KR20230153462A - 개선된 프로세스 챔버 증착 및 에칭 균일성을 위한 코일 - Google Patents

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KR20230153462A
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루이 리
앤드류 톰코
샹진 시에
고이치 요시도메
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

프로세스 챔버들에서 사용하기 위한 코일들의 실시예들이 본 명세서에 제공된다. 일부 실시예들에서, 프로세스 챔버에서 사용하기 위한 코일은, 제1 단부 부분, 및 중앙 부분을 통해 제1 단부 부분에 결합된 대향하는 제2 단부 부분을 갖는 코일 본체 ― 코일 본체는 환형 형상을 갖고, 제1 단부 부분 및 제2 단부 부분이 서로 인접하게 배치되고 환형 형상에 불연속성을 형성하는 갭에 의해 이격되며, 여기서 제1 단부 부분 및 제2 단부 부분 중 적어도 하나가 중앙 부분의 높이보다 큰 높이를 가짐 ― ; 및 코일 본체의 외부 측벽에 결합되고 코일을 프로세스 챔버에 결합하는 것을 가능하게 하도록 구성된 복수의 허브들 ― 복수의 허브들의 허브는 제1 단부 부분 및 제2 단부 부분 각각에 결합되고 코일을 전력 소스에 결합하도록 구성됨 ― 을 포함한다.

Description

개선된 프로세스 챔버 증착 및 에칭 균일성을 위한 코일
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로 기판 프로세싱(processing) 장비에 관한 것이다.
[0002] 반도체 산업에서 서브-하프 미크론(sub-half micron) 이하의 피처(feature)들의 제조는 프로세스 챔버(process chamber)들, 예를 들어, 물리적 기상 증착(PVD) 챔버들, 화학 기상 증착(CVD) 챔버들, 원자층 증착(ALD) 챔버들, 에칭 챔버들 등과 같은 다양한 프로세싱 장비에 의존하고 있다. 프로세스 챔버들은 프로세스 챔버에서 플라즈마(plasma)를 유지하기 위해 프로세스 챔버의 타깃(target)과 기판 지지체 사이에 배치된 코일(coil)들을 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명자들은 코일의 기하학적 구조가 프로세스 챔버에서 프로세싱되는 기판 상에 비대칭적인 재료 증착 또는 재료 에칭을 초래할 수 있음을 관찰하였다.
[0003] 따라서, 본 발명자들은 프로세스 챔버들의 프로세스 균일성을 개선하는 데 도움이 되는 개선된 코일들을 제공하였다.
[0004] 프로세스 챔버들에서 사용하기 위한 코일들의 실시예들이 본 명세서에 제공된다. 일부 실시예들에서, 프로세스 챔버에서 사용하기 위한 코일은, 제1 단부 부분, 및 중앙 부분을 통해 제1 단부 부분에 결합된 대향하는 제2 단부 부분을 갖는 코일 본체 ― 코일 본체는 환형 형상을 갖고, 제1 단부 부분 및 제2 단부 부분은 서로 인접하게 배치되고 환형 형상에 불연속성을 형성하는 갭(gap)에 의해 이격되며, 제1 단부 부분 및 제2 단부 부분 중 적어도 하나가 중앙 부분의 높이보다 큰 높이를 가짐 ― ; 및 코일 본체의 외부 측벽에 결합되고 코일을 프로세스 챔버에 결합하는 것을 가능하게 하도록 구성된 복수의 허브(hub)들 ― 복수의 허브들의 허브는 제1 단부 부분 및 제2 단부 부분 각각에 결합되고 코일을 전력 소스(source)에 결합하도록 구성됨 ― 을 포함한다.
[0005] 일부 실시예들에서, 프로세스 챔버에서 사용하기 위한 코일은, 제1 단부 부분, 및 중앙 부분을 통해 제1 단부 부분에 결합된 대향하는 제2 단부 부분을 갖는 코일 본체 ― 코일 본체는 환형 형상을 갖고, 제1 단부 부분 및 제2 단부 부분은 서로 인접하게 배치되고 환형 형상에 불연속성을 형성하는 갭에 의해 이격되며, 제1 단부 부분 및 제2 단부 부분 중 적어도 하나는 중앙 부분의 높이보다 큰 높이를 가지며, 제1 단부 부분 및 제2 단부 부분은 함께 코일 본체의 중심에 대해 180 도 미만에 걸쳐 있고, 중앙 부분은 코일 본체의 중심에 대해 180 도 초과에 걸쳐 있음 ― ; 및 코일 본체의 외부 측벽에 결합되고 코일을 프로세스 챔버에 결합하는 것을 가능하게 하도록 구성된 복수의 허브들 ― 복수의 허브들의 허브는 제1 단부 부분 및 제2 단부 부분 각각에 결합되고 코일을 전력 소스에 결합하도록 구성됨 ― 을 포함한다.
[0006] 일부 실시예들에서, 프로세스 챔버는, 내부에 내부 체적을 갖는 챔버 본체; 내부 체적에 배치되는 기판 지지체; 기판 지지체의 반대편에서 내부 체적에 배치되는 타깃; 및 타깃과 기판 지지체 사이에서 내부 체적에 배치되는 코일을 포함하며, 여기서 코일은, 제1 단부 부분, 및 중앙 부분을 통해 제1 단부 부분에 결합된 대향하는 제2 단부 부분을 갖는 코일 본체 ― 코일 본체는 환형 형상을 갖고, 제1 단부 부분 및 제2 단부 부분은 서로 인접하게 배치되고 환형 형상에 불연속성을 형성하는 갭에 의해 이격되며, 제1 단부 부분 및 제2 단부 부분 중 적어도 하나는 중앙 부분의 높이보다 큰 높이를 가짐 ― ; 및 코일 본체의 외부 측벽에 결합되고 코일을 프로세스 챔버에 결합하는 것을 가능하게 하도록 구성된 복수의 허브들 ― 복수의 허브들의 허브는 제1 단부 부분 및 제2 단부 부분 각각에 결합되고 코일을 전력 소스에 결합하도록 구성됨 ― 을 포함한다.
