KR20240104149A - 단일 턴 내부 코일 pvd 챔버를 위한 식각 균일성 개선 - Google Patents

단일 턴 내부 코일 pvd 챔버를 위한 식각 균일성 개선 Download PDF

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KR20240104149A
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앤소니 치-퉁 챈
아돌프 밀러 알렌
메훌 차우한
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

물리 기상 증착(PVD) 챔버 외부에 자기장을 생성하여 PVD 챔버 내부에 배치된 기판 상의 식각 또는 증착 균일성을 개선하는 방법들 및 장치가 본원에 제공된다. 일부 실시예들에서, 프로세스 챔버는 내부에 내부 용적을 한정하는 챔버 몸체; 기판을 지지하기 위해 내부 용적에 배치된 페디스털; 페디스털 위에서 내부 용적에 배치된 코일; 및 외부 자석 조립체를 포함하고, 외부 자석 조립체는: 챔버 몸체에 결합된 하우징; 및 하우징에 결합된 챔버 몸체 외부에 배치되고 챔버 몸체 주위에 비대칭으로 배열된 복수의 자석들을 포함한다.

Description

단일 턴 내부 코일 PVD 챔버를 위한 식각 균일성 개선
본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 기판 처리 장비에 관한 것이다.
반도체 산업에서의 1/2 미크론 미만 및 더 작은 피쳐들의 제조는 다양한 처리 장비, 예컨대, 프로세스 챔버들, 예를 들어, 물리 기상 증착(PVD) 챔버들, 화학 기상 증착(CVD) 챔버들, 원자 층 증착(ALD) 챔버들 등에 의존한다. 프로세스 챔버들은 프로세스 챔버에서 플라즈마를 유지하기 위해 프로세스 챔버의 기판 지지부와 타겟 사이에 배치된 코일들을 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명자들은, 단일 턴 내부 코일을 갖는 PVD 챔버들이, 낮은 바이어스 전력 및 높은 압력(~ 10 mTorr)에서 작동할 때, 프로세스 챔버에서 처리되고 있는 기판 상에 비대칭 물질 식각을 초래할 수 있다는 것을 관찰하였다.
그러므로, 본 발명자들은 프로세스 균일성을 개선하는 것을 돕기 위해, 개선된 PVD 프로세스 챔버들을 제공하였다.
물리 기상 증착(PVD) 챔버 외부에 자기장을 생성하여 PVD 챔버 내부에 배치된 기판 상의 식각 또는 증착 균일성을 개선하는 방법들 및 장치가 본원에 제공된다. 일부 실시예들에서, 프로세스 챔버는 내부에 내부 용적을 한정하는 챔버 몸체; 기판을 지지하기 위해 내부 용적에 배치된 페디스털; 페디스털 위에서 내부 용적에 배치된 코일; 및 외부 자석 조립체를 포함하고, 외부 자석 조립체는: 챔버 몸체에 결합된 하우징; 및 하우징에 결합된 챔버 몸체 외부에 배치되고 챔버 몸체 주위에 비대칭으로 배열된 복수의 자석들을 포함한다.
일부 실시예들에서, 프로세스 챔버와 함께 사용하기 위한 외부 자석 조립체는: 플레이트 및 내측 립을 갖는 하우징으로서, 내측 립은 하우징의 중심 개구부를 한정하기 위해 플레이트로부터 상향 연장되는, 하우징; 하우징에 결합된 복수의 아치형 베이스 플레이트들; 및 복수의 아치형 베이스 플레이트들 각각에 결합된 복수의 자석들을 포함한다.
일부 실시예들에서, 프로세스 챔버는: 내부에 내부 용적을 한정하기 위해 덮개에 결합된 챔버 몸체; 기판을 지지하기 위해 내부 용적에 배치된 페디스털; 페디스털 위에서 내부 용적에 배치된 코일; 및 외부 자석 조립체를 포함하고, 외부 자석 조립체는: 챔버 몸체에 결합된 하우징, 하우징에 결합된 2개의 아치형 베이스 플레이트들; 및 2개의 아치형 베이스 플레이트들을 통해 하우징에 결합된 챔버 몸체 외부에 배치되고 챔버 몸체 주위에 비대칭으로 배열된 복수의 자석들을 포함하고, 복수의 자석들은 복수의 자석 세트들로 배열된다.
본 개시내용의 다른 실시예들 및 추가의 실시예들이 이하에 설명된다.
위에서 간략히 요약되고 아래에서 더 상세히 논의되는, 본 개시내용의 실시예들은 첨부 도면들에 도시된, 본 개시내용의 예시적인 실시예들을 참조하여 이해될 수 있다. 그러나, 본 개시내용은 동등한 효과의 다른 실시예들을 허용할 수 있기 때문에, 첨부 도면들은 본 개시내용의 전형적인 실시예들만을 예시하고 그러므로 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.
도 1a는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 프로세스 챔버의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 1b는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 코일과 내측 차폐부 사이의 계면의 근접 단면도를 도시한다.
