, 최소 가능 반경)으로서 지칭될 수 있고, 제5 고정 반경은 최외곽 반경(예컨대, 최대 가능 반경)으로서 지칭될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 고정 반경은 약 1.5인치 내지 약 2.6인치이다. 일부 실시예들에서, 제2 고정 반경은 약 2.6인치 내지 약 3.5인치이다. 일부 실시예들에서, 제3 고정 반경은 약 3.5인치 내지 약 4.5인치이다. 일부 실시예들에서, 제4 고정 반경은 약 4.5인치 내지 약 5.5인치이다. 일부 실시예들에서, 제5 고정 반경은 약 5.9인치 내지 약 7.5인치이다.
[0025]
일부 실시예들에서, PVD 챔버(100)의 소스(190)인 소스(190)는 과열로 인한 타깃의 균열 및/또는 휨을 완화함으로써 타깃 수명을 최대화하도록 중심 냉각제 피드(132)를 사용하고 타깃의 수명에 걸쳐 증착 레이트를 감소시킨다. 일부 실시예들에서, 통상적으로 공급되는 냉각제 피드 구조들은 마그네트론 조립체(104)의 캐비티(194)의 한 측으로부터 냉각제를 공급한다. 그러나, 자석 조립체(136) 바로 아래에 있는 타깃(112)의 부분으로 유동하는 냉각제가 자석 조립체(136)에 의해 차단되기 때문에, 자석 조립체(136) 바로 아래의 타깃(112) 부분은 충분한 양의 냉각제를 수용하지 않는다. 그 결과, 마그네트론 조립체(104)가 회전함에 따라, 자석 조립체(136)가 이동하는 영역은 과도하게 뜨거워지고, 때로는 최대 400℃에 도달한다. 충분히 냉각된 타깃(112)의 부분들과 충분히 냉각되지 않은 부분들 사이에, 결과적인 온도 기울기가 형성된다. 온도 기울기는 타깃 균열 및/또는 휨으로 이어진다.
[0026]
타깃(112)을 약 200℃ 미만의 온도로 유지하기 위해, 타깃(112)의 중앙에(즉, 중앙 축(154)을 따라) 냉각제를 공급하는 중앙 냉각제 피드(132)가 있다. 중앙 냉각제 피드(132)는 중앙 축(154)을 따라 바디 부분(130)을 통해 연장된다. 중앙 냉각제 피드(132)는 매니폴드 부분(160)으로부터 바디 부분(130)을 통해 중앙 축(154)을 따라 연장되는 중앙 채널(158)을 포함한다. 냉각제 공급부(166)는, 중앙 냉각제 피드(132)를 통해 그리고 캐비티(194) 내로 냉각제를 공급하기 위해, 매니폴드 부분(160)의 유입구(168)에 유체 커플링된다. 중앙 냉각제 피드(132)는 (유동 라인들(170)에 의해 도시된 바와 같이) 타깃(112)의 중심에서 캐비티(194)로 냉각제를 공급하기 위해 중앙 축(154)을 따라 바디 부분(130)을 통해 연장된다. 결과로서, 유리하게, 냉각제의 더 균일한 유동이 달성되고, 그에 따라, 타깃(112)에 걸친 온도 기울기를 실질적으로 감소시키거나 제거하여, 타깃의 균열 및 휨을 감소시킨다. 중앙 냉각제 피드(132)를 통해 캐비티(194)에 진입한 후, 냉각제는 후속적으로 캐비티의 최상부에 배치된 유출구(미도시)에 형성된 개구(미도시)를 통해 캐비티(194) 밖으로 유동한다. 냉각제가 캐비티(194)를 통해 유동한 후에, 냉각제를 수용하기 위해, 리턴 라인(미도시)이 유출구에 커플링된다.
[0027]
RF 바이어스 전원(126)은 기판(110) 상에 음의 DC 바이어스를 유도하기 위해 기판 지지 조립체(192)에 커플링될 수 있다. 부가하여, 일부 실시예들에서, 음의 DC 셀프-바이어스가 프로세싱 동안 기판(110) 상에 형성될 수 있다. 예컨대, RF 바이어스 전원(126)에 의해 공급되는 RF 에너지는 약 2 MHz 내지 약 60 MHz의 주파수 범위에 있을 수 있거나, 또는 예컨대, 2 MHz, 2.2 MHz, 13.56 MHz, 또는 60 MHz와 같은 비-제한적인 주파수들이 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, RF 전력은 약 1.9kW 내지 약 3.0kW 범위에서 공급될 수 있다. 일부 실시예들에서, 공급되는 RF 전력은 자석 조립체(136)가 중앙 축(154)에 대해 포지셔닝되는 거리 또는 반경에 기초하여 변할 수 있다. 예컨대, 최외곽 반경에서, 공급되는 RF 바이어스 전력은 방사상 최내측 반경에서 공급되는 RF 바이어스 전력보다 클 수 있다. 일부 실시예들에서, 공급되는 RF 바이어스 전력은 자석 조립체(136)가 제1 고정 반경 및 제2 고정 반경에 있을 때 약 2.0MHz일 수 있다. 일부 실시예들에서, 공급되는 RF 바이어스 전력은 자석 조립체(136)가 제3 고정 반경, 제4 고정 반경 및 제5 고정 반경에 있을 때 약 2.2MHz일 수 있다.
