KR100489917B1 - 플라즈마생성용코일을지지하는스탠드오프및코일지지방법 - Google Patents

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Abstract

반도체 제조 시스템에서 플라즈마 챔버용 리세스 코일이 제공된다. 코일을 리세스하는 것은 코일에 재료의 증착을 감소시켜 차례로 제품에 코일에 의해 벗겨진 입자 재료의 감소를 유도한다.

Description

플라즈마 생성용 코일을 지지하는 스탠드오프 및 코일 지지 방법{A STANDOFF FOR SUPPORTING A COIL TO GENERATE A PLASMA AND A METHOD FOR SUPPORTING THE COIL}
본 출원은 1996년 5월 9일(대리인 문서번호 1186/PVD/DV) 출원되고, 발명의 명칭이 "플라즈마를 생성하기 위한 리세스된 코일"이며, 공동 계류중인 제 08/647,182 호의 일부 계속출원이다.
본 발명은 플라즈마 발생기에 관한 것으로서 특히 반도체 장치의 제조시 플라즈마를 생성하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
플라즈마를 생성하는 무선 주파수(RF)는 표면 처리, 증착, 및 에칭 처리를 포함하는 다양한 반도체 장치 제조 방법에 사용될 수 있는 이온을 에너지화하고 원자를 활성화하는 편리한 소스이다. 예를 들어, 스퍼터 증착 처리를 사용하여 재료를 반도체 웨이퍼에 증착하기 위하여, 플라즈마는 음으로 바이어스된 스퍼터 타켓 재료 근처에 생성된다. 플라즈마내에 형성된 이온은 타켓으로부터 재료를 떼어내기 위하여 즉 "스퍼터"하기 위해 타켓의 표면과 충돌한다. 그 다음 스퍼터된 재료는 반도체 웨이퍼의 표면으로 이동되어 그 위에 증착된다.
스퍼터된 재료는 타켓으로부터 기판으로 직선 경로로 이동하여 기판의 표면에 비스듬한 각도로 증착되는 경향이 있다. 결과적으로, 높은 종횡비를 갖는 트렌치 또는 홀을 구비한 반도체 소자의 에칭된 트렌치 및 홀에 증착된 재료는 브릿지 오버되어 증착층에 원치않은 캐비티를 유발할 수 있다. 상기 캐비티를 방지하기 위하여, 증착된 재료는 기판 또는 기판 지지부를 음으로 충전하고 만약 스퍼터된 재료가 플라즈마에 의해 충분히 이온화되면 기판에 인접한 전기장을 적당한 수직 방향으로 조준하여 배치시킴으로써 타켓 및 기판 사이에서 실질적으로 수직 경로로 "조준"될 수 있다. 그러나, 낮은 밀도의 플라즈마에 의해 스퍼터된 재료는 과도한 수의 캐비티 형성을 방지하기에 불충분한 1% 미만의 이온화도를 가진다. 따라서, 증착층에서 원치않은 캐비티의 형성 정도를 감소시키기 위하여 스퍼터된 재료의 이온화 비율을 증가시키도록 플라즈마의 밀도를 증가시키는 것이 바람직하다. 여기에서 사용된 바와 같이, "농밀한 플라즈마"라는 용어는 높은 전자 및 이온 밀도를 가지는 플라즈마이다.
용량성 결합, 유도성 결합 및 파 가열을 포함하는 RF 필드로 플라즈마를 여기하기 위한 공지된 몇몇 기술이 있다. 표준 유도 결합 플라즈마(ICP) 발생기에서, 플라즈마를 둘러싸는 코일을 통한 RF 전류는 플라즈마에 전자기 전류를 유도한다. 이들 전류는 저항성 가열에 의해 도전성 플라즈마를 가열하여, 상기 플라즈마가 안정된 상태에서 유지된다. 미국특허 제 4,362,632 호에 도시된 바와 같이, 코일을 통한 전류는 코일이 트랜스포머의 제 1 권선으로서 작동하도록 임피던스 매칭 네트워크를 통하여 코일에 결합된 RF 발생기에 의해 공급된다. 플라즈마는 트랜스포머의 단일 턴 제 2 권선으로서 작동한다.