[0007] 본 개시내용의 다른 및 추가의 실시예들은 아래에 설명되어 있다.
[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 1a는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 프로세스 챔버의 개략적인 단면도를 묘사한다.
[0010] 도 1b는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 프로세스 챔버의 코일과 내부 실드(shield) 사이의 인터페이스(interface)의 확대 단면도를 묘사한다.
[0011] 도 2a는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 코일의 등축도(isometric view)를 묘사한다.
[0012] 도 2b는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 코일의 평면도를 묘사한다.
[0013] 도 2c는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 코일의 좌측면도를 묘사한다.
[0014] 도 2d는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 코일의 정면도를 묘사한다.
[0015] 도 2e는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 코일의 일부의 단면도를 묘사한다.
[0016] 도 3a는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 코일의 등축도를 묘사하다.
[0017] 도 3b는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 코일의 평면도를 묘사한다.
[0018] 도 3c는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 코일의 좌측면도를 묘사한다.
[0019] 도 3d는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 코일의 정면도를 묘사한다.
[0020] 도 3e는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 코일의 일부의 단면도를 묘사한다.
[0021] 도 4는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 코일의 등축도를 묘사한다.
[0022] 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 언급없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있다.
[0023] 프로세스 챔버들에서 사용하기 위한 코일들의 실시예들이 본 명세서에 제공된다. 본 명세서에 제공된 코일들의 실시예들은 프로세스 챔버 내에서 프로세싱되는 기판의 표면 상에서 균일한 증착 또는 에칭을 유리하게 촉진시키는 기하학적 구조들을 갖는다. 예를 들어, 코일의 높이는 기판 상에서 증착이 더 적은 또는 에칭 속도가 더 낮은 영역들에 대응하는 로케이션(location)들에서 더 클 수 있다. 코일의 높이는 증착이 더 적은 또는 에칭 속도가 더 낮은 영역들에 해당하는 로케이션들에서 코일의 중앙 수평면 아래의, 코일의 중앙 수평면 위의, 또는 코일의 중앙 수평면 아래 그리고 그 위의 추가적인 재료로 더 커질 수 있다.
[0024] 도 1a는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 프로세스 챔버(101)의 개략적인 단면도를 묘사한다. 프로세스 챔버(101)는 PVD 챔버 또는 임의의 다른 적합한 증착 또는 에칭 챔버일 수 있다. 프로세스 챔버(101)는, 내부 체적(106)을 둘러싸는 측벽들(102), 최하부(103), 및 리드(lid)(104)를 포함하는 본체(105)를 갖는다. 페데스탈(pedestal)(108)과 같은 기판 지지체는 프로세스 챔버(101)의 내부 체적(106)에 배치된다. 기판 이송 포트(port)(109)는 기판들을 내부 체적(106) 내로 그리고 외부로 이송하기 위해 측벽들(102)에 형성된다.
[0025] 리드(104)는 타깃(114)과 같은 스퍼터링 소스를 지지할 수 있다. 타깃(114)은 일반적으로 기판(118)에 증착될 재료의 소스를 제공한다. 타깃(114)은 금속, 이를테면, 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 루테늄(Ru), 니오븀(Nb), 이들의 합금들, 이들의 조합들 등을 필수적 요소로 하여 구성된다. 일부 실시예들에서, 타깃(114)은 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 루테늄(Ru), 또는 니오븀(Nb)과 같은 금속의 적어도 약 99.9 %이다.
[0026] 타깃(114)은 DC 소스 전력 조립체(116)에 결합될 수 있다. 마그네트론(magnetron)(119)은 타깃(114)에 인접하여 결합될 수 있다. 마그네트론(119) 조립체의 예들로는 특히 전자기 선형 마그네트론, 뱀 모양 마그네트론, 나선형 마그네트론, 더블-디지테이티드(double-digitated) 마그네트론, 직사각형화된 나선형 마그네트론이 포함된다. 대안적으로, 강력한 자석들이 타깃(114)에 인접하게 배치될 수도 있다. 자석들은 네오디뮴과 같은 희토류 자석들 또는 강한 자기장을 생성하기 위한 다른 적합한 재료들일 수 있다. 마그네트론(119)은 플라즈마(plasma)를 가두도록 구성될 수 있을 뿐만 아니라, 타깃(114)을 따라 플라즈마의 농도를 분산시키도록 구성될 수도 있다.
[0027] 가스 소스(113)는 프로세스 가스들을 내부 체적(106) 내로 공급하기 위해 프로세스 챔버(101)에 결합된다. 일부 실시예들에서, 프로세스 가스들은 하나 이상의 불활성 가스들 또는 반응성 가스들을 포함할 수 있다. 가스 소스(113)에 의해 제공될 수 있는 프로세스 가스들의 예들로는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne), 질소(N2), 산소(O2), 수증기(H2O) 등이 포함된다(그러나 이에 제한되지 않음).