[0028]
일부 실시예들에서, DC 전력은 약 30kW 내지 약 50kW의 범위에서 DC 전원(128)으로부터 타깃(112)에 공급될 수 있다. 일부 실시예들에서, DC 전원(128)은 대략 36kW 내지 대략 40kW 범위의 DC 전력을 제공할 수 있다. 다른 애플리케이션들에서, 기판 지지 조립체(192)는 접지될 수 있거나 또는 전기적 플로팅(floating) 상태로 남겨질 수 있다.
[0029]
PVD 챔버(100)는, PVD 챔버(100)의 프로세싱 볼륨(118)을 둘러싸고 프로세싱으로부터의 손상 및/또는 오염으로부터 다른 챔버 컴포넌트들을 보호하기 위해, 프로세스 키트 실드 또는 실드(152)를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 실드(152)는 RF 접지 리턴 경로를 제공하기 위해 챔버 바디에 대한 최상부 지점(196)에서 접지될 수 있다. 실드(152)는 하향으로 연장되고, 그리고 프로세싱 볼륨(118)을 대체로 둘러싸는 대체로 일정한 직경을 갖는 대체로 튜브형인 부분을 포함할 수 있다. 실드(152)는 ESC(108)의 최상부 표면(198) 아래로 하향으로 챔버 바디(102)의 벽들을 따라 연장되고 커버 링(122)에 도달할 때까지 상향으로 리턴한다(예컨대, 실드(152)의 바닥에 u-형상 부분을 형성함). 커버 링(122)은, 기판 지지 조립체(192)가 하부 로딩 포지션에 있을 때, 실드(152)의 상향으로 연장된 내측 부분 위에 놓이지만, 상부 증착 포지션에 있을 때, 증착 링(120)의 외측 주변부 상에 놓여서 스퍼터 증착으로부터 기판 지지 조립체(192)를 보호한다. 증착 링(120)은 기판 지지 페데스탈 및/또는 ESC(108)를 포함하는 기판 지지 조립체(192)의 에지들을 기판(110)의 에지 주위의 증착으로부터 보호하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 증착 링(120)은 증착 링(120)이 교체될 필요가 있기 전에 더 많은 증착물 축적(deposition buildup)을 허용하는 큰 증착 캐비티(186)를 갖는다.
[0030]
일부 실시예들에서, 하부 자석 조립체(142)는 ESC(108)와 타깃(112) 사이에 자기장을 선택적으로 제공하기 위해 PVD 챔버(100) 주위에 배치될 수 있다. 예컨대, 하부 자석 조립체(142)는 기판 지지 조립체(192)가 프로세싱 포지션에 있을 때 ESC(108) 바로 위의 구역에서 챔버 바디(102)의 외부 주위에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상부 자석 조립체(140)는 ESC(108)보다 타깃(112)에 더 근접하게(존재하는 경우, 하부 자석 조립체(142) 위) 챔버 바디(102) 주위 및 외부에 배치될 수 있다. 하부 자석 조립체(142) 및/또는 상부 자석 조립체(140)는 전자석일 수 있고, 그리고 전자석에 의해 생성되는 자기장의 크기를 제어하기 위한 전원(미도시)에 커플링될 수 있다. 전자석들은 이온 방향 및 에너지들의 제어를 허용하는 자기 B-필드들을 생성한다. 상부 자석 조립체(140)의 추가는 하부 자석 조립체(142) 단독보다 더 높은 정확도들로 이온 방향 및 에너지들의 제어를 허용한다. 더 높은 정확도들은 TSV 구조들의 스텝 커버리지(TSV들 내부의 증착)의 개선을 허용한다.
[0031]
하부 자석 조립체(142) 및/또는 상부 자석 조립체(140)는 전자석의 동작에 의해 생성되는 온도를 제어하기 위해 냉각제 소스(미도시)에 커플링될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상부 자석 조립체(140)에는 약 6.0 amps 내지 약 16.0 amps의 전류가 공급된다. 일부 실시예들에서, 하부 자석 조립체(142)에는 바닥 내측 자석(142C)에 대해 약 -18.0 amps 내지 약 18.0 amps가 공급된다. 일부 실시예들에서, 하부 자석 조립체(142)에는 최상부 내측 자석(142A) 및 최상부 외측 자석(142B)에 대해 약 -18.0 amps 내지 약 18.0 amps가 공급된다. 일부 실시예들에서, 바닥 외측 자석(142D)은 사용되지 않는다.
[0032]
RF 생성 플라즈마들을 사용하는 기판 프로세싱 시스템들은 전류를 공급한 RF 전원과 같은 소스로 역으로의 프로세싱 동안 생성된 RF 전류들에 대한 리턴 경로를 요구한다. 일부 경우들에서, 리턴 경로는 프로세싱 시스템의 플로어를 따라 기판 지지부(예컨대, ESC)를 통해 그리고 그 후 궁극적으로 프로세싱 시스템의 벽 및/또는 실드를 따라 소스로 역으로 이동하는 전류를 포함할 수 있다. 특정 프로세싱 조건들 하에서 동작할 때, 챔버 컴포넌트들 사이 이를테면, 기판 지지 조립체(192)(ESC(108) 및/또는 기판 지지 페데스탈(106)을 포함함)와 인접한 챔버 컴포넌트들 사이의 아킹 및/또는 스트레이 플라즈마(stray plasma)가 바람직하지 않게 발생하여, 챔버에 배치된 기판을 바람직하지 않게 추가로 오염시킬 수 있는 입자들의 생성 및/또는 컴포넌트 손상으로 이어질 수 있다. 프로세싱 볼륨(118) 내부에서, 프로세스 키트 및 실드(152)는 챔버 바디(102)에 접지되고 플라즈마 전류에 대한 메인 리턴을 제공한다. 일부 실시예들에서, PVD 챔버(100)는 기판 지지 조립체(192)(예컨대, ESC(108) 및/또는 기판 지지 페데스탈(106))를 실드(152)에 전기적으로 연결하는 하나 이상의 접지 루프들(124)을 포함할 수 있다.