코일로부터 플라즈마에 결합된 에너지를 최대화하기 위하여, 플라즈마 그 자체에 가능한한 밀접되게 코일을 배치시키는 것이 바람직하다. 그러나 동시에, 챔버의 내부 세척을 용이하게 하고 내부 표면으로부터 벗겨지는 입자의 생성을 최소화하기 위해 스퍼터될 재료에 노출되는 챔버 설치물 및 다른 부품의 수를 최소화하는 것이 바람직하다. 이들 내부 표면으로부터 벗겨진 입자는 웨이퍼 상에 떨어지고 생산품을 오염시킨다. 따라서, 많은 스퍼터링 챔버가 타켓 및 웨이퍼를 지지하는 받침대 사이에 플라즈마 생성 영역을 밀봉하는 일반적으로 환형 모양 차폐부를 가진다. 차폐부는 세척을 용이하게 하고 챔버 내부에 스퍼터링 재료가 증착되는 것을 방지하기 위해 매끄럽게 굴곡된 표면을 가진다. 대조적으로, 본 발명자들은 코일 및 코일을 위한 임의의 지지 구조물이 코일 및 코일 지지 구조물로부터 증착된 재료를 세척하기에 어려운 비교적 날카롭게 굴곡된 표면을 당연히 갖는 것으로 믿었다. 게다가, 차폐부의 매끄럽게 굴곡된 표면은 코일 및 코일지지 구조물의 날카롭게 굴곡된 표면보다 거의 입자가 벗겨지지 않는다고 믿었다.
그래서, 한편으로, (본 명세서에서 참조되며 본 출원의 양수인에게 양도되고 1995년 11월 15일자 출원된 플라즈마에서 헬리콘(helicon) 파를 여기시키기 위한 방법 및 장치란 제목의 공동계류중인 출원 제 08/559,345 호에 기술된 바와 같이)증착될 재료로부터 코일이 차폐되도록 차폐부 외측에 코일을 배치하는 것이 바람직하다. 상기 배열은 코일 및 코일 지지 구조물에 의한 입자 생성을 최소화하고, 챔버의 세척을 용이하게 한다. 다른 한편, 플라즈마로부터의 이격 또는 차폐부 그 자체에 의한 감쇠를 피하기 위하여 차폐부 내부 플라즈마 생성 영역에 가능한한 인접하게 코일을 배치하여 코일로부터 플라즈마로 에너지 전달을 최대화하는 것이 바람직하다. 따라서, 입자 생성을 최소화하고 동시에 챔버 세척을 용이하게 하면서 코일로부터 플라즈마로 에너지 전달을 증가시키는 것은 어렵다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 생성 챔버의 투시, 부분 단면도.
도 2는 진공 챔버에 설치되는 도 1에 도시된 플라즈마 생성 챔버의 부분 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 생성 챔버의 부분 단면도.
도 4는 도 2의 플라즈마 생성 챔버의 코일 스탠드오프의 단면도.
도 5는 도 2의 플라즈마 생성 챔버의 코일 피드스로우 스탠드오프의 단면도.
도 6은 도 1의 플라즈마 생성 챔버에 대한 전기 상호접속 개략도.
도 7은 다른 실시예에 따른 코일 스탠드오프의 단면도.
도 8은 다른 실시예에 다른 코일 피드스로우 스탠드오프의 단면도.
본 발명의 목적은 상기된 제한 사항을 극복하여 챔버내에 플라즈마를 생성하기 위한 개선된 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
이들 및 다른 목적 및 장점은 본 발명의 일 태양에 따라, 코일 위로 타켓 재료가 증착되는 것을 최소화하기 위하여 타켓의 스퍼터링 표면에 대해 리세스된 코일로부터 전자기 에너지를 유도적으로 결합하는 플라즈마 생성 장치에 의해 달성된다. 게다가, 코일은 코일상에 증착된 후 제품위로 벗겨지는 임의의 타켓 재료가 최소화되도록 받침대(지지 부재)의 주변 및 받침대상에 지지된 제품의 증착 표면에 대해 리세스된다. 결과적으로, 코일에 의해 벗겨진 입자 문제에 의한 제품의 오염은 감소된다.