[0028] 펌핑 디바이스(pumping device)(112)는 내부 체적(106)과 연통하여 프로세스 챔버(101)에 결합되어 내부 체적(106)의 압력을 제어한다. 일부 실시예들에서, 프로세스 챔버(101)의 압력은 약 1 토르(Torr) 이하로 유지될 수 있다. 일부 실시예들에서, 프로세스 챔버(101) 내의 압력은 약 500 밀리터르(millitorr) 이하로 유지될 수 있다. 다른 실시예들에서, 프로세스 챔버(101) 내의 압력은 약 1 밀리터르 내지 약 300 밀리터르로 유지될 수 있다.
[0029] 일부 실시예들에서, 제어기(131)는 프로세스 챔버(101)에 결합된다. 제어기(131)는 중앙 프로세싱 유닛(CPU)(160), 메모리(168), 및 지원 회로들(162)을 포함한다. 제어기(131)는 프로세스 시퀀스(sequence)를 제어하고, 가스 소스(113)로부터 프로세스 챔버(101) 내로의 가스 흐름들을 조절하고, 타깃(114)의 이온 충격을 제어하는 데 활용된다. CPU(160)는 산업 환경에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서일 수 있다. 소프트웨어 루틴(routine)들은 랜덤 액세스 메모리, 읽기 전용 메모리, 플로피 또는 하드 디스크 드라이브, 또는 다른 형태의 디지털 스토리지(storage)와 같은 메모리(168)에 저장될 수 있다. 지원 회로들(162)은 통상적으로 CPU(160)에 결합되며, 캐시(cache), 클록(clock) 회로들, 입력/출력 서브시스템(subsystem)들, 전력 공급기들 등을 포함할 수 있다. 소프트웨어 루틴들은, CPU(160)에 의해 실행될 때, CPU(160)를, 본 개시내용에 따라 프로세스들이 수행되도록 프로세스 챔버(101)를 제어하는 컴퓨터(제어기(131))로 변환한다. 소프트웨어 루틴들은 또한 프로세스 챔버(101)로부터 원격으로 로케이팅(locate)되는 제2 제어기(도시되지 않음)에 의해 저장 및/또는 실행될 수 있다.
[0030] 추가적인 RF 전력 소스(181)는 또한, 필요에 따라, 타깃(114)과 페데스탈(108) 사이에 바이어스(bias) 전력을 제공하기 위해 페데스탈(108)을 통해 프로세스 챔버(101)에 결합될 수 있다. 일부 실시예들에서, RF 전력 소스(181)는 기판(118)을 약 1 MHz 내지 약 100 MHz의 주파수, 예를 들어, 약 13.56 MHz에서 바이어스하기 위해 페데스탈(108)에 전력을 제공할 수 있다.
[0031] 페데스탈(108)은 화살표(182)에 의해 도시된 바와 같이, 상승된 포지션(position)과 하강된 포지션 사이에서 이동 가능할 수 있다. 하강된 포지션에서, 페데스탈(108)의 최상부 표면(111)은 프로세스 챔버(101)로부터 기판(118)의 진입 및 제거를 가능하게 하기 위해 기판 이송 포트(109)와 정렬되거나 또는 그 바로 아래에 정렬될 수 있다. 최상부 표면(111)은 플라즈마 및 증착된 재료로부터 페데스탈(108)을 보호하면서 그 위에 기판(118)을 수용하기 위한 크기의 에지 증착 링(edge deposition ring)(136)을 가질 수 있다. 페데스탈(108)은 프로세스 챔버(101)에서 기판(118)을 프로세싱하기 위해 타깃(114)에 더 가까운 상승된 포지션으로 이동될 수 있다. 커버 링(126)은 페데스탈(108)이 상승된 포지션에 있을 때 에지 증착 링(136)과 맞물릴 수 있다. 커버 링(126)은 증착 재료가 기판(118)과 페데스탈(108) 사이에서 브리징(bridge)되는 것을 방지할 수 있다. 페데스탈(108)이 하강된 포지션에 있을 때, 커버 링(126)은 기판 이송을 허용하기 위해 페데스탈(108) 및 그 위에 포지셔닝(position)된 기판(118) 위에 현수된다.
[0032] 기판 이송 중에, 그 위에 기판(118)을 갖는 로봇 블레이드(robot blade)(도시되지 않음)가 기판 이송 포트(109)를 통해 연장된다. 리프트 핀(lift pin)들(도시되지 않음)은 페데스탈(108)의 최상부 표면(111)을 통해 연장되어 페데스탈(108)의 최상부 표면(111)로부터 기판(118)을 들어올려서, 로봇 블레이드가 기판(118)과 페데스탈(108) 사이를 통과할 수 있는 공간을 허용한다. 그런 다음, 로봇은 기판 이송 포트(109)를 통해 기판(118)을 프로세스 챔버(101) 외부로 운반할 수 있다. 페데스탈(108) 및/또는 리프트 핀들의 상승 및/또는 하강은 제어기(131)에 의해 제어될 수 있다.
[0033] 스퍼터 증착 동안, 기판(118)의 온도는 페데스탈(108)에 배치된 열 제어기(138)를 이용하여 제어될 수 있다. 기판(118)은 프로세싱을 위해 원하는 온도로 가열될 수 있다. 프로세싱 후, 기판(118)은 페데스탈(108)에 배치된 열 제어기(138)를 이용하여 급속히 냉각될 수 있다. 열 제어기(138)는 기판(118)의 온도를 제어하며, 기판(118)의 온도를 제1 온도로부터 제2 온도로 수 초 내지 약 1 분 내에 변경하는 데 이용될 수 있다.