도 2는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 챔버 몸체 주위에 배치된 복수의 자석들의 개략적인 상면도이다.
도 3은 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 챔버 몸체 주위에 배치된 복수의 자석들의 개략적인 상면도이다.
도 4는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 프로세스 챔버 및 외부 자기 조립체의 부분의 등각 분해도이다.
도 5는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 챔버 몸체 주위에 배치된 복수의 자석들의 개략적인 상면도이다.
도 6은 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 외부 자기 조립체의 부분의 등각 분해도이다.
이해를 용이하게 하기 위해, 가능한 경우, 도면들에 공통된 동일한 요소들을 지시하는 데에 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 도면들은 축척에 맞게 도시되지 않았고, 명확성을 위해 간략화될 수 있다. 일 실시예의 요소들 및 특징들이 추가의 언급 없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있다.
PVD 챔버 내부에 배치된 기판의 식각 균일성을 개선하기 위해 물리 기상 증착(PVD) 챔버 외부에 자기장을 생성하기 위한 방법들 및 장치가 본원에 제공된다. 작동 동안 PVD 챔버 내부의, 외부 자석들 근처의 플라즈마 밀도를 유리하게 개선하기 위해 하나 이상의 외부 자석이 PVD 챔버 주위에 배치될 수 있다.
PVD는 프로세스 챔버에서 플라즈마를 유지하기 위해 프로세스 챔버의 기판 지지부와 타겟 사이에 배치된 코일들을 사용할 수 있다. 코일로부터 플라즈마로의 용량성 결합의 양 및 코일에 대한 개별 종단 임피던스 또는 커패시턴스는 챔버에 걸친 플라즈마의 균일성에 영향을 미친다. 코일로부터의 유한한 용량성 결합은 코일의 경로를 따른 전도 전류를 감소시키고, 그에 의해 국부 유도 전기장의 크기를 감소시키고 이온 분포에 영향을 미친다. 이온 분포에 대한 영향은, 처리되고 있는 기판 상의 식각 속도들의 비대칭성 또는 불균일성으로 이어진다. 본 발명자들은, 비대칭성들이, 가스들의 입력 및 펌핑에서의 방위각 변동들, 코일에 매칭되는 전송 라인에 관련된 회로 문제들, 및 반응기 구성의 상세들과 상관된다는 것을 관찰하였다. 하나 이상의 외부 자석은 유리하게, PVD 챔버의 코일들 위에 수직으로 그리고 PVD 챔버의 타겟에 근접하여 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 외부 자석 조립체는 코일과 타겟 사이에 수직으로 배치된다. 하나 이상의 외부 자석은 일반적으로, 타겟의 방사상 외측에 배치된다.
도 1a는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 프로세스 챔버(101)의 개략적인 단면도를 도시한다. 프로세스 챔버(101)는 PVD 챔버 또는 임의의 다른 적합한 증착 또는 식각 챔버일 수 있다. 프로세스 챔버(101)는, 측벽들(102) 및 바닥(103)을 포함하는 챔버 몸체(105)를 갖는다. 덮개(104)는 내부 용적(106)을 챔버 몸체에 한정하기 위해 챔버 몸체(105) 상에 배치된다. 페디스털(108)을 갖는 기판 지지부는 프로세스 챔버(101)의 내부 용적(106)에 배치된다. 기판 이송 포트(109)는 기판들을 내부 용적(106) 안팎으로 이송하기 위해 측벽들(102)에 형성된다.
어댑터(115)는 챔버 몸체(105)와 덮개(104) 사이에 배치될 수 있다. 하나 이상의 외부 자석(예를 들어, 하나 이상의 자석(210))을 갖는 외부 자석 조립체(184)는 측벽들(102)과 덮개(104) 또는 측벽들(102)과 어댑터(115) 사이에 배치될 수 있다. 덮개(104)는 스퍼터링 공급원, 예컨대, 타겟(114)을 지지할 수 있다. 타겟(114)은 일반적으로, 기판(118)에 증착될 물질의 공급원을 제공한다. 타겟(114)은 금속, 예컨대, 티타늄(Ti), 탄탈럼(Ta), 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 루테늄(Ru), 니오븀(Nb), 이들의 합금들, 이들의 조합들 등으로 본질적으로 구성된다. 일부 실시예들에서, 타겟(114)은 금속, 예컨대, 티타늄(Ti), 탄탈럼(Ta), 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 루테늄(Ru), 또는 니오븀(Nb)의 적어도 약 99.9%이다.
타겟(114)은 DC 공급원 전력 조립체(116)에 결합될 수 있다. 마그네트론(119)은 타겟(114)에 인접하여 결합될 수 있다. 마그네트론(119) 조립체의 예들은, 전자기 선형 마그네트론, 사행 마그네트론, 나선형 마그네트론, 이중 맞물림 마그네트론, 직사각형화된 나선형 마그네트론 등을 포함한다. 대안적으로, 강력한 자석들이 타겟(114)에 인접하여 배치될 수 있다. 자석들은 희토류 자석들, 예컨대, 네오디뮴 또는 강한 자기장을 생성하기 위한 다른 적합한 물질들일 수 있다. 마그네트론(119)은 플라즈마를 국한시킬 뿐만 아니라 타겟(114)을 따라 플라즈마의 농도를 분배하도록 구성될 수 있다.
