KR20230037481A - 기판을 프로세싱하기 위한 방법들 및 장치 - Google Patents

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루이스 위안 체 로
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Abstract

기판을 프로세싱하기 위한 방법들 및 장치가 본원에서 제공된다. 예컨대, 이 방법은, 프로세스 챔버의 프로세싱 볼륨 내의 제1 압력에서 플라즈마를 점화시키는 단계; 플라즈마를 유지하면서 제1 시간 프레임 내에 제1 압력을 제2 압력으로 감소시키면서, 프로세싱 볼륨 내에 배치된 타겟으로부터의 스퍼터 재료를 증착하는 단계; 플라즈마를 유지하면서 제1 시간 프레임 미만의 제2 시간 프레임 내에 제2 압력을 제3 압력으로 감소시키면서 타겟으로부터의 스퍼터 재료를 계속 증착하는 단계; 및 플라즈마를 유지하면서 제2 시간 프레임 이상인 제3 시간 프레임 동안 제3 압력을 유지하면서 타겟으로부터의 스퍼터 재료를 계속 증착하는 단계를 포함한다.

Description

기판을 프로세싱하기 위한 방법들 및 장치
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 기판을 프로세싱하기 위한 방법들 및 장치에 관한 것으로, 특히, 기판 상의 금속 증착을 위해 구성된 방법들 및 장치에 관한 것이다.
[0002] 기판(예컨대, 칩) 제조를 위해 구성된 증착 챔버들이 알려져 있다. 기판 제조 동안, 하나 이상의 피처들(예컨대, 트렌치들, 비아들 및 다른 유사한 구조들)이 기판 상에 형성될 수 있다. 기판들 상에 형성되는 트렌치들 및 비아 구조들이 더 작아짐에 따라, 금속 증착 상호연결 프로세스들 및/또는 갭 충전(gap fill) 솔루션들은 극복하기에 점점 더 난제가 되고 있다. 그러한 난제들을 극복하기 위해, 종래의 방법들 및 장치는 기판 상의 (예컨대, 핀치-오프(pinch-off) 전의) 금속 증착량을 감소시키기 위해 비교적 짧은 금속 증착 시간을 사용한다. 본 발명자들은, 그 비교적 짧은 금속 증착 시간의 시작 시에, 구조의 입구에 오버행(overhang)을 생성할 스캐터링(scattering)으로 인해 뉴트럴(neutral)들이 요구되지 않는다는 것을 관찰하였다. 기판 상의(예컨대, 트렌치들 및 구조들 위의) 적절한 금속 증착 커버리지를 보장하기 위해, 더 방향성 있는 증착, 및 이에 따라 구조 내의 더 양호한 최하부 커버리지를 가능하게 할, 더 많은 이온들 또는 높은 이온화 비율들이 요구된다.
[0003] 기판을 프로세싱하기 위한 방법들 및 장치가 본원에서 제공된다. 일부 실시예들에서, 기판을 프로세싱하기 위한 방법은, 프로세스 챔버의 프로세싱 볼륨 내의 제1 압력에서 플라즈마를 점화시키는 단계; 플라즈마를 유지하면서 제1 시간 프레임 내에 제1 압력을 제2 압력으로 감소시키면서, 프로세싱 볼륨 내에 배치된 타겟으로부터의 스퍼터 재료를 증착하는 단계; 플라즈마를 유지하면서 제1 시간 프레임 미만인 제2 시간 프레임 내에 제2 압력을 제3 압력으로 감소시키면서 타겟으로부터의 스퍼터 재료를 계속 증착하는 단계; 및 플라즈마를 유지하면서 제2 시간 프레임 이상인 제3 시간 프레임 동안 제3 압력을 유지하면서 타겟으로부터의 스퍼터 재료를 계속 증착하는 단계를 포함한다.
[0004] 적어도 일부 실시예들에서, 프로세서에 의해 실행될 때, 기판을 프로세싱하기 위한 방법이 수행되게 하는 명령들이 저장된 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공된다. 이 방법은, 프로세스 챔버의 프로세싱 볼륨 내의 제1 압력에서 플라즈마를 점화시키는 단계; 플라즈마를 유지하면서 제1 시간 프레임 내에 제1 압력을 제2 압력으로 감소시키면서, 프로세싱 볼륨 내에 배치된 타겟으로부터의 스퍼터 재료를 증착하는 단계; 플라즈마를 유지하면서 제1 시간 프레임 미만인 제2 시간 프레임 내에 제2 압력을 제3 압력으로 감소시키면서 타겟으로부터의 스퍼터 재료를 계속 증착하는 단계; 및 플라즈마를 유지하면서 제2 시간 프레임 이상인 제3 시간 프레임 동안 제3 압력을 유지하면서 타겟으로부터의 스퍼터 재료를 계속 증착하는 단계를 포함한다.