[0034] 내부 실드(150)는 타깃(114)과 페데스탈(108) 사이에서 내부 체적(106)에 포지셔닝될 수 있다. 내부 실드(150)는 다른 재료들 중에서도 알루미늄 또는 스테인리스강으로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 내부 실드(150)는 스테인리스강으로 형성된다. 외부 실드(195)는 내부 실드(150)와 측벽(102) 사이에 형성될 수 있다. 외부 실드(195)는 다른 재료들 중에서도 알루미늄 또는 스테인리스강으로 형성될 수 있다. 외부 실드(195)는 내부 실드(150)를 지나서 연장될 수 있으며, 페데스탈(108)이 하강된 포지션에 있을 때 커버 링(126)을 지지하도록 구성된다.
[0035] 일부 실시예들에서, 내부 실드(150)는 내부 실드(150)의 외부 직경보다 큰 내부 직경을 포함하는 방사상 플랜지(flange)(123)를 포함한다. 방사상 플랜지(123)는 내부 실드(150)의 내부 직경 표면에 대해 약 90 도 이상의 각도로 내부 실드(150)로부터 연장된다. 방사상 플랜지(123)는 내부 실드(150)의 표면으로부터 연장되는 원형 릿지(ridge)일 수 있으며, 일반적으로 페데스탈(108) 상에 배치된 커버 링(126)에 형성된 리세스(recess)와 정합(mate with)하도록 적응된다. 리세스는 커버 링(126)에 형성된 원형 홈일 수 있으며, 이 홈은 페데스탈(108)의 종축에 대해 커버 링(126)을 센터링(center)한다.
[0036] 프로세스 챔버(101)는 타깃(114)과 페데스탈(108) 사이에서 내부 체적(106)에 배치된 코일(170)을 갖는다. 프로세스 챔버(101)의 코일(170)은 내부 실드(150) 바로 내부에 있을 수 있고, 페데스탈(108) 위에 포지셔닝될 수 있다. 일부 실시예들에서, 코일(170)은 타깃(114)보다 페데스탈(108)에 더 가깝게 포지셔닝된다. 코일(170)은 타깃(114)과 조성이 유사한 재료, 예를 들어, 2차 스퍼터링 타깃으로서 작용하도록 위에서 논의된 재료들 중 임의의 재료로부터 형성될 수 있다.
[0037] 일부 실시예들에서, 코일(170)은 코일 스페이서(spacer)들(110)을 포함하거나 또는 코일 스페이서들로 구성될 수 있는 챔버 컴포넌트(component)(100)와 같은 복수의 챔버 컴포넌트들에 의해 내부 실드(150)로부터 지지된다(도 1b 참조). 코일 스페이서들(110)은 코일(170)을 내부 실드(150) 및 다른 챔버 컴포넌트들로부터 전기적으로 분리할 수 있다. 코일(170)은 전력 소스(151)에 결합될 수 있다. 전력 소스(151)는 RF 전력 소스, DC 전력 소스, 또는 RF 전력 소스 및 DC 전력 소스 둘 모두일 수 있다. 전력 소스(151)는 프로세스 챔버(101)의 측벽(102), 외부 실드(195), 내부 실드(150) 및 코일 스페이서들(110)을 관통하는 전기 리드(lead)들을 가질 수 있다. 코일(170)은, 코일(170)에 전력을 제공하고 코일(170)을 내부 실드(150) 또는 다른 챔버 컴포넌트에 결합하기 위한 복수의 허브들(165)을 포함한다. 전기 리드들은 코일(170)에 전력을 제공하기 위해 코일(170) 상의 복수의 허브들(165) 중 하나 이상의 허브들에 연결된다. 복수의 허브들(165) 중 하나 이상은 코일(170)에 전력을 제공하기 위한 복수의 절연 전기 연결부들을 가질 수 있다. 추가적으로, 복수의 허브들(165)은 코일 스페이서들(110)과 인터페이스하고 코일(170)을 지지하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전력 소스(151)는 코일(170)에 전류를 인가하여 프로세스 챔버(101) 내의 RF 필드(field)를 유도하고 플라즈마 밀도, 즉 반응성 이온들의 농도를 증가시키기 위해 플라즈마에 전력을 결합한다.
[0038] 도 1b는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 코일(170)과 내부 실드(150) 사이의 인터페이스의 확대 단면도를 묘사한다. 챔버 컴포넌트(100)는 코일 스페이서(110)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 챔버 컴포넌트(100)는 코일 스페이서(110)만을 포함한다. 챔버 컴포넌트(100)는 선택적으로 적어도 하나의 허브 리셉터(receptor)(130)를 포함할 수 있다. 패스너(fastener)(135)는 허브 리셉터(130) 및 코일 스페이서(110)를 함께 유지시켜 챔버 컴포넌트(100)를 형성하기 위해 활용될 수 있다. 예를 들어, 패스너(135)는 허브 리셉터(130)를 통해 복수의 허브들(165) 중 하나 내로 연장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 패스너(135)는 패스너(135)와 복수의 허브들(165) 사이의 에어 포켓(air pocket)들을 방지하기 위해 패스너(135)의 장축(elongate axis)을 따라 패스너(135)를 통해 연장되는 중앙 채널(175)을 포함할 수 있다.