가스 공급원(113)은 프로세스 가스들을 내부 용적(106) 내로 공급하기 위해 프로세스 챔버(101)에 결합된다. 일부 실시예들에서, 프로세스 가스들은 하나 이상의 불활성 가스 또는 반응성 가스를 포함할 수 있다. 가스 공급원(113)에 의해 제공될 수 있는 프로세스 가스들의 예들은 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne), 질소(N2), 산소(O2), 염소(Cl), 수증기(H2O) 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
펌핑 디바이스(112)는 내부 용적(106)의 압력을 제어하기 위해 내부 용적(106)과 연통하는 프로세스 챔버(101)에 결합된다. 일부 실시예들에서, 프로세스 챔버(101)의 압력은 약 1 Torr 이하로 유지될 수 있다. 일부 실시예들에서, 프로세스 챔버(101) 내의 압력은 약 500 밀리토르 이하로 유지될 수 있다. 다른 실시예들에서, 프로세스 챔버(101) 내의 압력은 약 1 밀리토르 내지 약 300 밀리토르로 유지될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제어기(131)는 프로세스 챔버(101)에 결합된다. 제어기(131)는 중앙 처리 유닛(CPU)(160), 메모리(168), 및 지원 회로들(162)을 포함한다. 제어기(131)는 프로세스 시퀀스를 제어하고, 가스 공급원(113)으로부터 프로세스 챔버(101) 내로의 가스 유동들을 조절하고, 타겟(114)의 이온 충격을 제어하는 데 활용된다. CPU(160)는 산업 현장에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서일 수 있다. 소프트웨어 루틴들은 메모리(168), 예컨대, 랜덤 액세스 메모리, 판독 전용 메모리, 플로피 또는 하드 디스크 드라이브, 또는 다른 형태의 디지털 저장소에 저장될 수 있다. 지원 회로들(162)은 통상적으로, CPU(160)에 결합되고, 캐시, 클럭 회로들, 입력/출력 하위시스템들, 전력 공급부들 등을 포함할 수 있다. 소프트웨어 루틴들은, CPU(160)에 의해 실행될 때, 프로세스들이 본 개시내용에 따라 수행되도록, CPU(160)를 프로세스 챔버(101)를 제어하는 컴퓨터(제어기(131))로 변환한다. 소프트웨어 루틴들은 또한, 프로세스 챔버(101)로부터 원격에 위치되는 제2 제어기(도시되지 않음)에 의해 저장되고/거나 실행될 수 있다.
필요에 따라 타겟(114)과 페디스털(108) 사이에 바이어스 전력을 제공하기 위해, 추가적인 RF 전원(181)이 또한, 페디스털(108)을 통해 프로세스 챔버(101)에 결합될 수 있다. 일부 실시예들에서, RF 전원(181)은 기판(118)을 바이어싱하기 위해 페디스털(108)에 약 1 MHz 내지 약 100 MHz, 예컨대, 약 13.56 MHz의 주파수의 전력을 제공할 수 있다.
페디스털(108)은, 화살표(182)에 의해 도시된 바와 같이, 상승된 위치와 하강된 위치 사이에서 이동가능할 수 있다. 하강된 위치에서, 페디스털(108)의 최상부 표면(111)은, 프로세스 챔버(101)에의 기판(118)의 진입 및 프로세스 챔버로부터의 기판의 제거를 용이하게 하기 위해, 기판 이송 포트(109)와 정렬되거나 기판 이송 포트 바로 아래에 정렬될 수 있다. 최상부 표면(111)은, 페디스털(108)을 플라즈마 및 증착된 물질로부터 보호하면서, 기판(118)을 상부에 수용하도록 크기가 정해진 에지 증착 링(136)을 가질 수 있다. 페디스털(108)은 프로세스 챔버(101)에서 기판(118)을 처리하기 위해 타겟(114)에 더 가까운 상승된 위치로 이동될 수 있다. 커버 링(126)은, 페디스털(108)이, 상승된 위치에 있을 때 에지 증착 링(136)에 맞물릴 수 있다. 커버 링(126)은 증착 물질이 기판(118)과 페디스털(108) 사이에서 브리징하는 것을 방지할 수 있다. 페디스털(108)이, 하강된 위치에 있을 때, 기판 이송을 허용하기 위해 커버 링(126)은 페디스털(108) 위에 매달리고 기판(118)이 그 상부에 위치된다.
기판 이송 동안, 기판(118)을 상부에 갖는 로봇 블레이드(도시되지 않음)가 기판 이송 포트(109)를 통해 연장된다. 기판(118)을 페디스털(108)의 최상부 표면(111)으로부터 들어올리고, 따라서, 로봇 블레이드가 기판(118)과 페디스털(108) 사이를 통과하기 위한 공간을 허용하기 위해, 리프트 핀들(도시되지 않음)이 페디스털(108)의 최상부 표면(111)을 통해 연장된다. 그 다음, 로봇은 기판 이송 포트(109)를 통해 기판(118)을 프로세스 챔버(101) 밖으로 운반할 수 있다. 페디스털(108) 및/또는 리프트 핀들의 상승 및 하강은 제어기(131)에 의해 제어될 수 있다.