[0005] 적어도 일부 실시예들에서, 기판을 프로세싱하기 위한 프로세싱 챔버는, 가스 소스로부터의 프로세스 가스를 수용하도록 구성된 가스 유입구; 프로세싱 챔버의 프로세스 볼륨 내에 배치된 타겟에 전력을 공급하도록 구성된 전원; 프로세스 볼륨으로부터 프로세스 가스를 제거하도록 구성된 펌프; 및 제어기를 포함하며, 이 제어기는, 프로세스 챔버의 프로세싱 볼륨 내의 제1 압력에서 플라즈마를 점화시키도록; 플라즈마를 유지하면서 제1 시간 프레임 내에 제1 압력을 제2 압력으로 감소시키면서 프로세싱 볼륨 내에 배치된 타겟으로부터의 스퍼터 재료를 증착하도록; 플라즈마를 유지하면서 제1 시간 프레임 미만인 제2 시간 프레임 내에 제2 압력을 제3 압력으로 감소시키면서 타겟으로부터의 스퍼터 재료를 계속 증착하도록; 그리고 플라즈마를 유지하면서 제2 시간 프레임 이상인 제3 시간 프레임 동안 제3 압력을 유지하면서 타겟으로부터의 스퍼터 재료를 계속 증착하도록 구성된다.
[0006] 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이 아래에서 설명된다.
[0007] 위에서 간략히 요약되고 아래에서 더 상세히 논의되는 본 개시내용의 실시예들은 첨부된 도면들에 도시된 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.
[0008] 도 1은 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 프로세싱 챔버의 개략적인 단면도이다.
[0009] 도 2는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른, 기판을 프로세싱하기 위한 방법의 흐름도이다.
[0010] 이해를 용이하게 하기 위해, 가능한 경우, 도면들에 공통된 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 동일한 참조 부호들이 사용되었다. 도면들은 실척대로 도시되지 않으며, 명확성을 위해 간략화될 수 있다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 특징들이 추가의 언급 없이 다른 실시예들에 유리하게 포함될 수 있다.
[0011] 기판을 프로세싱하기 위한 방법들 및 장치의 실시예들이 본원에서 제공된다. 예컨대, 본원에서 설명되는 기판을 프로세싱(예컨대, 금속 증착)하기 위한 방법은, 프로세싱 챔버 내의 압력을 낮은 정상 상태 압력으로 신속하게 감소시키기 위해, 하나 이상의 펌프들을 사용하는 단계를 포함한다. 그렇게 함으로써, 뉴트럴들 및 스캐터링이 상당히 감소되고, 이온화 비율이 증가되며, 그에 따라, 기판 상의(예컨대, 트렌치들 및 비아들에서의) 개선된 금속 증착 커버리지를 초래한다.
[0012] 도 1은 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 프로세싱 챔버(100)의 개략적인 단면도이다. 프로세싱 챔버(100)는 하나 또는 그 초과의 증착 챔버들, 이를테면, 물리 기상 증착 챔버(PVD), 화학 기상 증착 챔버(CVD), 원자 층 증착 챔버(ALD), 또는 다른 타입의 증착 챔버일 수 있다. 예시된 실시예에서, 예컨대, 프로세싱 챔버(100)는 PVD 프로세싱 챔버이다. 적합한 PVD 챔버들의 예들은, 캘리포니아, 산타클라라의 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드로부터 모두 상업적으로 입수가능한 ALPS® Plus, SIP ENCORE®, ENCORE 3®, ACCESS® 2, 및 ACCESS® 3 PVD 프로세싱 챔버들을 포함한다. 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 또는 다른 제조자들로부터의 다른 프로세싱 챔버들이 또한, 본원에 개시된 본 발명의 방법들 및 장치로부터 이익을 얻을 수 있다.
[0013] 프로세싱 챔버(100)(예컨대, 플라즈마 챔버)는 기판(104)을 상부에 수용하기 위한 기판 지지 페디스털(102), 및 스퍼터링 소스, 이를테면, 타겟(106)을 포함한다. 기판 지지 페디스털(102)은, 챔버 벽(도시된 바와 같음) 또는 접지된 차폐부일 수 있는 챔버 벽(108)(예컨대, 접지된 알루미늄 챔버 벽) 내에 위치될 수 있다. 도 1에서, 타겟(106) 위의 프로세싱 챔버(100)의 적어도 일부 부분들을 커버하는 접지 차폐부(140)가 도시된다. 일부 실시예들에서, 접지 차폐부(140)는 페디스털(102)을 또한 둘러싸도록 타겟 아래로 연장될 수 있다.
[0014] 프로세싱 챔버는 RF 및 DC 에너지를 타겟(106)에 커플링시키기 위한 피드 구조(110)를 포함한다. 피드 구조는, 예컨대 본원에서 설명되는 바와 같이, RF 에너지 및 선택적으로는 DC 에너지를 타겟에, 또는 타겟을 포함하는 어셈블리에 커플링하기 위한 장치이다. 피드 구조(110)는 바디(112)를 포함하며, 그 바디(112)는 제1 단부(114), 및 제1 단부(114)에 대향하는 제2 단부(116)를 갖는다. 일부 실시예들에서, 바디(112)는 제1 단부(114)로부터 제2 단부(116)까지 바디(112)를 관통해 배치된 중앙 개구(115)를 더 포함한다.