[0033]
제어기(144)가 제공될 수 있고, PVD 챔버(100)의 다양한 컴포넌트들에 커플링되어 그의 다양한 컴포넌트들의 동작을 제어할 수 있다. 예컨대, 제어기(144)는 하부 자석 조립체(142) 및/또는 상부 자석 조립체(140)를 통한 전류의 흐름뿐만 아니라 프로세싱 동안 자석 조립체(136)의 포지션 및 회전 속도를 제어하도록 구성될 수 있다. 제어기(144)는 CPU(central processing unit)(146), 메모리(148), 및 지원 회로들(150)을 포함한다. 제어기(144)는 직접적으로, 또는 특정 프로세스 챔버 및/또는 지원 시스템 컴포넌트들과 연관된 컴퓨터들(또는 제어기들)을 통해, PVD 챔버(100)를 제어할 수 있다. 제어기(144)는 다양한 챔버들 및 서브-프로세서들을 제어하기 위해 산업 현장에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서 중 하나일 수 있다. 제어기(144)의 메모리 또는 컴퓨터 판독가능 매체(148)는, 쉽게 입수 가능한 메모리, 이를테면 RAM(random access memory), ROM(read only memory), 플로피 디스크, 하드 디스크, 광 저장 매체들(예컨대, 콤팩트 디스크 또는 디지털 비디오 디스크), 플래시 드라이브, 또는 로컬 또는 원격의 임의의 다른 형태의 디지털 저장소 중 하나 이상일 수 있다. 지원 회로들(150)은 통상적인 방식으로 프로세서를 지원하기 위해 CPU(146)에 커플링된다. 이들 회로들은 캐시, 전력 공급부들, 클록 회로들, 입력/출력 회로망, 및 서브시스템들 등을 포함한다. PVD 챔버(100) 및/또는 프로세스들을 제어하는 방법들은, 본원에서 설명되는 방식으로 PVD 챔버(100)의 동작을 제어하도록 실행 또는 인보크(invoke)될 수 있는 소프트웨어 루틴으로서 메모리(148)에 저장될 수 있다. 또한, 소프트웨어 루틴은 CPU(146)에 의해 제어되고 있는 하드웨어로부터 원격으로 위치된 제2 CPU(미도시)에 의해 저장 및/또는 실행될 수 있다.
[0034]
도 2는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라, 복수의 상이한 고정 반경들 중 최내측, 예컨대, 최소 고정 반경을 갖는 제1 고정 각도 포지션에서의 마그네트론 조립체(104)의 개략적인 단면도를 묘사한다. 제1 고정 반경(R1)은 자석 조립체(136)가 제1 고정 각도 포지션에 있을 때 중앙 축(154)과 자석 조립체(136)의 중심 사이의 거리로서 정의된다. 일부 실시예들에서, 제1 고정 반경(R1)은 약 1.5인치 내지 약 2.6인치이다.
[0035]
도 3a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 마그네트론 조립체(104)의 개략적인 저면도를 묘사한다. 도 3a는 제1 고정 각도 포지션으로부터 제2 고정 각도 포지션으로 회전된 자석 조립체(136)를 묘사한다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 제2 고정 각도 포지션은 도 2에 묘사된 바와 같이 제1 고정 반경(R1)에 대해 약 50 내지 약 70도만큼 오프셋 축(172)을 중심으로 자석 조립체(136)를 회전시킴으로써 설정될 수 있다. 제2 고정 반경(R2)은 자석 조립체(136)가 제2 고정 각도 포지션에 있을 때 중앙 축(154)과 자석 조립체(136)의 중심 사이의 거리로서 정의된다. 일부 실시예들에서, 제2 고정 반경(R2)은 약 1.5인치 내지 약 2.6인치이다.
[0036]
도 3b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 마그네트론 조립체(104)의 개략적인 저면도를 묘사한다. 도 3b는 제2 고정 각도 포지션으로부터 제3 고정 각도 포지션으로 회전된 자석 조립체(136)를 묘사한다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 제3 고정 각도 포지션은 도 2에 묘사된 바와 같이 제1 고정 반경(R1)에 대해 약 60 내지 약 80도만큼 오프셋 축(172)을 중심으로 자석 조립체(136)를 회전시킴으로써 설정될 수 있다. 제3 고정 반경(R3)은 자석 조립체(136)가 제3 고정 각도 포지션에 있을 때 중앙 축(154)과 자석 조립체(136)의 중심 사이의 거리로서 정의된다. 일부 실시예들에서, 제3 고정 반경(R3)은 약 3.1인치 내지 약 3.3인치이다.