[0039] 코일 스페이서(110)는 최상부 부분(140) 및 최하부 부분(145)을 갖는다. 최하부 부분(145)은 내부 실드(150)에 근접하여 배치될 수 있다. 코일 스페이서(110), 허브 리셉터(130), 및 패스너(135)는 코일 스페이서(110)를 내부 실드(150)에 고정하기 위해 함께 부착될 수 있다. 일부 실시예들에서, 코일 스페이서(110)의 최하부 부분(145)은 코일(170)과 내부 실드(150) 사이의 개구부(155)에 근접하게 배치된다. 코일 스페이서(110)는 코일(170)과 내부 실드(150) 사이에 개구부(155)를 유지하여 코일(170)을 내부 실드(150)로부터 전기적으로 분리하는 것을 가능하게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 내부 실드(150)는, 코일 스페이서(110)의 상보적인 피처(complimentary feature)와 상호-피팅(inter-fit)되어 코일 스페이서(110)를 내부 실드(150)에 로케이팅하고 및/또는 고정하는 피처(도시되지 않음)를 가질 수 있다. 예를 들어, 코일 스페이서(110)는 코일 스페이서(110)를 내부 실드(150)에 부착하는 데 적합한 나사산들, 페룰(ferrule), 테이퍼(taper), 또는 다른 구조를 가질 수 있다.
[0040] 허브 리셉터(130)는 코일 스페이서(110)를 내부 실드(150)에 부착하기 위한 백킹(backing) 또는 구조 부재로서 작용할 수 있다. 추가적으로, 허브 리셉터(130) 또는 패스너(135)는 코일(170)의 복수의 허브들(165) 중 하나와 인터페이스할 수 있다. 허브 리셉터(130)는 복수의 허브들(165) 중 하나 상의 개개의 상보적인 허브 피처들(180)과 조인트(joint) 또는 연결을 형성하기 위한 수용 피처들(185)을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 허브 피처들(180) 및 수용 피처들(185)은 맞물려서 코일(170)을 지지하기 위한 코일 스페이서(110)와 복수의 허브들(165) 중 하나 사이의 구조적 연결을 형성한다. 수용 피처들(185) 및 허브 피처들(180)은 핑거(finger) 조인트들, 테이퍼진 조인트, 또는 코일(170)을 지지하기에 적합한 코일 스페이서들(110) 각각과 복수의 허브들(165) 사이의 결합을 형성하기 위한 다른 적합한 구조일 수 있다. 일부 실시예들에서, 수용 피처들(185)은 전기적 연결부의 일부를 형성할 수 있다.
[0041] 코일 스페이서들(110) 중 하나 이상은 이를 통해 연장되는 전기 경로(도 1b에는 도시되지 않음)를 가질 수 있다. 전기 경로는 코일(170) 상의 복수의 허브들(165)과 코일(170)에 에너지를 공급하기 위한 전력 소스(151) 사이에 전기적 연결을 제공하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 코일 스페이서들(110)은 전기 경로를 제공하지 않을 수 있고, 코일(170)에 에너자이징하기 위한 전력은 코일 스페이서들(110) 중 하나를 통과하지 않고 다른 방식으로 제공된다. 전기 경로는 전기 신호를 전송하기 위한 전도성 경로일 수 있다. 대안적으로, 전기 경로는 전력 소스(151)와 코일(170)의 복수의 허브들(165) 중 하나 이상 사이의 전기적 연결들의 접근성을 제공하는 보이드(voild) 또는 공간일 수 있다.
[0042] 코일 스페이서(110)는 스테인리스강과 같은 금속으로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 35 내지 45 마이크로미터(micrometer) 크기를 갖는 스테인리스강 분말은 아래에서 더 설명하는 바와 같이 적합한 전구체 재료이다. 코일 스페이서(110)는 코일(170)을 내부 실드(150)로부터 전기적으로 분리할 수 있다. 코일 스페이서(110)는 개구부(190)를 가질 수 있다. 개구부(190)는 복수의 허브들(165) 중 하나를 수용하도록 구성될 수 있다. 개구부(190)는 최상부 부분(140)에 배치될 수 있고, 최하부 부분(145)을 향해 연장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 개구부(190)는 원형 프로파일을 가지며, 원형 형상을 갖는 복수의 허브들(165) 중 하나를 수용하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 개구부(190)는 상보적인 상호-피팅 형상을 갖는 복수의 허브들(165) 중 하나를 수용하도록 형성된다.
[0043] 일부 실시예들에서, 코일 스페이서(110)는 축(197) 및 최하부 부분(145)과 정렬되는 베이스(base) 평면(198)을 포함한다. 베이스 평면(198)은 일반적으로 최하부 부분(145)을 가로질러 연장된다. 도 1b는 또한 챔버 컴포넌트(100)에 인접한 외부 실드(195)를 도시한다. 챔버 컴포넌트(100)와 연결되지는 않지만, 외부 실드(195)는 축(197), 최하부 부분(145), 및 베이스 평면(198)과 평행하게 정렬된 것으로 도시되어 있다.
[0044] 일부 실시예들에서, 코일 스페이서(110) 또는 코일(170) 중 하나 이상은 프로세스 챔버(101)의 작동 동안 접착을 촉진하고 증착된 재료의 박리를 최소화하도록 텍스처화(texturize)된 표면들을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 1에서는 보이지 않지만, 코일(170)은 텍스처화된 내부 측벽을 가질 수 있다.