일 실시예에서, 코일은 타켓 재료의 대부분이 코일 위로 증착되는 것을 막기 위하여 코일상에 배치된 다크 공간 차폐물에 의해 증착 재료로부터 부분적으로 차폐된다. 다른 실시예에서, 코일은 증착 재료로부터 코일을 보호하기 위하여 코일 챔버를 가지는 결리된 어댑터 링에 의해 유지된다. 게다가, 코일 챔버는 제품의 오염을 감소시키기 위하여 코일에 의해 벗겨진 입자 재료를 붙잡기 위하여 코일 아래 배치된 플로어(floor)를 가진다. 부가적으로, 어댑터 링 코일 챔버는 차폐물로부터 분리된다. 결과적으로, 차폐물은 분리되어 세척되거나 폐기됨으로써 차폐물 및 챔버의 세척을 실질적으로 용이하게 하고 차폐물 자체의 비용을 감소시킨다.
본 발명의 또 다른 태양에 따라, 코일은 내부 복잡 구조를 가지는 새로운 다수의 코일 스탠드오프 및 RF 피드스로우 스탠드오프에 의해 차폐물상에 또는 어댑터 링 챔버내에 유지된다. 하기될 바와 같이, 복잡 구조는 타켓으로부터 코일 스탠드오프로 도전 재료를 반복하여 증착시키지만 통상적으로 접지된 차폐물에 대해 코일을 단락시킬 수 있는 코일로부터 차폐물까지의 증착 재료의 완전한 도전 경로 형성을 방지한다. 게다가, 복잡 구조는 챔버의 전체 크기를 감소시킬 수 있도록 스탠드오프가 낮은 높이를 가질 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플라즈마 발생기는 진공에서 유지할 수 있는 실질적으로 원통형 플라즈마 챔버(100)를 포함하고, 상기 실시예에서 챔버는 차폐부(106)에 의해 챔버벽(108)의 내부에 유지되는 단일 나선형 코일(104)을 가진다. 차폐부(106)는 플라즈마 챔버(100) 내부에 증착될 재료로부터 진공 챔버(102)의 내부 벽(108)(도 2)을 보호한다.
RF 발생기로부터의 무선 주파수(RF) 에너지는 코일(104)로부터 플라즈마(100)의 내부로 방사되고, 플라즈마 챔버(100)의 플라즈마 함유 지역내의 플라즈마를 에너지화한다. 에너지화된 플라즈마는 플라즈마 챔버(100)상에 배치된 음으로 바이어스된 타켓(110)을 때리는 플라즈마 이온 플럭스를 생성한다. 플라즈마 이온은 타켓(110)으로부터 재료를 방출시키고, 플라즈마 챔버(100)의 하부에서 받침대(114)에 의해 지지된 웨이퍼 또는 다른 제품(112)에 증착된다. 하기에 상세히 설명될 바와 같이, 본 발명의 일측면에 따라, 코일(104)은 코일(104)에 타켓 재료의 증착을 최소화하기 위하여 타켓(110) 주변에 대해 리세스된다. 게다가, 코일(104)은 제품(112)으로의 코일(104)에 의해 추후에 벗겨지는 임의의 타켓 재료가 최소화되도록 받침대상에 지지된 척 또는 받침대(114)의 주변 및 제품(112)에 관련하여 리세스된다. 결과적으로, 코일(104)에 의해 벗겨지는 입자 재료에 의한 제품(112)의 오염은 감소된다.
본 발명의 다른 측면에 따라, 코일(104)은 지지 차폐물(106)로부터 코일(104)을 전기적으로 절연하는 다수의 새로운 코일 스탠드오프(120)에 의해 차폐물(106)상에 유지된다. 보다 상세히 하기될 바와 같이, 절연 코일 지지 스탠드오프(120)는 코일(104)을 차폐물(106)(통상적으로 접지됨)에 단락시킬 수 있는 코일(104)로부터 차폐물(106)로 증착된 재료의 완전한 도전 경로 형성을 방지하면서 코일 스탠드오프(120)에 타켓(110)으로부터의 도전 재료의 증착을 반복되게 하는 내부 복잡 구조를 가진다.
회로 경로로서 코일을 사용하기 위하여, RF 전력은 챔버 벽 및 차폐부(106)를 통하여 코일(104)의 반대 단부에 인가되어야 한다. 진공 피드스로우(도시되지않음)는 챔버 외측에 배치된 발생기로부터 RF 전류를 제공하기 위하여 챔버벽을 통하여 연장한다. 차폐부(106)를 통하여 RF 전류를 통과시키는 피드스로우(124, 124a)는 차폐부(106)의 양쪽 측면이 동일 압력일 때, 진공 피드스로우일 필요가 없다. 그러나, 상기 피드스로우는 코일(104)로부터 차폐부(106)로 전기 경로를 형성하는 증착층의 형성을 방지하기 위하여 챔버 환경으로부터 보호될 필요가 있다.