스퍼터 증착 동안, 기판(118)의 온도는 페디스털(108)에 배치된 열 제어기(138)를 활용함으로써 제어될 수 있다. 기판(118)은 처리를 위해 원하는 온도로 가열될 수 있다. 처리 후에, 기판(118)은 페디스털(108)에 배치된 열 제어기(138)를 활용하여 급속하게 냉각될 수 있다. 열 제어기(138)는 기판(118)의 온도를 제어하며, 수 초 내지 약 1 분 내에 기판(118)의 온도를 제1 온도로부터 제2 온도로 변화시키는 데 활용될 수 있다.
내측 차폐부(150)는 내부 용적(106)에 타겟(114)과 페디스털(108) 사이에 위치될 수 있다. 내측 차폐부(150)는, 다른 물질들 중에서도, 알루미늄 또는 스테인리스 강으로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 내측 차폐부(150)는 스테인리스 강으로 형성된다. 외측 차폐부(195)는 내측 차폐부(150)와 측벽(102) 사이에 형성될 수 있다. 외측 차폐부(195)는, 다른 물질들 중에서도, 알루미늄 또는 스테인리스 강으로 형성될 수 있다. 외측 차폐부(195)는 내측 차폐부(150)를 지나 연장될 수 있고, 페디스털(108)이, 하강된 위치에 있을 때 커버 링(126)을 지지하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 내측 차폐부(150)는, 내측 차폐부(150)의 외측 직경보다 큰 내측 직경을 포함하는 방사상 플랜지(123)를 포함한다. 방사상 플랜지(123)는 내측 차폐부(150)의 내측 직경 표면에 대해 약 90 도 이상의 각도로 내측 차폐부(150)로부터 연장된다. 방사상 플랜지(123)는 내측 차폐부(150)의 표면으로부터 연장되는 원형 리지일 수 있고, 페디스털(108) 상에 배치된 커버 링(126)에 형성된 리세스와 짝맞춤되도록 일반적으로 적응된다. 리세스는, 커버 링(126)을 페디스털(108)의 종축에 대해 중심을 맞추는, 커버 링(126)에 형성된 원형 홈일 수 있다.
프로세스 챔버(101)는 타겟(114)과 페디스털(108) 사이의 내부 용적(106)에 배치된 코일(170)을 갖는다. 프로세스 챔버(101)의 코일(170)은 내측 차폐부(150) 바로 내부에 있을 수 있고, 페디스털(108) 위에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 코일(170)은 타겟(114)보다 페디스털(108)에 더 가깝게 위치된다. 코일(170)은 2차 스퍼터링 타겟으로서 작용하기 위해 타겟(114)과 조성이 유사한 물질, 예를 들어, 위에서 논의된 물질들 중 임의의 물질로 형성될 수 있다. 코일(170)은 단일 턴 코일일 수 있다.
일부 실시예들에서, 코일(170)은, 코일 스페이서들(110)(도 1b 참고)을 포함하거나 코일 스페이서들로 구성될 수 있는 복수의 챔버 구성요소들, 예컨대, 챔버 구성요소(100)에 의해 내측 차폐부(150)로부터 지지된다. 코일 스페이서들(110)은 코일(170)을 내측 차폐부(150) 및 다른 챔버 구성요소들로부터 전기적으로 격리시킬 수 있다. 코일(170)은 전원(151)에 결합될 수 있다. 전원(151)은 RF 전원, DC 전원, 또는 RF 전원 및 DC 전원 양쪽 모두일 수 있다. 전원(151)은 프로세스 챔버(101)의 측벽(102), 외측 차폐부(195), 내측 차폐부(150) 및 코일 스페이서들(110)을 관통하는 전기 리드들을 가질 수 있다. 코일(170)은 코일(170)에 전력을 제공하고 코일(170)을 내측 차폐부(150) 또는 다른 챔버 구성요소에 결합하기 위한 복수의 허브들(165)을 포함한다. 전기 리드들은 코일(170)에 전력을 제공하기 위해 코일(170) 상의 복수의 허브들(165) 중 하나 이상의 허브에 연결된다. 복수의 허브들(165) 중 하나 이상은 코일(170)에 전력을 제공하기 위한 복수의 절연된 전기 연결들을 가질 수 있다. 추가적으로, 복수의 허브들(165)은 코일 스페이서들(110)과 인터페이싱하고 코일(170)을 지지하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전원(151)은, 프로세스 챔버(101) 내에 RF 장을 유도하고 플라즈마 밀도, 즉, 반응성 이온들의 농도를 증가시키기 위해 전력을 플라즈마에 결합시키기 위해, 코일(170)에 전류를 인가한다.