[0037]
도 3c는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 마그네트론 조립체(104)의 개략적인 저면도를 묘사한다. 도 3a는 제3 고정 각도 포지션으로부터 제4 고정 각도 포지션으로 회전된 자석 조립체(136)를 묘사한다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 제4 고정 각도 포지션은 도 2에 묘사된 바와 같이 제1 고정 반경(R1)에 대해 오프셋 축(172)을 중심으로 약 80 내지 약 90도만큼 오프셋 축(172)을 중심으로 자석 조립체(136)를 회전시킴으로써 설정될 수 있다. 제4 고정 반경(R4)은 자석 조립체(136)가 제4 고정 각도 포지션에 있을 때 중앙 축(154)과 자석 조립체(136)의 중심 사이의 거리로서 정의된다. 일부 실시예들에서, 제4 고정 반경(R4)은 약 4.5인치 내지 약 5.5인치이다
[0038]
도 4는 도 2에 묘사된 바와 같은 제1 고정 반경(R1)에 대해 오프셋 축(172)을 중심으로 약 180도 회전된 자석 조립체(136)를 묘사한다. 도 4는 제5 고정 반경 또는 방사상 최외곽 포지션에 포지셔닝된 자석 조립체(136)를 도시하며, 여기서 제5 고정 반경(R5)은 약 5.9인치 내지 약 7.5인치이다. 자석 조립체(136)는 제2 고정 반경, 제3 고정 반경 및 제4 고정 반경에서 자석 조립체(136)를 포지셔닝하기 위해 오프셋 축(172)을 중심으로 회전될 수 있다.
[0039]
도 2를 다시 참조하면, 일부 실시예들에서, 마그네트론 조립체(104)의 지지 장치(134)는 제1 측(232) 및 제1 측 맞은편의 제2 측(234)을 갖는 베이스 플레이트(202)를 포함한다. 베이스 플레이트(202)는 타깃의 중앙 축(154)과 일치하는 중앙 축을 포함한다. 일부 실시예들에서, 베이스 플레이트(202)는 타깃(112)의 직경보다 큰 직경을 갖는다. 일부 실시예들에서, 베이스 플레이트(202)는 일반적으로 평평한 원형 플레이트이다. 일부 실시예들에서, 지지 장치(134)는 베이스 플레이트(202)의 제1 측(232) 상에서 베이스 플레이트(202)에 회전 가능하게 커플링된 자석 플레이트(204)를 포함한다. 오프셋 축(172)은 일반적으로 자석 플레이트(204) 상에 중앙에 위치된다. 일부 실시예들에서, 자석 플레이트(204)는 중앙 축(154) 위로 연장되지 않는다. 일부 실시예들에서, 중앙 축(154)과 오프셋 축(172) 사이의 거리(210)는 약 4.0인치 내지 약 5.0인치이다. 일부 실시예들에서, 오프셋 축(172)과 자석 조립체(136)의 중심 사이의 거리(250)는 약 2.0인치 내지 약 3.0인치이다.
[0040]
일부 실시예들에서, 마그네트론 조립체(104)는 중앙 축(154) 및 오프셋 축(172)을 중심으로 한 자석 조립체(136)의 회전을 용이하게 하기 위해 하나 이상의 기어들, 샤프트들 등을 하우징하는 기어박스(208)를 포함한다. 예컨대, 제1 모터(174)는 중앙 축(154)을 중심으로 베이스플레이트(202)(및 베이스플레이트(202)에 커플링된 자석 조립체(136))를 회전시키기 위해 샤프트(미도시)에 커플링될 수 있다. 제2 모터(178)는 오프셋 축(172)을 중심으로 자석 플레이트(204)(및 자석 플레이트(204)에 커플링된 자석 조립체(136))를 회전시키기 위해 샤프트(미도시)에 커플링될 수 있다. 제2 모터(178)는 자석 플레이트(204)를 회전시켜 자석 조립체(136)의 각도 포지션을 제어하고 복수의 상이한 고정 반경들을 정의하는 복수의 고정 각도 포지션들(예컨대, 제1 고정 각도 포지션, 제2 고정 각도 포지션 등) 각각에 자석 조립체(136)를 포지셔닝한다. 일단 자석 조립체(136)가 복수의 고정 각도 포지션들 각각에 포지셔닝되면, 제2 모터(178)는 자석 플레이트(204)의 회전을 중지하고 제1 모터(174)는 중앙 축(154)을 중심으로 베이스플레이트(202)를 계속 회전시켜서, 자석 조립체(136)가 복수의 상이한 고정 반경들 각각에서 중앙 축(154)을 중심으로 360도 회전하도록 구성되게 한다.
[0041]
일부 실시예들에서, 베이스 플레이트(202)는 포지션 센서를 위한 관통 구멍(218)을 포함한다. 블록(206)은 포지션 센서(216)를 지지하기 위해 베이스 플레이트(202)의 제2 측(234)에 장착될 수 있다. 일부 실시예들에서, 자석 플레이트(204)는 상부 플레이트(224)에 커플링된 하부 플레이트(220)를 포함한다. 하부 플레이트(220)는 자석 조립체(136)에 커플링되고 상부 플레이트(224)는 베이스 플레이트(202)에 커플링된다. 일부 실시예들에서, 상부 플레이트(224)는 하부 플레이트(220)보다 작게 크기가 정해지거나 하부 플레이트(220)의 상부 표면 상에 배치되거나 하부 플레이트(220)의 상부 표면 내부에 매립된 플래그(226)를 노출하기 위한 컷아웃(cutout)을 포함한다. 플래그(226)는 포지션 센서(216)와 플래그(226) 사이에 가시선이 있을 때 포지션 센서(216)를 트리거할 수 있는 임의의 컴포넌트 또는 재료일 수 있다. 예컨대, 도 2는 플래그(226)가 베이스 플레이트(202)의 관통 구멍(218)과 정렬되어, 자석 조립체가 복수의 상이한 고정 반경들 중 하나, 예컨대, 제1 고정 반경에 있음을 포지션 센서(216)에 트리거링하도록 포지셔닝된 자석 플레이트(204)를 묘사한다.