[0045] 도 2a 내지 도 2d는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 코일(170)의 등축도, 평면도, 좌측면도, 정면도를 각각 묘사한다. 코일(170)은 일반적으로 제1 단부 부분(206), 및 중앙 부분(208)을 통해 제1 단부 부분(206)에 결합되는 대향하는 제2 단부 부분(210)을 갖는 코일 본체(202)를 포함한다. 코일 본체(202)는 환형 형상을 가지며, 제1 단부 부분(206) 및 제2 단부 부분(210)은 서로 인접하게 배치되고 환형 형상에 불연속성을 형성하는 갭(204)에 의해 이격되어 있다. 갭(204)은 중앙 부분(208)을 통해 제1 단부 부분(206)으로부터 제2 단부 부분(210)으로의 전기적 흐름 경로를 가능하게 한다. 일부 실시예들에서, 갭(204)의 폭은 약 0.1 인치 내지 약 0.5 인치이다. 일부 실시예들에서, 갭(204)의 폭은 실질적으로 균일하다. 일부 실시예들에서, 갭(204)의 폭은 코일 본체(202)의 상부 표면(220)으로부터 코일 본체(202)의 하부 표면(224)에 이르기까지 변화한다. 일부 실시예들에서, 상부 표면(220) 및 하부 표면(224)은 갭(204)에 인접한 둥근 에지들을 갖는다. 일부 실시예들에서, 코일 본체(202)는 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 루테늄(Ru), 니오븀(Nb), 이들의 합금들, 이들의 조합들 등을 필수적 요소로 하여 구성된다. 일부 실시예들에서, 코일 본체(202)는 타깃(114)과 동일한 재료를 필수적 요소로 하여 구성된다.
[0046] 일부 실시예들에서, 제1 단부 부분(206) 및 제2 단부 부분(210)은 코일 본체(202)의 중심(232)에 대해 함께 180 도 미만에 걸쳐 있다. 일부 실시예들에서, 중앙 부분(208)은 코일 본체(202)의 중심(232)에 대해 180 도 초과에 걸쳐 있는 중앙 부분 스팬(span)(234)을 갖는다. 일부 실시예들에서, 중앙 부분 스팬(234)은 약 180 도 내지 약 260 도이다. 일부 실시예들에서, 코일 본체(202)의 직경은 약 14 인치 내지 약 16 인치이다. 중앙 부분(208)은 실질적으로 균일한 높이를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 중앙 부분(208)은 중앙 부분(208)의 나머지 부분보다 더 큰 높이를 갖는 하나 이상의 더 큰 부분들을 가질 수 있고, 여기서 하나 이상의 더 큰 부분들은 중앙 부분(208)이 하나 이상의 더 큰 부분들을 포함하지 않을 때 증착이 더 적거나 또는 에칭 속도가 더 적은 영역들을 갖는 기판(118)의 로케이션들과 대응한다.
[0047] 일부 실시예들에서, 제1 단부 부분(206) 및 제2 단부 부분(210) 중 적어도 하나는 중앙 부분(208)의 높이보다 더 큰 높이를 갖는다. 일부 실시예들에서, 제1 단부 부분(206) 및 제2 단부 부분(210)의 높이는 약 2.0 인치 내지 약 3.75 인치이다. 일부 실시예들에서, 제1 단부 부분(206) 및 제2 단부 부분(210) 중 하나는 중앙 부분(208)의 높이와 유사한 높이를 갖는다. 일부 실시예들에서, 중앙 부분의 높이는 약 1.0 인치 내지 약 2.5 인치이다. 일부 실시예들에서, 도 2a 내지 도 2d에 도시된 바와 같이, 제1 단부 부분(206) 및 제2 단부 부분(210)의 높이(230)는 약 2.0 인치 내지 약 3.0 인치이다. 일부 실시예들에서, 도 2a 내지 도 2d에 도시된 바와 같이, 중앙 부분(208)의 높이(228)는 약 1.5 인치 내지 약 2.5 인치이다. 일부 실시예들에서, 제1 단부 부분(206) 및 제2 단부 부분(210)의 높이(230)는 제1 단부 부분(206) 및 제2 단부 부분(210)을 따라 실질적으로 일정하다.
[0048] 복수의 허브들(165)은 코일 본체(202)의 외부 측벽(212)에 결합되고, 코일(170)을 프로세스 챔버(101)에 결합하는 것을 가능하게 하도록 구성된다. 제1 단부 부분(206) 및 제2 단부 부분(210) 각각은 코일(170)을 전력 소스(151)에 결합하도록 구성되는 복수의 허브들(165)의 허브에 결합된다. 예를 들어, 복수의 허브들(165)의 제1 허브(250)는 갭(204)에 근접한 제1 단부 부분(206)에 결합될 수 있고, 복수의 허브들(165)의 제2 허브(260)는 갭(204)에 근접한 제2 단부 부분(210)에 결합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 단부 부분(206) 및 제2 단부 부분(210) 각각은 복수의 허브들(165) 중 2 개의 허브들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 복수의 허브들(165)은 제1 허브(250)로부터 제2 허브(260)까지 코일 본체(202)의 중심(232)에 대해 규칙적인 간격들로 배치된다. 일부 실시예들에서, 규칙적인 간격들은 중심(232)에 대해 약 50 도 내지 약 70 도를 포함한다. 일부 실시예들에서, 복수의 허브들(165)은 7 개의 허브들을 포함한다.