도 1b는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 코일(170)과 내측 차폐부(150) 사이의 계면의 근접 단면도를 도시한다. 챔버 구성요소(100)는 코일 스페이서(110)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 챔버 구성요소(100)는 코일 스페이서(110)만을 포함한다. 챔버 구성요소(100)는 적어도 하나의 허브 리셉터(130)를 선택적으로 포함할 수 있다. 챔버 구성요소(100)를 형성하기 위해 허브 리셉터(130)와 코일 스페이서(110)를 함께 유지하는 데 파스너(135)가 활용될 수 있다. 예를 들어, 파스너(135)는 허브 리셉터(130)를 통해 복수의 허브들(165) 중 하나 내로 연장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 파스너(135)는 파스너(135)와 복수의 허브들(165) 사이의 에어 포켓들을 방지하기 위해 파스너(135)의 세장 축을 따라 파스너(135)를 통해 연장되는 중심 채널(175)을 포함할 수 있다.
코일 스페이서(110)는 최상부 부분(140) 및 바닥 부분(145)을 갖는다. 바닥 부분(145)은 내측 차폐부(150)에 근접하여 배치될 수 있다. 코일 스페이서(110), 허브 리셉터(130) 및 파스너(135)는 코일 스페이서(110)를 내측 차폐부(150)에 고정하기 위해 함께 부착될 수 있다. 일부 실시예들에서, 코일 스페이서(110)의 바닥 부분(145)은 코일(170)과 내측 차폐부(150) 사이의 개구부(155)에 근접하여 배치된다. 코일 스페이서(110)는, 코일(170)을 내측 차폐부(150)로부터 전기적으로 격리시키기 위해 코일(170)과 내측 차폐부(150) 사이에 개구부(155)를 유지하는 것을 용이하게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 내측 차폐부(150)는, 코일 스페이서(110)를 내측 차폐부(150)에 위치시키고/거나 고정시키기 위해 코일 스페이서(110)의 상보적인 피쳐와 상호 끼워맞춤되는 피쳐(도시되지 않음)를 가질 수 있다. 예를 들어, 코일 스페이서(110)는 나사산, 페룰, 테이퍼, 또는 코일 스페이서(110)를 내측 차폐부(150)에 부착하기에 적합한 다른 구조를 가질 수 있다.
허브 리셉터(130)는 코일 스페이서(110)를 내측 차폐부(150)에 부착하기 위한 백킹 또는 구조적 부재의 역할을 할 수 있다. 추가적으로, 허브 리셉터(130) 또는 파스너(135)는 코일(170)의 복수의 허브들(165) 중 하나와 인터페이싱할 수 있다. 허브 리셉터(130)는 복수의 허브들(165) 중 하나의 허브 상의 각각의 상보적인 허브 피쳐들(180)과 조인트 또는 연결을 형성하기 위한 수용 피쳐들(185)을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 허브 피쳐들(180) 및 수용 피쳐들(185)은 코일(170)을 지지하기 위해 복수의 허브들(165) 중 하나와 코일 스페이서(110) 사이에 구조적 연결을 형성하도록 맞물린다. 수용 피쳐들(185) 및 허브 피쳐들(180)은 핑거 조인트들, 테이퍼진 조인트들, 또는 복수의 허브들(165)과, 코일(170)을 지지하기에 적합한 코일 스페이서들(110) 각각 사이에 결합체를 형성하기 위한 다른 적합한 구조일 수 있다. 일부 실시예들에서, 수용 피처들(185)은 전기 연결의 일부를 형성할 수 있다.
코일 스페이서들(110) 중 하나 이상은 그를 통하여 연장되는 전기 경로(도 1b에 도시되지 않음)를 가질 수 있다. 전기 경로는 코일(170)에 에너지를 공급하기 위해 코일(170) 상의 복수의 허브들(165)과 전원(151) 사이에 전기 연결을 제공하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 코일 스페이서들(110)은 전기 경로를 제공하지 않을 수 있고, 코일(170)에 에너지를 공급하기 위한 전력은 코일 스페이서들(110) 중 하나를 통과하지 않고 다른 방식으로 제공된다. 전기 경로는 전기 신호를 송신하기 위한 전도성 경로일 수 있다. 대안적으로, 전기 경로는 전원(151)과 코일(170)의 복수의 허브들(165) 중 하나 이상 사이의 전기 연결의 접근가능성을 제공하는 보이드 또는 공간일 수 있다.
코일 스페이서(110)는 금속, 예컨대, 스테인리스 강으로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 35-45 마이크로미터의 크기를 갖는 스테인리스 강 분말이, 아래에 더 설명되는 바와 같은 적합한 전구체 물질이다. 코일 스페이서(110)는 코일(170)을 내측 차폐부(150)로부터 전기적으로 격리시킬 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) 내에 배치될 수 있고 바닥 부분(145)을 향해 연장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 개구부(190)는 원형 프로파일을 갖고, 둥근 형상을 갖는 복수의 허브들(165) 중 하나를 수용하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 개구부(190)는 상보적인 상호 끼워맞춤 형상을 갖는 복수의 허브들(165) 중 하나를 수용하도록 형상이 결정된다.