[0042]
일부 실시예들에서, 자석 조립체(136)는 자석 조립체가 제1 고정 반경에 배치될 때 오프셋 축(172)에 대해 포지션 센서(216)로부터 약 180도에 배치된다. 일부 실시예들에서, 자석 조립체(136)는 자석 조립체가 제5 고정 반경에 배치될 때 오프셋 축(172)에 대해 포지션 센서(216)로부터 약 0도에 배치된다.
[0043]
일부 실시예들에서, 제1 카운터웨이트(212)는 자석 플레이트(204) 및 자석 조립체(136)의 중량을 보상하기 위해 중앙 축(154)을 중심으로, 자석 플레이트(204) 맞은편에서 베이스 플레이트(202)에 커플링된다. 일부 실시예들에서, 제2 카운터웨이트(214)는 자석 조립체(136)의 중량을 보상하기 위해 오프셋 축(172)을 중심으로, 자석 조립체(136) 맞은편 측에서 자석 플레이트(204)에 커플링된다.
[0044]
도 5는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라, PVD 챔버에서 기판(예컨대, 기판(110)) 상에 금속 막을 증착하는 방법(500)의 흐름도를 묘사한다. 일부 실시예들에서, 금속은 구리, 티타늄, 탄탈륨, 텅스텐 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 방법(500)은 TSV(through silicon via)들 상에 금속 막을 증착하는 것을 포함한다. DC 전원(예컨대, DC 전원(128))은 기판 상에 재료를 증착하도록 타깃을 스퍼터링하기 위해 타깃에 DC 전력을 제공한다. 일부 실시예들에서, DC 전원은 약 30kW 내지 약 50kW의 DC 전력을 제공한다. 일부 실시예들에서, DC 전원은 약 35kW 내지 약 40kW의 DC 전력을 제공한다.
[0045]
502에서, 방법(500)은 오프셋 축(예컨대, 오프셋 축(172))을 중심으로 자석 조립체를 회전시킴으로써 타깃(예컨대, 타깃(112))의 중앙 축(예컨대, 중앙 축(154))에 대해 제1 고정 반경에서 PVD 챔버(예컨대, PVD 챔버(100))에 자석 조립체(예컨대, 자석 조립체(136))를 포지셔닝하는 것을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제1 고정 반경은 약 1.5인치 내지 약 2.6인치이다. 일부 실시예들에서, 제1 고정 반경은 약 2.3인치 내지 약 2.5인치이다.
[0046]
504에서, 방법(500)은 제1 기간에 걸쳐 제1 고정 반경에서 중앙 축에 대해 자석 조립체를 회전시키는 동안, PVD 챔버에서 타깃 맞은편에 배치된 기판 상에 금속 막을 증착하는 것을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제1 고정 반경에서 자석 조립체를 회전시키는 동안 기판 상으로의 금속 막의 증착의 레이트는 초당 약 85 내지 약 105 옹스트롬이다. 일부 실시예들에서, 제1 고정 반경에서 금속 막을 증착하는 동안 약 1.9kW 내지 약 2.1kW의 주파수에서 RF 바이어스 전력이 PVD 챔버의 기판 지지 조립체(예컨대, 기판 지지 조립체(192))에 인가된다.
[0047]
일부 실시예들에서, PVD 챔버의 챔버 바디 주위에 배치된 상부 자석 조립체(예컨대, 상부 자석 조립체(140))에는, 제1 고정 반경에서 금속 막을 증착하는 동안 약 11.0 amps 내지 약 15.0 amps의 전류가 공급된다. 일부 실시예들에서, 챔버 바디 주위에 배치된 하부 자석 조립체(예컨대, 하부 자석 조립체(142))는 최상부 내측 자석(예컨대, 최상부 내측 자석(A)), 최상부 외측 자석(예컨대, 최상부 외측 자석(B)) 및 바닥 내측 자석(예컨대, 바닥 내측 자석(C))을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 최상부 외측 자석, 최상부 내측 자석에는 제1 고정 반경에서 금속 막을 증착하는 동안 약 -7.0 amps 내지 약 -1.0 amps의 전류가 공급된다. 일부 실시예들에서, 바닥 내측 자석에는 제1 고정 반경에서 금속 막을 증착하는 동안 약 7.0 amps 내지 약 11.0 amps의 전류가 공급된다.
[0048]
506에서, 방법(500)은 오프셋 축을 중심으로 자석 조립체를 회전시킴으로써 중앙 축에 대해 제2 고정 반경에서 자석 조립체를 포지셔닝하는 것을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제2 고정 반경은 약 2.6인치 내지 약 3.5인치이다. 일부 실시예들에서, 제2 고정 반경은 약 3.1인치 내지 약 3.3인치이다.
[0049]
508에서, 방법(500)은 제2 시간 기간에 걸쳐 제2 고정 반경에서 중앙 축에 대해 자석 조립체를 회전시키는 동안, 기판 상에 금속 막을 증착하는 것을 포함한다. 제2 시간 기간은 제1 시간 기간과 동일하거나 제1 시간 기간과 상이할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제2 고정 반경에서 금속 막을 증착하는 동안 제2 고정 반경에서 자석 조립체를 회전시키는 동안 기판 상으로의 금속 막의 증착의 레이트는 초당 약 95 내지 약 115 옹스트롬이다. 일부 실시예들에서, 제2 고정 반경에서 금속 막을 증착하는 동안 약 1.9kW 내지 약 2.1kW의 주파수에서 RF 바이어스 전력이 PVD 챔버의 기판 지지 조립체에 인가된다.