[0015] 피드 구조(110)의 제1 단부(114)는 타겟(106)에 RF 및 DC 에너지를 제공하기 위해 각각 활용될 수 있는 RF 전원(118) 및 선택적으로 DC 전원(120)에 커플링될 수 있다. 예컨대, DC 전원(120)은 타겟(106)에 네거티브 전압 또는 바이어스를 인가하기 위해 활용될 수 있다. 일부 실시예들에서, RF 전원(118)에 의해 공급되는 RF 에너지는 주파수가 약 2 MHz 내지 약 60 MHz의 범위일 수 있거나, 또는 예컨대, 2 MHz, 13.56 MHz, 27.12 MHz, 또는 60 MHz와 같은 비-제한적인 주파수들이 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 전술한 주파수들로 RF 에너지를 제공하기 위해 복수의(즉, 2개 이상의) RF 전원들이 제공될 수 있다. 피드 구조(110)는 RF 전원(118) 및 DC 전원(120)으로부터 RF 및 DC 에너지를 전도하기에 적합한 전도성 재료들로 제작될 수 있다. 선택적으로, DC 전원(120)은 (도 1에서 환영으로 도시된 바와 같이) 피드 구조(110)를 통하지 않고 타겟에 대안적으로 커플링될 수 있다.
[0016] 피드 구조(110)는 피드 구조(110)의 둘레 주위로 각각의 RF 및 DC 에너지의 실질적으로 균일한 분배를 가능하게 하는 적절한 길이를 가질 수 있다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 피드 구조(110)는 약 0.75 내지 약 12 인치, 또는 약 3.26 인치의 길이를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 바디(112)가 중앙 개구를 갖지 않는 경우, 피드 구조(110)는 약 0.5 내지 약 12 인치의 길이를 가질 수 있다.
[0017] 바디(112)의 제2 단부(116)는 소스 분배 플레이트(122)에 커플링된다. 소스 분배 플레이트는 소스 분배 플레이트(122)를 관통해 배치되고 바디(112)의 중앙 개구(115)와 정렬되는 홀(124)을 포함한다. 소스 분배 플레이트(122)는 피드 구조(110)로부터 RF 및 DC 에너지를 전도하기에 적합한 전도성 재료들로 제작될 수 있다.
[0018] 소스 분배 플레이트(122)는 전도성 부재(125)를 통해 타겟(106)에 커플링될 수 있다. 전도성 부재(125)는 소스 분배 플레이트(122)의 주변 에지 근처에서 소스 분배 플레이트(122)의 타겟-대면 표면(128)에 커플링된 제1 단부(126)를 갖는 튜브형 부재일 수 있다. 전도성 부재(125)는 타겟(106)의 주변 에지 근처에서 타겟(106)의 소스 분배 플레이트-대면 표면(132)(또는 타겟(106)의 배킹 플레이트(146))에 커플링된 제2 단부(130)를 더 포함한다.
[0019] 전도성 부재(125)의 내측-대면 벽들, 소스 분배 플레이트(122)의 타겟-대면 표면(128), 및 타겟(106)의 소스 분배 플레이트-대면 표면(132)에 의해 공동(134)이 한정될 수 있다. 공동(134)은 소스 분배 플레이트(122)의 홀(124)을 통해 바디(112)의 중앙 개구(115)에 유동적으로 커플링된다. 바디(112)의 공동(134) 및 중앙 개구(115)는, 도 1에 예시되고 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이, 회전가능 마그네트론 조립체(136)의 하나 이상의 부분들을 적어도 부분적으로 하우징하는 데 활용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 공동은 물(H2O) 등과 같은 냉각 유체로 적어도 부분적으로 충전될 수 있다.
[0020] 접지 차폐부(140)는 프로세스 챔버(100)의 덮개의 외측 표면들을 커버하도록 제공될 수 있다. 접지 차폐부(140)는, 예컨대 챔버 바디의 접지 연결을 통해 접지에 커플링될 수 있다. 접지 차폐부(140)는, 피드 구조(110)가 소스 분배 플레이트(122)에 커플링되도록 접지 차폐부(140)를 통과할 수 있게 하는 중앙 개구를 갖는다. 접지 차폐부(140)는 임의의 적절한 전도성 재료, 이를테면 알루미늄, 구리 등을 포함할 수 있다. RF 및 DC 에너지가 접지에 직접적으로 라우팅되는 것을 방지하기 위해, 접지 차폐부(140)와 소스 분배 플레이트(122), 전도성 부재(125) 및 타겟(106)(및/또는 백킹 플레이트(146))의 외측 표면들 사이에 절연 갭(139)이 제공된다. 절연성 갭은 공기, 또는 일부 다른 적합한 유전체 재료, 이를테면 세라믹, 플라스틱 등으로 충전될 수 있다.
[0021] 일부 실시예들에서, 접지 칼라(141)가 피드 구조(110)의 하부 부분 및 바디(112) 주위에 배치될 수 있다. 접지 칼라(141)는 접지 차폐부(140)에 커플링되고, 접지 차폐부(140)의 일체형 부분이거나, 또는 피드 구조(110)의 접지를 제공하기 위해 접지 차폐부에 커플링된 별개의 부분일 수 있다. 접지 칼라(141)는 적절한 전도성 재료, 이를테면 알루미늄 또는 구리로 제조될 수 있다. 일부 실시예들에서, 접지 칼라(141)의 내경과 피드 구조(110)의 바디(112)의 외경 사이에 배치된 갭은 최소로 유지될 수 있고, 겨우 전기적 격리를 제공할 정도일 수 있다. 갭은 플라스틱 또는 세라믹과 같은 격리 재료로 충전될 수 있거나 또는 에어 갭일 수 있다. 접지 칼라(141)는 RF 피드와 바디(112) 사이의 크로스토크를 방지하고, 그에 의해, 플라즈마 및 프로세싱 균일성을 개선한다.