일부 실시예들에서, 코일 스페이서(110)는 축(197)과 정렬된 베이스 평면(198) 및 바닥 부분(145)을 포함한다. 베이스 평면(198)은 일반적으로, 바닥 부분(145)에 걸쳐 연장된다. 도 1b는 또한, 챔버 구성요소(100)에 인접한 외측 차폐부(195)를 도시한다. 챔버 구성요소(100)와 연결되지 않지만, 축(197), 바닥 부분(145), 및 베이스 평면(198)과 평행하게 정렬된 외측 차폐부(195)가 도시된다.
일부 실시예들에서, 코일 스페이서(110) 또는 코일(170) 중 하나 이상은 프로세스 챔버(101)의 작동 동안 증착된 물질의 박피를 최소화하고 접착을 촉진하기 위해 텍스처링된 표면들을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 1에서는 보이지 않지만, 코일(170)은 텍스처링된 내측 측벽을 가질 수 있다.
도 2는 챔버 몸체(105) 주위에 배치된 복수의 자석들(210)의 개략적인 평면도이다. 일부 실시예들에서, 외부 자기 조립체(184)는 하우징(208)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 복수의 자석들(210)은 하우징(208)에 결합된다. 일부 실시예들에서, 하우징(208)은 챔버 몸체(105)와 덮개(104) 사이에 배치된다. 일부 실시예들에서, 하우징(208)은 챔버 몸체(105)의 정상에 결합된다. 하우징(208)은 중심 개구부(206)를 포함한다.
복수의 자석들(210)은 임의의 적합한 위치에 배치될 수 있고, 임의의 적합한 극성을 가질 수 있고, 임의의 적합한 강도를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 자석들(210)은 영구 자석들이다. 일부 실시예들에서, 복수의 자석들(210)은 약 1500 내지 약 3000 가우스의 자기장 강도를 갖는다. 일부 실시예들에서, 복수의 자석들(210)은 약 0.3 내지 약 1.0 인치의 직경을 갖는다. 복수의 자석들(210)은, 더 균일한 식각 속도 또는 증착 속도를 용이하게 하기 위해 원하는 대로, 상이한 방향들로, 예를 들어, 북쪽을 위로 하여 또는 남쪽을 위로 하여 배향될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전원(151)의 위치에 대응하는 프로세스 챔버(101)의 코일 RF 측(230)은 기판 이송 포트(109)에 대향하여 배치될 수 있다.
일부 실시예들에서, 복수의 자석들(210)은 복수의 자석 세트들에 배열된다. 일부 실시예들에서, 복수의 자석들(210) 중 각각의 자석은 동일한 크기 및 강도이다. 일부 실시예들에서, 자석 세트들은 단일 자석 또는 서로의 최상부에 적층되는 다수의 자석들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 자석들(210)은 4개의 자석 세트들로 배열된다. 일부 실시예들에서, 복수의 자석들(210)은 하우징(208) 주위에 비대칭 배열로 배치된다. 일부 실시예들에서, 복수의 자석들(210) 중 일부는 남쪽을 위로 하여 배향되고 복수의 자석들(210) 중 다른 자석들은 북쪽을 위로 하여 배향된다. 일부 실시예들에서, 복수의 자석들(210) 중 제1 자석 세트(210A)는 남쪽을 위로 하여 배향된 단일 자석을 포함할 수 있다. 제1 자석 세트(210A)는 코일 RF 측(230) 상에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 자석들(210) 중 제2 자석 세트(210B)는 제2 자석 세트(210B)의 자기장 강도가 제1 자석 세트(210A)의 자기장 강도보다 크도록 서로의 최상부 상에 적층된 하나 이상의 자석, 예를 들어, 2개의 자석을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제2 자석 세트(210B)는 남쪽을 위로 하여 배향된다. 일부 실시예들에서, 제3 자석 세트(210C)는 북쪽을 위로 하여 배향된 단일 자석을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제4 자석 세트(210D)는 서로의 최상부 상에 적층된 하나 이상의 자석을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제4 자석 세트(210D)는 북쪽을 위로 하여 배향된 2개의 자석들을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 복수의 자석들(210) 중 적어도 2개의 자석 세트들은 중심 개구부(206)의 중심 축(248)을 중심으로 서로로부터 약 180 도로 배치된다. 예를 들어, 제2 자석 세트(210B) 및 제4 자석 세트(210D)는 중심 축(248)에 대하여 서로로부터 약 180 도로 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 자석 세트(210A) 및 제2 자석 세트(210B)는 중심 개구부(206)의 중심 축(248)을 중심으로 각도(254)로 배치된다. 일부 실시예들에서, 각도(254)는 약 50 내지 약 75 도이다. 일부 실시예들에서, 제2 자석 세트(210B) 및 제3 자석 세트(210C)는 중심 축(248)을 중심으로 각도(256)로 배치된다. 일부 실시예들에서, 각도(256)는 약 105 내지 약 125 도이다. 일부 실시예들에서, 제3 자석 세트(210C) 및 제4 자석 세트(210D)는 중심 축(248)을 중심으로 각도(252)로 배치된다. 일부 실시예들에서, 각도(252)는 약 80 내지 약 100 도이다. 일부 실시예들에서, 제3 자석 세트(210C)는 기판 이송 포트(109)에 근접한다.