RF 전력은 절연 피드스로우 스탠드오프(124)에 의해 지지된 피드스로우(122)에 의해 코일(104)에 인가된다. 코일 스탠드오프(120)같은 피드스로우 스탠드오프(124)는 코일(104)을 차폐부(106)에 단락시킬 수 있는 도전 경로를 형성하지 않고 타켓으로부터 피드스로우 스탠드오프(124)로 도전 재료의 증착이 반복되게한다.
도 2는 PVD(물리 기상 증착) 시스템의 진공 챔버(102)에 설치된 플라즈마 챔버(100)를 도시한다. 비록 본 발명의 플라즈마 발생기가 절연을 위하여 PVD 시스템과 관련하여 기술될지라도, 본 발명에 따른 플라즈마 발생기는 플라즈마 에칭, 화학 기상 증착(CVD) 및 다양한 표면 처리 방법을 포함하는 플라즈마를 사용하여 모든 다른 반도체 제조 방법에 사용하기에 적당하다는 것이 인식된다.
도 2에 잘 도시된 바와 같이, 플라즈마 챔버(100)는 음으로 바이어스된 타켓(110)에 관련하여 접지 평면을 제공하는 다크 공간 차폐링(130)을 가진다. 게다가, 차폐링(130)은 타켓 외부 에지의 스퍼터링을 감소시키기 위하여 플라즈마로부터 타켓의 외부 에지를 차폐한다. 본 발명의 일측면에 따라, 다크 공간 차폐부(130)는 다른 기능을 수행하고, 상기 차폐부는 타켓(110)으로부터 스퍼터될 재료로부터 코일(104)(및 코일 지지 스탠드오프(120) 및 피드스로우 스탠드오프(124))을 차폐하도록 배치된다. 다크 공간 차폐부(130)는 몇몇의 스퍼터된 재료가 플라즈마 챔버(100)의 수직축에 관련하여 비스듬한 각으로 이동하기 때문에 스퍼터될 모든 재료로부터 코일(104) 및 그것의 관련 지지 구조를 완전히 차폐하지 못한다. 그러나, 많은 스퍼터된 재료가 챔버의 수직축에 평행하거나 수직축에 관련하여 비교적 작은 경사각으로 이동하기 때문에, 코일(104)상에 겹쳐지는 방식으로 배치된 다크 공간 차폐부(130)는 스퍼터된 재료의 대부분의 양이 코일(104)상에 증착되는 것을 방지한다. 코일(104)상에 증착되는 재료의 양을 감소시킴으로써, 코일(104)(및 그것의 지지 구조)상에 증착되는 재료에 의한 입자의 생성은 실질적으로 감소될 수 있다. 게다가, 이들 구조의 수명은 증가될 수 있다.
도시된 실시예에서, 다크 공간 차폐부(130)는 일반적으로 인버터된 프러스토(frusto)-원뿔 모양을 가지는 티타늄 또는 스테인레스 스틸의 밀폐된 연속링이다. 물론, 다크 공간 차폐부가 다양한 다른 도전 재료로 만들어지고 타켓으로부터 증착될 적어도 몇몇의 재료로부터 코일(104) 및 그것의 관련 지지 구조를 차폐하는 다른 모양을 가진다는 것은 인식된다. 도시된 실시예에서, 다크 공간 차폐부는 1/4 인치의 거리만큼 코일(104)과 겹쳐지도록 플라즈마 챔버(100)의 중심 안쪽으로 연장한다. 물론, 겹침양은 코일 및 다른 인자의 관련 크기 및 배치에 따라 변화될 수 있다. 예를들어, 겹침부는 스퍼터 재료로부터 코일(104)의 차폐를 증가시키기 위하여 증가되지만 겹침부를 증가시키는 것은 몇몇 응용에서 원치않는 플라즈마로부터 타켓을 추가로 차폐할 수 있다.