[0022] 격리기 플레이트(138)는 RF 및 DC 에너지가 접지로 직접 라우팅되는 것을 방지하기 위해 소스 분배 플레이트(122)와 접지 차폐부(140) 사이에 배치될 수 있다. 격리기 플레이트(138)는, 피드 구조(110)가 격리기 플레이트(138)를 통과하여 소스 분배 플레이트(122)에 커플링될 수 있게 하는 중앙 개구를 갖는다. 격리기 플레이트(138)는 적절한 유전체 재료, 이를테면 세라믹, 플라스틱 등을 포함할 수 있다. 대안적으로, 격리기 플레이트(138) 대신에 에어 갭이 제공될 수 있다. 격리기 플레이트 대신에 에어 갭이 제공되는 실시예들에서, 접지 차폐부(140)는 접지 차폐부(140) 상에 놓이는 임의의 컴포넌트들을 지지할 정도로 구조적으로 견고할 수 있다.
[0023] 타겟(106)은 유전체 격리기(144)를 통해 어댑터(142)(예컨대, 접지된 전도성 알루미늄 어댑터) 상에 지지될 수 있다. 타겟(106)은 스퍼터링 동안 기판(104) 상에 증착될 재료, 이를테면 금속 또는 금속 옥사이드를 포함한다. 예컨대, 적어도 일부 실시예들에서, 타겟(106)은 코발트, 구리, 망간, 탄탈럼, 티타늄, 텅스텐, 또는 이들의 합금들 중 적어도 하나로 제조될 수 있다.
[0024] 배킹 플레이트(146)는 타겟(106)의 소스 분배 플레이트-대면 표면(132)에 커플링될 수 있다. 배킹 플레이트(146)는 전도성 재료, 이를테면 구리-아연, 구리-크롬, 또는 타겟과 동일한 재료를 포함할 수 있어서, RF 및 DC 전력이 배킹 플레이트(146)를 통해 타겟(106)에 커플링될 수 있다. 대안적으로, 백킹 플레이트(146)는 비-전도성일 수 있고, 타겟(106)의 소스 분배 플레이트-대면 표면(132)을 전도성 부재(125)의 제2 단부(130)에 커플링하기 위한 전기 피드스루들 등과 같은 전도성 엘리먼트들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 예컨대, 타겟(106)의 구조적 안정성을 개선하기 위해, 배킹 플레이트(146)가 포함될 수 있다.
[0025] 적어도 일부 실시예들에서, 기판(104)의 타겟 대면 표면으로 스퍼터 재료를 지향시키는 것을 가능하게 하기 위해, 콜리메이터(collimator)(173)(예컨대, 환영으로 도시된 바이어스가능 콜리메이터)가 타겟(106)과 기판(104) 사이에 제공될 수 있다. 콜리메이터(173)는, 스퍼터 재료가 기판(104)에 도달하기 위해 통과할 수 있는 하나 이상의 개구들을 갖는 물리적 구조, 이를테면 슈라우드(shroud), 디스크, 복수의 배플(baffle)들 등이다.
[0026] 기판 지지 페디스털(102)은 타겟(106)의 주 표면과 마주보는 재료 수용 표면을 갖고, 타겟(106)의 주 표면에 대향하는 평면 포지션에서 스퍼터 코팅될 기판(104)을 지지한다. 기판 지지 페디스털(102)은 프로세싱 챔버(100)의 프로세스 볼륨(148)에서 기판(104)을 지지할 수 있다. 프로세스 볼륨(148)은, 프로세싱 동안 기판 지지 페디스털(102) 위의(예컨대, 프로세싱 포지션에 있을 때 기판 지지 페디스털(102)과 타겟(106) 사이의) 구역으로서 한정된다.
[0027] 일부 실시예들에서, 기판 지지 페디스털(102)은, 기판이(104), 프로세싱 챔버(100)의 하부 부분에서 로드 락 밸브(도시되지 않음)를 통해 기판 지지 페디스털(102) 상으로 이송되고 그 후에 증착 또는 프로세싱 포지션으로 상승될 수 있도록 최하부 챔버 벽(152)에 연결된 벨로우즈(150)를 통해 수직으로 이동 가능할 수 있다. 하나 이상의 프로세스 가스들이 가스 소스(154)로부터 질량 유동 제어기(156)를 지나서 가스 유입구(153)를 통해 프로세싱 챔버(100)의 하부 부분 내로 공급될 수 있다. 예컨대, 적어도 일부 실시예들에서, 프로세스 가스는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 크립톤(Kr), 네온(Ne), 라돈(Rn), 크세논(Xe)과 같은 하나 이상의 희가스들일 수 있거나, 하나 이상의 다른 비-반응성 가스들일 수 있다. 예컨대, 적어도 일부 실시예들에서, 프로세스 가스는 Ar일 수 있다.