도 3은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 외부 자기 조립체(184)의 개략적인 상면도이다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 베이스 플레이트(320)는 하우징(208)에 결합되고, 복수의 자석들(210)은 하나 이상의 베이스 플레이트(320)에 결합된다. 하나 이상의 베이스 플레이트(320)는 아치형 형상일 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 베이스 플레이트(320)는 2개의 베이스 플레이트들을 포함할 수 있고, 각각의 베이스 플레이트는 복수의 자석들(210)의 복수의 자석 세트들에 결합된다. 예를 들어, 제1 자석 세트(210A) 및 제2 자석 세트(210B)는 하나 이상의 베이스 플레이트(320) 중 제1 베이스 플레이트에 결합될 수 있는 한편, 제3 자석 세트(210C) 및 제4 자석 세트(210D)는 하나 이상의 베이스 플레이트(320) 중 제2 베이스 플레이트에 결합될 수 있다.
도 4는 프로세스 챔버의 부분 및 외부 자기 조립체(184)의 등각 분해도이다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 베이스 플레이트(320)는 하나 이상의 베이스 플레이트(320)의 개구부들(404)을 통해 연장되는 파스너들(402)을 통해 하우징(208)에 결합된다. 일부 실시예들에서, 외부 자기 조립체(184)는 하우징(208)의 개구부들(410)을 통해 연장되는 파스너들(412)을 통해 챔버 몸체(105)에 결합된다. 일부 실시예들에서, 하우징(208)은 플레이트(432) 및 중심 개구부(206)를 한정하기 위해 플레이트(432)로부터 상향 연장되는 내측 립(436)을 포함한다.
도 5는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 챔버 몸체 주위에 배치된 복수의 자석들의 개략적인 상면도이다. 도 6은 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 외부 자기 조립체(184)의 부분의 등각 분해도이다. 일부 실시예들에서, 도 5 및 6에 도시된 바와 같이, 복수의 자석들(210)은 6개의 자석 세트들(210A 내지 210F)로 배열된다. 일부 실시예들에서, 복수의 자석들(210)은 하나 이상의 베이스 플레이트(320) 내에 배치되거나 그에 매립된다. 예를 들어, 하나 이상의 베이스 플레이트(320)는 복수의 자석들(210) 중 각각의 자석의 부분 또는 전부를 수용하기 위한 개구부들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 파스너 플레이트(610)는 복수의 자석들(210) 중 각각의 자석을 하나 이상의 베이스 플레이트(320)의 각각의 개구부들에 유지하기 위해 하나 이상의 파스너(620)를 통해 하나 이상의 베이스 플레이트(320)에 결합될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제1 자석 세트(210A), 제2 자석 세트(210B), 및 제3 자석 세트(210C)는 하나 이상의 베이스 플레이트(320)의 제1 베이스(320A)에 결합될 수 있고, 제2 자석 세트(210B)는 제1 자석 세트(210A)와 제3 자석 세트(210C) 사이에 배치된다. 일부 실시예들에서, 제4 자석 세트(210D), 제5 자석 세트(210E), 및 제6 자석 세트(210F)는 하나 이상의 베이스 플레이트(320)의 제2 베이스(320B)에 결합될 수 있고, 제5 자석 세트(210E)는 제4 자석 세트(210D)와 제6 자석 세트(210F) 사이에 배치된다. 일부 실시예들에서, 제1 자석 세트(210A), 제5 자석 세트(210E), 및 제6 자석 세트(210F)는 북쪽을 위로 하여 배향된다. 일부 실시예들에서, 제2 자석 세트(210B), 제3 자석 세트(210C), 및 제4 자석 세트(210D)는 북쪽을 아래로 하여 배향된다.
일부 실시예들에서, 복수의 자석 세트들 각각은 복수의 자석 세트들 중 다른 세트에 정반대로 대향한다. 일부 실시예들에서, 제3 자석 세트(210C)는 제1 자석 세트(210A)보다 제2 자석 세트(210B)에 더 가깝다. 일부 실시예들에서, 제6 자석 세트(210F)는 제4 자석 세트(210D)보다 제5 자석 세트(210E)에 더 가깝다. 일부 실시예들에서, 제1 자석 세트(210A) 및 제2 자석 세트(210B)는 중심 축(248)을 중심으로 서로로부터 각도(510)로 배치된다. 일부 실시예들에서, 각도(510)는 약 70 내지 약 90 도이다. 일부 실시예들에서, 제2 자석 세트(210B) 및 제3 자석 세트(210C)는 중심 축(248)을 중심으로 서로로부터 각도(520)로 배치된다. 일부 실시예들에서, 각도(520)는 약 40 내지 약 60 도이다. 일부 실시예들에서, 제4 자석 세트(210D) 및 제3 자석 세트(210C)는 중심 축(248)을 중심으로 서로로부터 각도(530)로 배치된다. 일부 실시예들에서, 각도(530)는 약 40 내지 약 60 도이다.