[0049] 일부 실시예들에서, 도 2c에 도시된 바와 같이, 복수의 허브들(165)은 코일 본체(202)의 중앙 수평 플레이트(plate)(218)를 따라 포지셔닝된다. 일부 실시예들에서, 복수의 허브들(165)은 중앙 수평 플레이트(218)와 하부 표면(224) 사이에서 코일 본체(202)의 수평 플레이트를 따라 포지셔닝된다. 일부 실시예들에서, 복수의 허브들(165)은 중앙 수평 플레이트(218)와 상부 표면(220) 사이에서 코일 본체(202)의 수평 플레이트를 따라 포지셔닝된다.
[0050] 일부 실시예들에서, 코일 본체(202)의 상부 표면(220)은 중앙 부분(208)으로부터 제1 단부 부분(206) 및 제2 단부 부분(210) 각각으로 상향으로 연장되는 제1 경사진 부분들(215)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 코일 본체(202)의 하부 표면(224)은 중앙 부분(208)으로부터 제1 단부 부분(206) 및 제2 단부 부분(210) 각각으로 하향으로 연장되는 제2 경사진 부분들(225)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 코일 본체(202)의 높이는 제1 단부 부분(206) 및 제2 단부 부분(210) 각각으로부터 각각 제1 경사진 부분들(215) 및 제2 경사진 부분들(225)을 따라 중앙 부분(208)으로 테이퍼진다. 일부 실시예들에서, 제1 경사진 부분들(215)은 제1 경사진 부분들(225)의 대응하는 방향들과 반대 방향으로 제2 경사진 부분들(225)과 유사한 각도로 연장된다.
[0051] 도 2e는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 도 2a의 코일(170)의 일부의 단면도를 묘사한다. 일부 실시예들에서, 복수의 허브들(165)의 허브 피처들(180)은 패스너(예를 들어, 패스너(135))를 수용하기 위한 중앙 개구부(254)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 공기 채널(262)은 중앙 개구부(254)로부터 복수의 허브들(165)의 외부 표면(264)으로 연장될 수 있고, 패스너(135)가 중앙 개구부(254)에 배치될 때 갇힌 공기가 중앙 개구부(254)에 배치되는 것을 유리하게 방지하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 복수의 허브들(165)의 허브 피처들(180)은 중앙 개구부(254)에 대해 배치된 환형 채널(258)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 코일 본체(202)는 약 0.75 인치 내지 약 2.0 인치의 두께(226)를 갖는다.
[0052] 코일 본체(202) 또는 코일 본체(202)의 부분들은 증착된 재료들의 접착을 유리하게 촉진하고 증착된 재료들의 박리를 완화하기 위해 텍스처화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 코일 본체(202)의 내부 측벽(238)은 텍스처화된다. 일부 실시예들에서, 코일 본체(202)의 외부 측벽(240)의 적어도 일부가 텍스처화된다. 일부 실시예들에서, 코일 본체(202)와 복수의 허브들(165) 사이의 인터페이스(242)가 텍스처화된다. 코일 본체(202)는 임의의 적절한 방법을 통해, 예를 들어, 비드 블라스팅(bead blasting), 아크 스프레잉(arc spraying), 3D 인쇄와 같은 적층 제조 등을 통해 텍스처화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 코일 본체(202)의 상이한 부분들은 상이한 방법들을 통해 텍스처화될 수 있다. 코일(170)의 텍스처화된 표면들은 딤플(dimple)들, 널링(knurl)된 패턴, 허니컴(honeycomb) 등과 같은 임의의 적합한 설계를 형성할 수 있다.
[0053] 도 3a 내지 도 3d는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 코일(170)의 등축도, 평면도, 좌측면도, 정면도를 각각 묘사한다. 도 3e는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 도 3a의 코일(170)의 일부의 단면도를 묘사한다. 도 3a 내지 도 3e의 코일(170)은, 코일 본체(202)의 특정 치수들을 제외하고는, 도 2a 내지 도 2e의 코일(170)과 유사하다. 예를 들어, 제1 단부 부분(206) 및 제2 단부 부분(210)의 높이(330)는 높이(230)보다 더 클 수 있다. 일부 실시예들에서, 중앙 부분(308)의 높이(320)는 높이(228)보다 작을 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 3a 내지 도 3e에 도시된 바와 같이, 제1 단부 부분(206) 및 제2 단부 부분(210)의 높이(330)는 약 2.5 인치 내지 약 3.75 인치이다. 일부 실시예들에서, 도 3a 내지 도 3e에 도시된 바와 같이, 중앙 부분(208)의 높이(320)는 약 1.0 인치 내지 약 2.0 인치이다.
[0054] 도 4는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 코일(170)의 등축도를 묘사한다. 일부 실시예들에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 코일(170)은 비대칭 기하학적 구조를 갖는다. 일부 실시예들에서, 제1 단부 부분(206) 및 제2 단부 부분(210) 중 하나는 중앙 부분(208)의 높이(228)보다 큰 높이를 갖는다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 코일(170)은, 제2 단부 부분(210)이 중앙 부분(208)의 높이(228)와 유사한 높이를 갖는다는 점을 제외하면, 도 2a의 코일(170)과 유사하다. 일부 실시예들에서, 코일 본체(202)는 상부 표면(220) 상에 제1 경사진 부분들(215)을 포함하며, 하부 표면(224) 상에 제2 경사진 부분들(225)을 포함하지 않는다(하부 표면은 실질적으로 평평함). 일부 실시예들에서, 코일 본체(202)는 상부 표면(220) 상에 제1 경사진 부분들(215)을 포함하지 않고(상부 표면은 실질적으로 평평함), 하부 표면(224) 상에 제2 경사진 부분들(225)을 포함한다. 도 4에 묘사된 바와 같은 코일(170)은 그 외에는 위에서 개시된 다른 실시예들 중 임의의 실시예와 유사할 수 있다.