[0028] 프로세싱 챔버(100)의 내부로부터 프로세스 가스를 배기시키고 프로세싱 챔버(100) 내부의 원하는 압력을 유지하는 것을 가능하게 하기 위해, 배기 포트(158)가 밸브(160)를 통해 하나 이상의 적절한 펌프들(171)에 제공 및 커플링될 수 있다. 예컨대, 적어도 일부 실시예들에서, 펌프(171)는 극저온 펌프, 이를테면 스퍼터 펌프일 수 있다. 펌프(171)는 관통 홀들(미도시)을 갖는 열 싱크 플레이트를 가질 수 있다. 펌프(171)는 프로세싱 시퀀스 전체에 걸쳐 최적의 압력을 유지하도록 크기가 설정된다. 적어도 일부 실시예들에서, 펌프(171)는, 가스 유동 이벤트들 동안 과도 챔버 압력 및 동작 챔버 압력을 감소시키기 위해 비교적 높은 펌핑 용량을 갖는 극저온 펌프들을 포함할 수 있다.
[0029] RF 바이어스 전원(162)은 기판(104) 상에 음의 DC 바이어스를 유도하기 위해 기판 지지 페디스털(102)에 커플링될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 프로세싱 동안 기판(104) 상에 음의 DC 셀프-바이어스가 형성될 수 있다. 예컨대, RF 바이어스 전원(162)에 의해 공급되는 RF 전력은 주파수가 약 2 MHz 내지 약 60 MHz의 범위일 수 있는데, 예컨대, 2 MHz, 13.56 MHz, 또는 60 MHz와 같은 비-제한적인 주파수들이 사용될 수 있다. 다른 애플리케이션들에서, 기판 지지 페디스털(102)은 접지될 수 있거나 또는 전기적으로 플로팅(floating)된 상태로 남겨질 수 있다. 예컨대, RF 바이어스 전력이 요구되지 않을 수 있는 애플리케이션들의 경우, 기판(104) 상의 전압을 조정하기 위해, 커패시턴스 튜너(164)가 기판 지지 페디스털에 커플링될 수 있다.
[0030] 회전 가능한 마그네트론 조립체(136)는 타겟(106)의 후방 표면(예컨대, 소스 분배 플레이트-대면 표면(132))에 근접하게 포지셔닝될 수 있다. 회전 가능한 마그네트론 조립체(136)는 베이스 플레이트(168)에 의해 지지되는 복수의 자석들(166)을 포함한다. 베이스 플레이트(168)는 기판(104) 및 프로세싱 챔버(100)의 중심 축과 일치하는 회전 샤프트(170)에 연결된다. 회전 가능한 마그네트론 조립체(136)의 회전을 구동하기 위해 회전 샤프트(170)의 상단부에 모터(172)가 커플링될 수 있다. 자석들(166)은, 전자들을 포획하고 국부적인 플라즈마 밀도를 증가시키기 위해, 타겟(106)의 표면에 일반적으로 평행하고 그에 근접한 자기장을 프로세싱 챔버(100) 내에 생성하며, 이는 결국 스퍼터링 레이트를 증가시킨다. 자석들(166)은 프로세싱 챔버(100)의 최상부 주위에 전자기장을 생성하고, 자석들(166)은 타겟(106)을 더 균일하게 스퍼터링하기 위해 프로세스의 플라즈마 밀도에 영향을 미치는 전자기장을 회전시키도록 회전된다. 예컨대, 회전 샤프트(170)는 분당 약 0 내지 약 150 회전들을 행할 수 있다.
[0031] 일부 실시예들에서, 프로세싱 챔버(100)는 어댑터(142)의 레지(ledge)(176)에 연결된 접지된 최하부 차폐부(174)를 더 포함할 수 있다. 암공간 차폐부(dark space shield)(178)가 최하부 차폐부(174) 상에 지지될 수 있고, 스크루들 또는 다른 적합한 방식에 의해 최하부 차폐부(174)에 체결될 수 있다. 최하부 차폐부(174)와 암공간 차폐부(178) 사이의 금속성 나사산 연결부가, 최하부 차폐부(174) 및 암공간 차폐부(178)가 어댑터(142)에 접지될 수 있게 한다. 차례로, 어댑터(142)는 챔버 벽(108)에 밀봉되고 접지된다. 최하부 차폐부(174) 및 암공간 차폐부(178) 둘 모두는 통상적으로, 경질의 비-자성 스테인리스 강으로 형성된다.
[0032] 최하부 차폐부(174)는 하방으로 연장되고, 일반적으로 일정한 직경을 갖는 일반적으로 튜브형 부분(180)을 포함할 수 있다. 최하부 차폐부(174)는 어댑터(142)의 벽들 및 챔버 벽(108)을 따라 하방으로 기판 지지 페디스털(102)의 최상부 표면 아래까지 연장되고, 기판 지지 페디스털(102)의 최상부 표면에 도달할 때까지 상방으로 복귀한다(예컨대, 최하부에 U-형 부분(184)을 형성함). 커버 링(186)은, 기판 지지 페디스털(102)이 하부 로딩 포지션에 있을 때, 최하부 차폐부(174)의 상향으로 연장되는 내측 부분(188)의 최상부 상에 놓이지만, 기판 지지 페디스털(102)이 상부 증착 포지션에 있을 때는 기판 지지 페디스털(102)의 외측 주변부 상에 놓여 스퍼터 증착으로부터 기판 지지 페디스털(102)을 보호한다. 증착으로부터 기판(104)의 주변부를 차폐하기 위해, 부가적인 증착 링(미도시)이 사용될 수 있다.