전술한 내용은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 및 추가적인 실시예들은 그의 기본 범위로부터 벗어나지 않고 안출될 수 있다.

Claims (20)

  1. 프로세스 챔버와 사용하기 위한 외부 자석 조립체로서,
    플레이트 및 내측 립을 갖는 하우징으로서, 상기 내측 립은 상기 하우징의 중심 개구부를 한정하기 위해 상기 플레이트로부터 상향 연장되는, 하우징;
    상기 하우징에 결합된 하나 이상의 아치형 베이스 플레이트; 및
    상기 하나 이상의 아치형 베이스 플레이트 각각에 결합된 복수의 자석들
    을 포함하는, 외부 자석 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 자석들은 상기 하우징 주위에 비대칭으로 배치되는, 외부 자석 조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 자석들은, 하나의 자석 또는 서로의 최상부 상에 적층된 2개의 자석들을 포함하는 복수의 자석 세트들로 배열되는, 외부 자석 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 자석들은 복수의 자석 세트들로 배열되고, 상기 복수의 자석 세트들은 4개의 자석 세트들 또는 6개의 자석 세트들을 포함하는, 외부 자석 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 자석들 중 적어도 2개의 자석들은 상기 하우징의 중심 축을 중심으로 다른 자석과 정반대로 대향하는, 외부 자석 조립체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 자석들 중 적어도 2개의 자석들은 상기 하우징의 중심 축을 중심으로 서로로부터 약 180 도로 배치되는, 외부 자석 조립체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 아치형 베이스 플레이트는 2개의 베이스 플레이트들을 포함하고, 상기 2개의 베이스 플레이트들 각각에 2개 이상의 자석들이 결합되는, 외부 자석 조립체.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 자석들은 영구 자석들인, 외부 자석 조립체.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 아치형 베이스 플레이트의 각각의 개구부들에 상기 복수의 자석들 중 각각의 자석을 유지하기 위해 상기 하나 이상의 아치형 베이스 플레이트에 결합되는 파스너 플레이트를 더 포함하는, 외부 자석 조립체.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 아치형 베이스 플레이트는 2개의 베이스 플레이트들을 포함하고, 상기 복수의 자석들은 6개의 자석 세트들을 포함하고, 상기 하나 이상의 아치형 베이스 플레이트 중 제1 베이스 플레이트에 제1 자석 세트, 제2 자석 세트, 및 제3 자석 세트가 결합되고, 상기 복수의 베이스 플레이트들 중 제2 베이스 플레이트에 제4 자석 세트, 제5 자석 세트, 및 제6 자석 세트가 결합되는, 외부 자석 조립체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 자석 세트, 상기 제5 자석 세트, 및 상기 제6 자석 세트는 북쪽을 위로 하여 배향되고, 상기 제2 자석 세트, 상기 제3 자석 세트, 및 상기 제4 자석 세트는 북쪽을 아래로 하여 배향되는, 외부 자석 조립체.
  12. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징은 플레이트, 및 상기 하우징의 중심 개구부를 한정하기 위해 상기 플레이트로부터 상향 연장되는 내측 립을 포함하는, 외부 자석 조립체.
  13. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 자석들 중 일부는 남쪽을 위로 하여 배향되고, 상기 복수의 자석들 중 다른 자석들은 북쪽을 위로 하여 배향되는, 외부 자석 조립체.
  14. 프로세스 챔버로서,
    내부에 내부 용적을 한정하는 챔버 몸체;
    기판을 지지하기 위해 상기 내부 용적에 배치된 페디스털;
    상기 페디스털 위에서 상기 내부 용적에 배치된 코일; 및
    제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 상기 외부 자석 조립체
    를 포함하고, 상기 하우징은 상기 챔버 몸체에 결합되고, 상기 복수의 자석들은 상기 챔버 몸체 외부에 배치되는, 프로세스 챔버.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 자석들 중 각각의 자석은 동일한 크기 및 강도인, 프로세스 챔버.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 챔버 몸체 상에 배치된 어댑터, 및 상기 어댑터와 상기 챔버 몸체 사이에 배치된 상기 외부 자석 조립체를 더 포함하는, 프로세스 챔버.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 프로세스 챔버의 덮개에 결합된 타겟을 더 포함하고, 상기 외부 자석 조립체는 상기 코일과 상기 타겟 사이에 수직으로 배치되는, 프로세스 챔버.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 챔버 몸체와 상기 덮개 사이에 배치되는, 프로세스 챔버.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 코일은 단일 턴 코일인, 프로세스 챔버.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 코일은 상기 외부 자석 조립체와 상기 페디스털 사이에 배치되는, 프로세스 챔버.
KR1020247018736A 2021-11-05 2022-07-15 단일 턴 내부 코일 pvd 챔버를 위한 식각 균일성 개선 KR20240104149A (ko)

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