[0050]
일부 실시예들에서, 상부 자석 조립체에는, 제2 고정 반경에서 금속 막을 증착하는 동안 약 13.0 amps 내지 약 17.0 amps의 전류가 공급된다. 일부 실시예들에서, 최상부 외측 자석 및 최상부 내측 자석에는, 제2 고정 반경에서 금속 막을 증착하는 동안 약 -8.0 amps 내지 약 -12.0 amps의 전류가 공급된다. 일부 실시예들에서, 바닥 내측 자석에는, 제2 고정 반경에서 금속 막을 증착하는 동안 약 8.0 amps 내지 약 12.0 amps의 전류가 공급된다.
[0051]
510에서, 방법(500)은 오프셋 축을 중심으로 자석 조립체를 회전시킴으로써 중앙 축에 대해 제3 고정 반경에서 자석 조립체를 포지셔닝하는 것을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제3 고정 반경은 약 3.5인치 내지 약 4.5인치이다. 일부 실시예들에서, 제3 고정 반경은 약 4.1인치 내지 약 4.3인치이다.
[0052]
512에서, 방법(500)은 제3 시간 기간에 걸쳐 제3 고정 반경에서 중앙 축에 대해 자석 조립체를 회전시키는 동안, 기판 상에 금속 막을 증착하는 것을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제3 시간 기간은 제1 시간 기간 또는 제2 시간 기간 중 적어도 하나와 유사하다. 일부 실시예들에서, 제3 시간 기간은 제1 시간 기간 및 제2 시간 기간 각각과 상이하다. 일부 실시예들에서, 제3 고정 반경에서 자석 조립체를 회전시키는 동안 기판 상으로의 금속 막의 증착의 레이트는 초당 약 75 내지 약 95 옹스트롬이다. 일부 실시예들에서, 제3 고정 반경에서 금속 막을 증착하는 동안 약 2.1 kW 내지 약 2.3kW의 주파수에서 RF 바이어스 전력이 PVD 챔버의 기판 지지 조립체에 인가된다.
[0053]
일부 실시예들에서, 상부 자석 조립체에는 제3 고정 반경에서 금속 막을 증착하는 동안 약 12.0 amps 내지 약 16.0 amps의 전류가 공급된다. 일부 실시예들에서, 최상부 외측 자석 및 최상부 내측 자석에는 제3 고정 반경에서 금속 막을 증착하는 동안 약 14.0 amps 내지 약 18.0 amps의 전류가 공급된다. 일부 실시예들에서, 바닥 내측 자석에는 제3 고정 반경에서 금속 막을 증착하는 동안 약 -14.0 amps 내지 약 -18.0 amps의 전류가 공급된다.
[0054]
514에서, 방법(500)은 오프셋 축을 중심으로 자석 조립체를 회전시킴으로써 중앙 축에 대해 제4 고정 반경에서 자석 조립체를 포지셔닝하는 것을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제4 고정 반경은 약 4.5인치 내지 약 5.5인치이다. 일부 실시예들에서, 제4 고정 반경은 약 4.9인치 내지 약 5.1인치이다.
[0055]
516에서, 방법(500)은 제4 시간 기간에 걸쳐 제4 고정 반경에서 중앙 축에 대해 자석 조립체를 회전시키는 동안, 기판 상에 금속 막을 증착하는 것을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제4 시간 기간은 제1 시간 기간, 제2 시간 기간 또는 제3 시간 기간 중 적어도 하나와 유사하다. 일부 실시예들에서, 제4 시간 기간은 제1 시간 기간, 제2 시간 기간 및 제3 시간 기간 각각과 상이하다. 일부 실시예들에서, 제4 고정 반경에서 자석 조립체를 회전시키는 동안 기판 상으로의 금속 막의 증착의 레이트는 초당 약 115 내지 약 135 옹스트롬이다. 일부 실시예들에서, 제4 고정 반경에서 금속 막을 증착하는 동안 약 2.1 kW 내지 약 2.3kW의 주파수에서 RF 바이어스 전력이 PVD 챔버의 기판 지지 조립체에 인가된다.
[0056]
일부 실시예들에서, 상부 자석 조립체에는 제4 고정 반경에서 금속 막을 증착하는 동안 약 10.0 amps 내지 약 14.0 amps의 전류가 공급된다. 일부 실시예들에서, 최상부 외측 자석 및 최상부 내측 자석에는 제4 고정 반경에서 금속 막을 증착하는 동안 약 14.0 amps 내지 약 18.0 amps의 전류가 공급된다. 일부 실시예들에서, 바닥 내측 자석에는 제4 고정 반경에서 금속 막을 증착하는 동안 약 -14.0 amps 내지 약 -18.0 amps의 전류가 공급된다.
[0057]
518에서, 방법(500)은 오프셋 축을 중심으로 자석 조립체를 회전시킴으로써 중앙 축에 대해 제5 고정 반경에서 자석 조립체를 포지셔닝하는 것을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제5 고정 반경은 약 5.9인치 내지 약 7.5인치이다. 일부 실시예들에서, 제5 고정 반경은 약 6.0인치 내지 약 6.7인치이다.