챔버 차폐부(106)는 사발 모양이고 스탠드오프(120 및 124)가 코일(104)을 절연되게 지지하도록 부착되는 일반적으로 원통형, 수직 방향 벽(140)을 포함한다. 차폐부는 제품(112)을 지지하는 척 또는 받침대(114)를 둘러싸는 환형 모양 플로어 벽(142)을 가진다. 클램프 링(154)은 웨이퍼를 척(114)에 고정하고 차폐부(106)의 플로어 벽(142) 및 척(114) 사이 갭을 커버한다. 그래서, 도 2로부터, 클램프링(154)과 함께 챔버 차폐부(106)는 플라즈마 챔버(100)내의 제품(112)상에 증착될 증착 재료로부터 진공 챔버(102)의 내부를 보호한다.
진공 챔버 벽(108)은 상부 환형 플랜지(150)를 가진다. 플라즈마 챔버(100)는 진공 챔버 벽 플랜지(150)와 맞물리는 어댑터 링 어셈블리(152)에 의해 지지된다. 챔버 차폐부(106)는 다수의 패스너(fastener)(도시되지 않음)에 의해 어댑터 링 어셈블리(152)의 수평 연장 플랜지 부재(162)에 고정된 수평 연장 외부 플랜지 부재(160)를 가진다. 챔버 차폐부(106)는 어댑터 링 어셈블리(152)를 통하여 시스템 접지에 접지된다.
다크 공간 차폐부(130)는 어댑터 링 어셈블리(152)의 수평 플랜지(162)에 고정된 상부 플랜지(170)를 가진다. 챔버 차폐부(106)같은 다크 공간 차폐부(130)는 어댑터 링 어셈블리(152)를 통하여 접지된다.
타켓(110)은 일반적으로 디스크 모양이고 어댑터 링 어셈블리(152)에 의해 지지된다. 그러나, 타켓(110)은 음으로 바이어스되고 접지 상태인 어댑터 링 어셈블리(152)로부터 절연되어야 한다. 따라서, 타켓(110)의 하부측에 형성된 원형 채널에는 타켓(152)의 상부측 대응 채널(174)에 배치된 세라믹 절연 링 어셈블리(172)이다. 세라믹을 포함하는 다양한 절연 재료로 만들어진 절연체 링 어셈블리(174)는 타켓(110)이 적당하게 음으로 바이어스되도록 어댑터 링 어셈블리(152)와 타켓을 간격지게한다. 타켓, 어댑터 및 세라믹 링 어셈블리는 진공 챔버 플랜지(150)로부터 타켓(110)으로 진공 밀봉 어셈블리를 제공하기 위하여 O-링 밀봉 표면(도시되지 않음)을 구비한다.
도 3은 제품의 오염을 감소시키기 위한 여러 구조에 의해 코일에 의한 입자 재료의 생성이 감소되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리세스 코일을 도시한다. 도 3의 실시예에서, 어댑터 링 어셈블리(200)는 3개의 측면상에서 나선형 코일(206)을 밀봉하지만 리세스된 코일 챔버(202)의 제 4 개구측면에서 코일(206)을 플라즈마에 노출시키는 리세스 코일 챔버(202)를 형성하기 위하여 변형된다. 도시된 실시예에서, 리세스 코일 챔버(202)는 일반적으로 환형 모양이고 도 1 및 도 2의 스탠드오프(120 및 124)와 유사한 절연 스탠드오프(도시되지 않음)상에 코일(206)을 유지하는 일반적으로 원통형 수직 벽(210)에 의해 형성된다. 리세스 코일 챔버(202)는 도 1 및 도 2의 실시예의 다크 공간 차폐부(130)와 유사한 기능을 수행하는 상부 천장 벽(214)을 더 가진다. 특히, 코일 챔버 천장 벽(214)은 음으로 바이어스된 타켓(110)에 관련하여 접지 평면을 제공하고 플라즈마로부터 타켓(110)의 주변을 차폐한다. 게다가, 코일 챔버 천장벽(214)은 타켓(110)으로부터 방출되는 증착 재료로부터 코일(206)을 제한된 범위까지 차폐한다. 어댑터 링 어셈블리(200)는 타켓(110) 및 어댑터 링 어셈블리(200)의 챔버 밀봉 벽(214) 상부 표면 사이 절연체 링 어셈블리(216)에 의해 타켓(110)으로부터 절연되게 간격진다.