[0033] 일부 실시예들에서, 기판 지지 페디스털(102)과 타겟(106) 사이에 자기장을 선택적으로 제공하기 위해, 자석(190)이 프로세싱 챔버(100) 주위에 배치될 수 있다. 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 자석(190)은 프로세싱 포지션에 있을 때, 기판 지지 페디스털(102) 바로 위의 구역에서 챔버 벽(108)의 외측 주위에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 자석(190)은 추가로 또는 대안적으로, 다른 위치들, 이를테면 어댑터(142)에 인접하게 배치될 수 있다. 자석(190)은 전자석일 수 있고, 그리고 전자석에 의해 생성되는 자기장의 크기를 제어하기 위한 전원(도시되지 않음)에 커플링될 수 있다.
[0034] 프로세싱 챔버(100)의 제어를 가능하게 하기 위해, 프로세싱 챔버(100)는 제어기(121)를 포함한다. 제어기(121)는 CPU(central processing unit)(123)를 포함하며, CPU(123)는, 다양한 챔버들 및 서브-프로세서들을 제어하기 위해, 산업 현장에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서 중 하나, 이를테면 PLC(programmable logic controller)일 수 있다. 메모리(127)는 CPU(123)에 커플링되고, 메모리(127)는 비-일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체일 수 있고, 용이하게 이용가능한 메모리, 이를테면, RAM(random access memory), ROM(read only memory), 플로피 디스크 드라이브, 하드 디스크, 또는 로컬 또는 원격인 임의의 다른 형태의 디지털 저장소 중 하나 이상일 수 있다. 전력 공급부들, 클록들, 캐시 등 중 하나 이상을 포함하는 지원 회로들(129)(예컨대, I/O 회로들)이 종래의 방식으로 프로세서를 지원하기 위해 CPU(123)에 커플링된다. 대전된 종 생성, 가열, 및 다른 프로세스들은, 전형적으로는 소프트웨어 루틴(예컨대, 프로세싱 레시피)으로서 메모리(127)에 일반적으로 저장된다. 소프트웨어 루틴은 또한, CPU(123)에 의해 제어되는 프로세싱 챔버(100)로부터 원격으로 위치된 제2 CPU(도시되지 않음)에 의해 저장 및/또는 실행될 수 있다.
[0035] 메모리(127)는, CPU(123)에 의해 실행될 때, 프로세싱 챔버(100)의 동작을 가능하게 하는 명령들을 포함한다. 메모리(127) 내의 명령들은 본 개시내용의 방법을 구현하는 프로그램과 같은 프로그램 제품의 형태이다. 프로그램 코드는 다수의 상이한 프로그래밍 언어들 중 임의의 하나를 따를 수 있다. 일 예에서, 본 개시내용은 컴퓨터 시스템에 사용하기 위한 컴퓨터 판독가능 저장 매체들 상에 저장된 프로그램 제품으로서 구현될 수 있다. 프로그램 제품의 프로그램(들)은 실시예들(본원에 설명된 방법들을 포함함)의 기능들을 정의한다. 예시적인 컴퓨터 판독 가능 저장 매체들은: (i) 정보가 영구적으로 저장되는 기록 불가능 저장 매체들(예컨대, 컴퓨터 내의 판독 전용 메모리 디바이스들 이를테면, CD-ROM 드라이브에 의해 판독 가능한 CD-ROM 디스크들, 플래시 메모리, ROM 칩들, 또는 임의의 타입의 고체-상태 비-휘발성 반도체 메모리; 및 (ii) 변경 가능한 정보가 저장되는 기록 가능한 저장 매체들(예컨대, 디스켓 드라이브 또는 하드-디스크 드라이브 내의 플로피 디스크들 또는 임의의 타입의 솔리드-스테이트 랜덤-액세스 반도체 메모리)을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 그러한 비-일시적 컴퓨터-판독가능 저장 매체들은, 본원에서 설명되는 방법들의 기능들을 지시하는 컴퓨터-판독가능 명령들을 보유하는 경우, 본 개시내용의 실시예들이다.
[0036] 도 2는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른, 기판을 프로세싱하기 위한 방법(200)의 흐름도이다. 202에서, 프로세스 챔버의 프로세싱 볼륨 내의 제1 압력(예컨대, 점화 압력)에서 플라즈마가 점화된다. 예컨대, 프로세스 볼륨 내에 플라즈마를 형성하도록 프로세스 가스를 점화하기 위해, 프로세싱 챔버(예컨대, 프로세싱 챔버(100), 이를테면 PVD 프로세싱 챔버)의 프로세스 볼륨(예컨대, 프로세스 볼륨(148)) 내에서 제1 압력이 유지될 수 있다. 펌프(171) 및 밸브(160)는 프로세스 볼륨 내에서 제1 압력을 유지하는 데 사용될 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 프로세스 가스는 하나 이상의 희가스들, 이를테면 Ar, He, Kr, Ne, Rn, 또는 Xe일 수 있거나, 또는 하나 이상의 다른 비-반응성 가스들일 수 있다. 예컨대, 적어도 일부 실시예들에서, 프로세스 가스는 Ar일 수 있다. 제1 압력은 약 2 mTorr 내지 약 40 mTorr일 수 있다. 예컨대, 적어도 일부 실시예들에서, 제1 압력은 약 0.005 Torr(예컨대, 약 5 mTorr)일 수 있다. 제1 압력은 플라즈마를 점화하기에 적합한 시간 기간 동안 유지될 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 202에서, 제1 압력은 약 1초 내지 약 5초 동안 유지될 수 있다.