[0058]
520에서, 방법(500)은 제5 시간 기간에 걸쳐 제5 고정 반경에서 중앙 축에 대해 자석 조립체를 회전시키는 동안, 기판 상에 금속 막을 증착하는 것을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제5 시간 기간은 제1 시간 기간, 제2 시간 기간, 제3 시간 기간 또는 제4 시간 기간 중 적어도 하나와 유사하다. 일부 실시예들에서, 제5 시간 기간은 제1 시간 기간, 제2 시간 기간, 제3 시간 기간 또는 제4 시간 기간 각각과 상이하다. 일부 실시예들에서, 제5 고정 반경에서 자석 조립체를 회전시키는 동안 기판 상으로의 금속 막의 증착의 레이트는 초당 약 80 내지 약 100 옹스트롬이다. 일부 실시예들에서, 제5 고정 반경에서 금속 막을 증착하는 동안 약 2.1 kW 내지 약 2.3kW의 주파수에서 RF 바이어스 전력이 PVD 챔버의 기판 지지 조립체에 인가된다.
[0059]
일부 실시예들에서, 상부 자석 조립체에는 제5 고정 반경에서 금속 막을 증착하는 동안 약 5.0 amps 내지 약 9.0 amps의 전류가 공급된다. 일부 실시예들에서, 최상부 외측 자석 및 최상부 내측 자석에는 제5 고정 반경에서 금속 막을 증착하는 동안 약 10.0 amps 내지 약 14.0 amps의 전류가 공급된다. 일부 실시예들에서, 바닥 내측 자석에는 제5 고정 반경에서 금속 막을 증착하는 동안 약 -10.0 amps 내지 약 -14.0 amps의 전류가 공급된다.
[0060]
금속 막은 임의의 순서로 5개의 반경들에서 기판 상에 증착될 수 있다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 금속 막은 제1 고정 반경에서, 그 후 제2 고정 반경에서, 그 후 제3 고정 반경에서, 그 후 제4 고정 반경에서, 그 후 제5 고정 반경에서 기판 상에 증착된다. 일부 실시예들에서, 금속 막은 제5 고정 반경에서, 그 후 제4 고정 반경에서, 그 후 제3 고정 반경에서, 그 후 제2 고정 반경에서, 그 후 제1 고정 반경에서 기판 상에 증착된다. 일부 실시예들에서, 기판 상으로의 금속 막의 증착의 레이트는 자석 조립체가 제5 포지션에 있을 때보다 제1 고정 반경에 있을 때 더 크다.
[0061]
전술한 바가 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이, 본 개시내용의 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서 안출될 수 있다.
Claims (17)
- PVD 챔버에서 사용하기 위한 마그네트론 조립체로서,
제1 측, 상기 제1 측 맞은편의 제2 측 및 중앙 축을 갖는 베이스 플레이트;
상기 베이스 플레이트의 제1 측에서 상기 베이스 플레이트에 회전 가능하게 커플링되는 자석 플레이트 ― 상기 자석 플레이트는 오프셋 축을 중심으로 상기 베이스 플레이트에 대해 회전함 ―;
상기 오프셋 축으로부터 오프셋되게 상기 자석 플레이트에 커플링되고, 상기 중앙 축 및 상기 오프셋 축을 중심으로 회전하도록 구성되는 자석 조립체;
상기 중앙 축을 중심으로 상기 자석 조립체를 회전시키도록 상기 베이스 플레이트에 커플링되는 제1 모터; 및
상기 자석 조립체의 각도 포지션을 제어하고 복수의 상이한 고정 반경들을 정의하는 복수의 고정 각도 포지션들 각각에 상기 자석 조립체를 포지셔닝하도록 상기 자석 플레이트에 커플링된 제2 모터를 포함하고,
상기 자석 조립체는 상기 복수의 고정 반경들 각각에서 상기 중앙 축을 중심으로 360도 회전하도록 구성되는,
PVD 챔버에서 사용하기 위한 마그네트론 조립체. - 제1 항에 있어서,
상기 자석 조립체는 상기 복수의 상이한 고정 반경들 각각에 상기 자석 조립체를 포지셔닝하기 위해 상기 오프셋 축을 중심으로 0도 포지션으로부터 약 180도 회전하도록 구성되는,
PVD 챔버에서 사용하기 위한 마그네트론 조립체. - 제1 항에 있어서,
상기 중앙 축을 중심으로, 상기 자석 플레이트 맞은편에서 상기 베이스 플레이트에 커플링된 카운터웨이트(counterweight)를 더 포함하는,
PVD 챔버에서 사용하기 위한 마그네트론 조립체. - 제1 항에 있어서,
상기 오프셋 축을 중심으로, 상기 자석 조립체의 맞은편 측에서 상기 자석 플레이트에 커플링된 카운터웨이트를 더 포함하는,
PVD 챔버에서 사용하기 위한 마그네트론 조립체. - 제1 항에 있어서,
상기 자석 조립체가 상기 오프셋 축에 대해 포지션 센서로부터 약 180도에 배치될 때, 상기 자석 조립체는 상기 중앙 축에 대해 상기 자석 조립체의 방사상 최내측 포지션에 대응하는 제1 고정 반경에 배치되는,
PVD 챔버에서 사용하기 위한 마그네트론 조립체. - 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 상이한 고정 반경들은 약 1.5인치 내지 약 2.6인치의 제1 고정 반경, 약 2.6인치 내지 약 3.5인치의 제2 고정 반경, 약 3.5인치 내지 약 4.5인치의 제3 고정 반경, 약 4.5인치 내지 약 5.5인치의 제4 고정 반경 및 약 5.9인치 내지 약 7.5인치의 제5 고정 반경을 포함하는,