도 3의 일실시예의 다른 측면에 따라, 어댑터 링 어셈블리(200)의 코일 챔버(202)는 코일(206) 아래에 배치된 플로어 벽(220)을 더 가진다. 코일 챔버(202)내의 코일(206)이 타켓(110)에 대해 리세스되기 때문에, 코일(206)(및 그것의 지지 구조)상에 증착될 타켓 재료의 양이 감소될 것이다라는 것이 믿어진다. 그러나, 타켓 재료가 코일(206)상에 증착되기 때문에, 코일 챔버 플로어 벽(220)은 입자 재료가 웨이퍼 또는 다른 제품 보다 오히려 코일 챔버 플로어 벽(220)상에 축적되도록 코일(206)에 의해 벗겨진 많은 임의의 입자 재료를 붙잡기 위하여 배치된다. 결과적으로, 제품의 오염은 보다 더 감소된다.
도 3의 플라즈마 챔버(190)는 도 1 및 도 2 실시예의 차폐부(106)와 유사한 사발 모양 차폐부(230)를 가진다. 그러나, 본 발명의 다른 측면에서, 차폐부(230)는 나사 또는 다른 적당한 패스너에 의해 어댑터 링 어셈블리(200)의 하부 플랜지(232)에 제거 가능하게 부착된다. 상기 배열은 차폐부(230)가 어댑터 링 어셈블리(220)로부터 분리 제거되어 세척되고 어댑터 링 어셈블리(200)에 재부착되게 한다. 일단 차폐부(230)가 사용 수명 한도에 도달하면, 그것은 버려지고 어댑터 링 어셈블리(200)에 새로운 차폐부(230)가 부착된다.
코일이 도 3의 실시예에서 차폐부(230)에 의해 지지되지 않기 때문에, 차폐부(230)의 표면은 차폐부 표면이 코일을 지지하기 위한 스탠드오프에 의해 방해되지 않으므로 보다 쉽게 세척된다. 결과적으로, 차폐부(230)의 사용 수명은 연장된다. 게다가, 차폐부는 처리 챔버가 공전되는 휴지시간을 감소시킬수있게 보다 빨리 세척될 수 있다. 게다가, 차폐부(230)가 임의의 코일 또는 상기 코일에 부착된 코일 스탠오프를 가지지 않기 때문에, 차폐부(230)는 경제적으로 제조되고 그러므로 사용 수명 한도에서 보다 경제적으로 버려진다.
결과적으로, 타켓 증착 재료로부터 코일을 보호함으로써 어댑터 링 어셈블리(200)의 코일 챔버(202)는 코일로부터 증착된 재료를 제거하기 위하여 필요한 세척양을 감소시킬 수 있다. 이것은 휴지 시간을 감소시키고 코일 수명을 증가시킨다. 어댑터 링의 코일 챔버(202)가 차폐부(230)로부터 보다 쉽게 분리되기 때문에, 코일(206) 및 코일 챔버(202)는 차폐부(230)가 대체될 때 대체될 필요가 없다. 차폐부가 코일보다 보다 자주 대체되기 때문에, 작동 비용은 차폐부(230)보다 덜 자주 코일(206)을 대체함으로써 감소될 수 있다.
도 4를 참조하여, 본 발명의 다른 측면에 따른 코일 스탠드오프(120)의 내부 구조는 보다 잘 도시된다. 코일 스탠드오프(120)는 세라믹같은 절연 유전 재료로 만들어진 일반적으로 디스코형 베이스 부재(250)를 포함한다. 베이스 부재(250)를 커버하고 차폐하는 것은 증착될 동일 재료로 만들어진 일반적으로 원통형 커버 부재(252)이다. 그래서, 만약 증착될 재료가 티타늄으로 만들어지면, 커버 부재(252)는 티타늄으로 만들어진다. 증착 재료(여기서, 예를들어 티타늄)의 부착을 용이하게 하기 위하여, 증착 재료로부터 입자의 벗겨짐을 감소시킬 비드 블래스팅(bead blasting)에 의해 금속 표면을 처리하는 것이 바람직하다.
커버 부재(252)의 정면에 부착된 것은 코일(104)의 턴을 수용하고 지지하는 비드 블래스트 티타늄의 후크 모양 브래킷(bracket)(254)이다. 베이스 부재(250)는 볼트(251) 또는 다른 적당한 패스너에 의해 차폐부(106)의 벽(140)에 부착된다. (베이스 부재(250)는 유사한 방식으로 도 3의 실시예의 코일 챔버(202) 벽(210)에 부착된다).