[0037] 다음으로, 204에서, 플라즈마를 유지하면서 제1 시간 프레임 내에 제1 압력을 제2 압력으로 감소시키면서, 프로세싱 볼륨 내에 배치된 타겟으로부터의 스퍼터 재료가 증착된다. 예컨대, 제1 압력은, 프로세스 볼륨 내에 배치된 타겟(예컨대, 코발트, 구리, 망간, 탄탈럼, 티타늄, 텅스텐)으로부터 스퍼터 재료를 증착하기 위한 제2 압력(예컨대, 램프 다운(ramp down) 압력)으로 감소될 수 있다. 예컨대, 펌프(171) 및 밸브(160)를 사용하여, 압력은 제1 압력으로부터 약 2 mTorr 내지 약 0.1 mTorr(예컨대, 제2 압력)로 점진적으로 감소될 수 있다. 예컨대, 적어도 일부 실시예들에서, 압력은, 예컨대 밸브(160)를 사용하여 제1 압력으로부터 약 0.6 mTorr까지 단계적으로 점진적으로 감소될 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 제1 압력은 약 1 내지 약 10초의 지속기간을 갖는 기간(예컨대, 제1 시간 프레임)에 걸쳐 제2 압력으로 감소될 수 있다.
[0038] 204 동안, 타겟 재료, 프로세스 가스 등에 따라, 가스 소스(예컨대, 가스 소스(154))로부터 공급되는 프로세스 가스를 사용하여, 플라즈마가 프로세스 볼륨 내에서 유지될 수 있다. 대안적으로, 204 동안, 플라즈마는 가스 소스로부터의 프로세스 가스를 사용하지 않고 프로세스 볼륨 내에서 유지될 수 있다(예컨대, SIP(self-ionized plasma)가 프로세싱 챔버 내에서 달성될 수 있음). 예컨대, 스퍼터링된 재료의 충분한 이온화가 프로세스 볼륨 내에 존재할 때, 가스 소스는 턴 오프될 수 있고, 플라즈마는 이온화된 스퍼터 재료를 사용하여 유지될 수 있다.
[0039] 다음으로, 206에서, 플라즈마를 유지하면서 제1 시간 프레임 미만인 제2 시간 프레임 내에 제2 압력을 제3 압력으로 감소시키면서, 타겟으로부터의 스퍼터 재료가 계속 증착된다. 예컨대, 적어도 일부 실시예들에서, 압력은 제2 압력으로부터 약 0.001 mTorr 내지 약 2 mTorr(예컨대, 제3 압력)까지 감소될 수 있다.
[0040] 206 동안, 플라즈마는 가스 소스로부터의 프로세스 가스를 사용하지 않고서 프로세스 볼륨 내에서 유지될 수 있다(예컨대, SIP는 프로세싱 챔버 내에서 달성될 수 있음). 적어도 일부 실시예들에서, 제2 압력을 제3 압력으로 감소시키기 위한 제2 시간 프레임은 약 3초 내지 약 6초일 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 그러한 비교적 짧은 시간에 그렇게 함으로써, 플라즈마는 SIP 모드에 도달할 수 있고, 금속 이온들이 우세하고 콜리메이터(173)를 통해 가이딩될 것이며, 그에 따라, 기판 상에 개선된 금속 증착 커버리지가 초래된다.
[0041] 다음으로, 208에서, 플라즈마를 유지하면서 제2 시간 프레임 이상인 제3 시간 프레임 동안 제3 압력을 유지하면서 타겟으로부터의 스퍼터 재료가 계속 증착된다. 예컨대, 제3 압력은 고 DC SIP 증착에 적합한 안정적인 압력으로 유지된다. 예컨대, 제3 압력은 0.001 mTorr 내지 약 2 mTorr로 유지될 수 있다.
[0042] 전술한 바가 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이 본 개시내용의 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서 고안될 수 있다.