PVD 챔버에서 사용하기 위한 마그네트론 조립체. - 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중앙 축과 상기 오프셋 축 사이의 거리는 약 4.0인치 내지 약 5.0인치인,
PVD 챔버에서 사용하기 위한 마그네트론 조립체. - 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 오프셋 축과 상기 자석 조립체의 중심 사이의 거리는 약 2.0인치 내지 약 3.0인치인,
PVD 챔버에서 사용하기 위한 마그네트론 조립체. - 기판 상에 금속 막을 증착하는 방법으로서,
타깃의 중앙 축에 대해 제1 고정 반경에서 PVD(physical vapor deposition) 챔버에 자석 조립체를 포지셔닝하는 단계;
제1 시간 기간 동안 상기 제1 고정 반경에서 상기 중앙 축에 대해 상기 자석 조립체를 회전시키는 동안, 상기 PVD 챔버에서 상기 타깃 맞은편에 배치된 기판 상에 금속 막을 증착하는 단계;
오프셋 축을 중심으로 상기 자석 조립체를 회전시킴으로써 상기 중앙 축에 대해 제2 고정 반경에서 상기 자석 조립체를 포지셔닝하는 단계; 및
제2 시간 기간 동안 상기 제2 고정 반경에서 상기 중앙 축에 대해 상기 자석 조립체를 회전시키는 동안, 상기 기판 상에 금속 막을 증착하는 단계를 포함하는,
기판 상에 금속 막을 증착하는 방법. - 제9 항에 있어서,
상기 오프셋 축을 중심으로 상기 자석 조립체를 회전시킴으로써 상기 중앙 축에 대해 제3 고정 반경에서 상기 자석 조립체를 포지셔닝하는 단계;
제3 시간 기간 동안 상기 제3 고정 반경에서 상기 중앙 축에 대해 상기 자석 조립체를 회전시키는 동안, 상기 기판 상에 금속 막을 증착하는 단계;
상기 오프셋 축을 중심으로 상기 자석 조립체를 회전시킴으로써 상기 중앙 축에 대해 제4 고정 반경에서 상기 자석 조립체를 포지셔닝하는 단계;
제4 시간 기간 동안 상기 제4 고정 반경에서 상기 중앙 축에 대해 상기 자석 조립체를 회전시키는 동안, 상기 기판 상에 금속 막을 증착하는 단계;
상기 오프셋 축을 중심으로 상기 자석 조립체를 회전시킴으로써 상기 중앙 축에 대해 제5 고정 반경에서 상기 자석 조립체를 포지셔닝하는 단계; 및
제5 시간 기간 동안 상기 제5 고정 반경에서 상기 중앙 축에 대해 상기 자석 조립체를 회전시키는 동안, 상기 기판 상에 금속 막을 증착하는 단계를 더 포함하는,
기판 상에 금속 막을 증착하는 방법. - 제10 항에 있어서,
상기 금속 막은 상기 제1 고정 반경에서, 그 후 상기 제2 고정 반경에서, 그 후 상기 제3 고정 반경에서, 그 후 상기 제4 고정 반경에서, 그 후 상기 제5 고정 반경에서 상기 기판 상에 증착되는,
기판 상에 금속 막을 증착하는 방법. - 제10 항에 있어서,
상기 제1 고정 반경은 약 1.5인치 내지 약 2.6인치이고, 상기 제2 고정 반경은 약 2.6인치 내지 약 3.5인치이고, 상기 제3 고정 반경은 약 3.5인치 내지 약 4.5인치이고, 상기 제4 고정 반경은 약 4.5인치 내지 약 5.5인치이고, 상기 제5 고정 반경은 약 5.9인치 내지 약 7.5인치인,
기판 상에 금속 막을 증착하는 방법. - 제9 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 고정 반경에서 금속 막을 증착하는 동안, 약 2.0kW 내지 약 2.2kW의 주파수의 RF 바이어스 전력을 상기 PVD 챔버의 기판 지지 조립체에 인가하는 단계를 더 포함하는,
기판 상에 금속 막을 증착하는 방법. - 제9 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 고정 반경 및 상기 제2 고정 반경에서 금속 막을 증착하는 동안, 약 6.0 amps 내지 약 16.0 amps의 전류를 상기 PVD 챔버의 챔버 바디 주위에 배치된 상부 자석 조립체에 공급하는 단계를 더 포함하는,
기판 상에 금속 막을 증착하는 방법. - 컴퓨터 명령들을 저장하기 위한 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서,
상기 컴퓨터 명령들은, 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 제9 항 내지 제12 항 중 어느 한 항의 방법을 수행하게 하는,
비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체. - 제15 항에 있어서,
상기 제1 고정 반경에서 금속 막을 증착하는 동안, 약 2.0kW 내지 약 2.2kW의 주파수의 RF 바이어스 전력을 상기 PVD 챔버의 기판 지지 조립체에 인가하는 단계를 더 포함하는,
비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체. - 제15 항에 있어서,
상기 제1 고정 반경 및 상기 제2 고정 반경에서 금속 막을 증착하는 동안, 약 6.0 amps 내지 약 16.0 amps의 전류를 상기 PVD 챔버의 챔버 바디 주위에 배치된 상부 자석 조립체에 공급하는 단계를 더 포함하는,
비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
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