[0055] 전술한 바가 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이, 본 개시내용의 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서 안출될 수 있다.

Claims (20)

  1. 프로세스 챔버(process chamber)에서 사용하기 위한 코일(coil)로서,
    제1 단부 부분, 및 중앙 부분을 통해 상기 제1 단부 부분에 결합(couple)된 대향하는 제2 단부 부분을 갖는 코일 본체 ― 상기 코일 본체는 환형 형상을 갖고, 상기 제1 단부 부분 및 상기 제2 단부 부분이 서로 인접하게 배치되고 상기 환형 형상에 불연속성을 형성하는 갭(gap)에 의해 이격되며, 상기 제1 단부 부분 및 상기 제2 단부 부분 중 적어도 하나가 상기 중앙 부분의 높이보다 큰 높이를 가짐 ― ; 및
    상기 코일 본체의 외부 측벽에 결합되고 상기 코일을 상기 프로세스 챔버에 결합하는 것을 가능하게 하도록 구성된 복수의 허브(hub)들 ― 상기 복수의 허브들의 허브는 상기 제1 단부 부분 및 상기 제2 단부 부분 각각에 결합되고 상기 코일을 전력 소스(source)에 결합하도록 구성됨 ― 을 포함하는,
    프로세스 챔버에서 사용하기 위한 코일.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 단부 부분 및 상기 제2 단부 부분의 높이는 약 2.0 인치 내지 약 3.75 인치인,
    프로세스 챔버에서 사용하기 위한 코일.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 중앙 부분의 높이는 약 1.0 인치 내지 약 2.5 인치인,
    프로세스 챔버에서 사용하기 위한 코일.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 코일 본체의 내부 측벽이 증착된 재료들의 접착을 촉진하기 위해 텍스처화(texturize)되는,
    프로세스 챔버에서 사용하기 위한 코일.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 허브들은 7 개의 허브들을 포함하는,
    프로세스 챔버에서 사용하기 위한 코일.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 코일 본체는 약 0.75 인치 내지 약 2.0 인치의 두께를 갖는,
    프로세스 챔버에서 사용하기 위한 코일.
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 허브들 각각은 상기 코일 본체의 중앙 수평 플레이트(plate)를 따라 포지셔닝(position)되는,
    프로세스 챔버에서 사용하기 위한 코일.
  8. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코일 본체의 상부 표면은 상기 중앙 부분으로부터 상기 제1 단부 부분 및 상기 제2 단부 부분 각각으로 상향으로 연장되는 제1 경사진 부분(sloped portion)들을 포함하는,
    프로세스 챔버에서 사용하기 위한 코일.
  9. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 허브들 각각은 패스너(fastener)를 수용하기 위한 중앙 개구부를 포함하는,
    프로세스 챔버에서 사용하기 위한 코일.
  10. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코일 본체는 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 루테늄(Ru), 니오븀(Nb), 이들의 합금들, 또는 이들의 조합(combination)들을 필수적 요소로 하여 구성되는(consist essentially of),
    프로세스 챔버에서 사용하기 위한 코일.
  11. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 단부 부분 및 상기 제2 단부 부분은 함께 상기 코일 본체의 중심에 대해 180 도 미만에 걸쳐 있고, 상기 중앙 부분은 상기 코일 본체의 상기 중심에 대해 180 도 초과에 걸쳐 있는,
    프로세스 챔버에서 사용하기 위한 코일.
  12. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 갭의 폭은 약 0.1 인치 내지 약 0.5 인치인,
    프로세스 챔버에서 사용하기 위한 코일.
  13. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코일 본체의 상기 외부 측벽의 적어도 일부가 텍스처화되는,
    프로세스 챔버에서 사용하기 위한 코일.
  14. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코일 본체의 직경은 약 14 인치 내지 약 16 인치인,
    프로세스 챔버에서 사용하기 위한 코일.
  15. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 단부 부분 및 상기 제2 단부 부분의 높이는 실질적으로 일정한,
    프로세스 챔버에서 사용하기 위한 코일.
  16. 프로세스 챔버로서,
    내부에 내부 체적을 갖는 챔버 본체;
    상기 내부 체적에 배치되어 기판을 지지하도록 구성된 페데스탈(pedestal);
    상기 페데스탈 반대편에서 상기 내부 체적에 배치된 타깃(target); 및
    상기 타깃과 상기 페데스탈 사이에서 상기 내부 체적에 배치된, 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항의 코일을 포함하는,
    프로세스 챔버.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 복수의 허브들을 통해 상기 코일에 결합된 전력 소스를 더 포함하는,
    프로세스 챔버.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 타깃과 상기 페데스탈 사이에서 상기 내부 체적에 포지셔닝되는 내부 실드(shield)를 더 포함하고, 상기 코일은 상기 복수의 허브들을 통해 상기 내부 실드에 결합되는,
    프로세스 챔버.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 복수의 허브들과 상기 내부 실드 사이에 배치되어 상기 코일을 상기 내부 실드로부터 전기적으로 분리(isolate)하는 코일 스페이서(spacer)들을 더 포함하는,
    프로세스 챔버.
  20. 제16 항에 있어서,
    상기 코일 본체는 상기 타깃과 동일한 재료로 만들어지는,
    프로세스 챔버.
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