Claims (20)

  1. 기판을 프로세싱하기 위한 방법으로서,
    프로세스 챔버의 프로세싱 볼륨 내의 제1 압력에서 플라즈마를 점화시키는 단계;
    상기 플라즈마를 유지하면서 제1 시간 프레임 내에 상기 제1 압력을 제2 압력으로 감소시키면서, 상기 프로세싱 볼륨 내에 배치된 타겟으로부터의 스퍼터 재료를 증착하는 단계;
    상기 플라즈마를 유지하면서 상기 제1 시간 프레임 미만인 제2 시간 프레임 내에 상기 제2 압력을 제3 압력으로 감소시키면서 상기 타겟으로부터의 스퍼터 재료를 계속 증착하는 단계; 및
    상기 플라즈마를 유지하면서 상기 제2 시간 프레임 이상인 제3 시간 프레임 동안 상기 제3 압력을 유지하면서 상기 타겟으로부터의 스퍼터 재료를 계속 증착하는 단계를 포함하는,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 압력을 상기 제2 압력으로 감소시키는 것은 상기 제1 압력을 약 2 mTorr로부터 약 0.1 mTorr로 점진적으로 감소시키는 것을 포함하는, 기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 압력을 상기 제3 압력으로 감소시키는 것은 약 0.001 mTorr로부터 약 2 mTorr로 상기 제2 압력을 감소시키는 것을 포함하는, 기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 시간 프레임 동안 상기 제1 압력을 상기 제2 압력으로 감소시키는 것은 약 1초 내지 약 10초가 걸리고, 상기 제2 시간 프레임 동안 상기 제2 압력을 상기 제3 압력으로 감소시키는 것은 약 3초 내지 약 6초가 걸리는, 기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 타겟은 코발트, 구리, 망간, 탄탈럼, 티타늄, 텅스텐, 또는 이들의 합금들 중 적어도 하나로 제조되는, 기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 플라즈마는 희가스(noble gas)를 사용하여 형성되는, 기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세싱 챔버는 플라즈마 챔버인, 기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  8. 프로세서에 의해 실행될 때, 기판을 프로세싱하기 위한 방법이 수행되게 하는 명령들이 저장된 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로서,
    상기 방법은,
    프로세스 챔버의 프로세싱 볼륨 내의 제1 압력에서 플라즈마를 점화시키는 단계;
    상기 플라즈마를 유지하면서 제1 시간 프레임 내에 상기 제1 압력을 제2 압력으로 감소시키면서, 상기 프로세싱 볼륨 내에 배치된 타겟으로부터의 스퍼터 재료를 증착하는 단계;
    상기 플라즈마를 유지하면서 상기 제1 시간 프레임 미만인 제2 시간 프레임 내에 상기 제2 압력을 제3 압력으로 감소시키면서 상기 타겟으로부터의 스퍼터 재료를 계속 증착하는 단계; 및
    상기 플라즈마를 유지하면서 상기 제2 시간 프레임 이상인 제3 시간 프레임 동안 상기 제3 압력을 유지하면서 상기 타겟으로부터의 스퍼터 재료를 계속 증착하는 단계를 포함하는,
    비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 압력을 상기 제2 압력으로 감소시키는 것은, 약 2 mTorr로부터 약 0.1 mTorr로 상기 제1 압력을 점진적으로 감소시키는 것을 포함하는, 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 압력을 상기 제3 압력으로 감소시키는 것은, 상기 제2 압력을 0.001 mTorr 내지 약 2 mTorr로 감소시키는 것을 포함하는, 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 시간 프레임 동안 상기 제1 압력을 상기 제2 압력으로 감소시키는 것은 약 1초 내지 약 10초가 걸리고, 상기 제2 시간 프레임 동안 상기 제2 압력을 상기 제3 압력으로 감소시키는 것은 약 3초 내지 약 6초가 걸리는, 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 타겟은 코발트, 구리, 망간, 탄탈럼, 티타늄, 텅스텐, 또는 이들의 합금들 중 적어도 하나로 제조되는, 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  13. 제8 항에 있어서,
    상기 플라즈마는 희가스를 사용하여 형성되는, 비-일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
  14. 제8 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세싱 챔버는 플라즈마 챔버인, 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  15. 기판을 프로세싱하기 위한 프로세싱 챔버로서,
    가스 소스로부터의 프로세스 가스를 수용하도록 구성된 가스 유입구;
    상기 프로세싱 챔버의 프로세스 볼륨 내에 배치된 타겟에 전력을 공급하도록 구성된 전원;
    상기 프로세스 볼륨으로부터 상기 프로세스 가스를 제거하도록 구성된 펌프; 및
    제어기를 포함하며,
    상기 제어기는,
    상기 프로세스 챔버의 프로세싱 볼륨 내의 제1 압력에서 플라즈마를 점화시키도록,
    상기 플라즈마를 유지하면서 제1 시간 프레임 내에 상기 제1 압력을 제2 압력으로 감소시키면서 상기 프로세싱 볼륨 내에 배치된 타겟으로부터의 스퍼터 재료를 증착하도록,
    상기 플라즈마를 유지하면서 상기 제1 시간 프레임 미만인 제2 시간 프레임 내에 상기 제2 압력을 제3 압력으로 감소시키면서 상기 타겟으로부터의 스퍼터 재료를 계속 증착하도록, 그리고
    상기 플라즈마를 유지하면서 상기 제2 시간 프레임 이상인 제3 시간 프레임 동안 상기 제3 압력을 유지하면서 상기 타겟으로부터의 스퍼터 재료를 계속 증착하도록 구성되는,
    기판을 프로세싱하기 위한 프로세싱 챔버.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제1 압력을 약 2 mTorr 내지 약 0.1 mTorr로 점진적으로 감소시키도록 구성되는, 기판을 프로세싱하기 위한 프로세싱 챔버.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제2 압력을 약 0.001 mTorr 내지 약 2 mTorr로 감소시키도록 구성되는, 기판을 프로세싱하기 위한 프로세싱 챔버.
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 제어기는, 약 1초 내지 약 10초의 상기 제1 시간 프레임 동안 상기 제1 압력을 상기 제2 압력으로 감소시키도록 그리고 약 3초 내지 약 6초의 상기 제2 시간 프레임 동안 상기 제2 압력을 상기 제3 압력으로 감소시키도록 구성되는, 기판을 프로세싱하기 위한 프로세싱 챔버.
  19. 제15 항에 있어서,
    상기 타겟은 코발트, 구리, 망간, 탄탈럼, 티타늄, 텅스텐, 또는 이들의 합금들 중 적어도 하나로 제조되는, 기판을 프로세싱하기 위한 프로세싱 챔버.
  20. 제15 항 내지 제19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세스 가스는 희가스인, 기판을 프로세싱하기 위한 프로세싱 챔버.
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