하기에 나타낼 바와 같이, 베이스 부재(250) 및 커버 부재(252)는 코일을 차폐부(또는 도 3 실시예의 어댑터 링)에 단락시킬 수 있는 스탠드오프를 가로지르는 도전 경로의 형성을 방지하는 복잡 구조를 함께 형성한다. 베이스 부재(250)는 갭(G0)을 형성하기 위하여 커버 부재(252)의 내부 표면(264)로부터 베이스 부재(250)의 상부 표면(262) 사이 간격을 이루기에 충분한 높이의 직립 내부 원형 벽(260)을 가진다. 게다가, 베이스 부재(250)의 외부 직경(D1)은 베이스 부재(250)의 외부 주변면(270) 및 커버 부재(252)의 내부 주변면(272) 사이에 갭(G1)을 형성하기 위하여 커버 부재(252)의 내부 직경보다 작다. 게다가, 커버 부재(252)는 충분히 얇아서 커버 부재(250)의 후면(280)은 다른 갭(G2)을 형성하기 위하여 차폐부(106)의 벽(140)으로부터 간격진다. 갭(G2, G1, G0)은 커버 부재(252) 및 차폐부 벽(1400 사이 및 커버 부재(252) 및 절연 베이스 부재(250) 사이 화살표(290)에 의해 표현된 바와 같은 다수의 통로를 형성한다는 것이 도시된다. 화살표(290)는 증착 재료가 스탠드오프(120)의 내부를 코팅하기 위하여 취해지는 여러번-구부러진 경로를 표시한다. 코일(104)을 차폐벽(140)에 단락시키기 위하여, 완전한 도전 경로가 증착 재료에 의해 커버 부재(252)로부터 절연 베이스 부재(250)로 제공되도록 하는 범위로 스탠드오프(120)의 내부를 증착 재료로 코팅하는 것이 필요하다. 완전한 도전 경로를 만들기 위하여, 증착 재료는 만약 도전 증착 재료가 절연 베이스 부재(250)의 최내부 벽(260)에 대한 모든 경로에 도달되지 않으면 내부 경로(290)의 스탠드오프(120)의 내부에 대한 입구에서 갭(G2) 또는 갭(G1) 또는 갭(G0)을 브리지한다. 만약 도전 증착 재료가 커버 부재(252)의 내부 표면(264 및 272) 및 절연 부재의 표면(262 및 270) 및 베이스 부재(250)의 내부 벽(260)에 코팅되면, 완전한 도전 경로는 코일(106)로부터 차폐벽(140)으로 형성된다.
완전한 도전 경로가 생성하는 것을 부가적으로 방해하기 위하여, 베이스 부재(250)의 정면(262)은 증착 재료가 내부벽(260)에 도달하여 단락을 유발하는 것을 방지하기 위하여 타켓으로부터 도전 증착 재료를 축적하도록 배치된 다수의 동심원 채널(300a, 300b, 300c)을 가진다. 동심원 채널은 갭(G0)을 브리지할 수 있는 갭(G0) 근처에 충분한 재료가 축적하는 것을 방지하기 위하여 증착 재료를 축적하기 위한 큰 폭을 가지는 외부 채널을 가진 가변 폭을 가진다. 이런 복잡 구조는 플라즈마 챔버가 코일 및 차폐부 사이에 단락을 유발하지 않고 비교적 많은 수의 도전 금속 증착을 위하여 사용되게 한다. 게다가, 스탠드오프(120)의 전체 두께는 비교적 얇다. 결과적으로, 플라즈마 챔버의 전체 직경은 스탠드오프의 감소된 두께 때문에 보다 작게 만들어진다.
도시된 실시예에서, 절연 베이스 부재(250)는 1.50 인치의 직경(D1)을 가지며 베이스 부재(250)의 외부 주변(270) 및 커버 부재(252)의 내부 부재(272) 사이의 갭(G1)은 0.10 인치이다. 절연 베이스 부재(252)의 직경(D1) 대 베이스 부재(250)의 외부 주변(270) 및 커버 부재(252)의 내부 주변(272) 사이의 갭(G1)의 비율은 바람직하게 14 또는 그 이상이다. 도 4의 도시된 실시예의 직경 대 갭 비율은 15이다.
스탠드오프를 통하여 단락을 방지하는데 중요한 다른 비율은 커버 부재(252)의 후면(280) 및 절연 베이스 부재(250)의 정면(262) 사이의 통로 길이(L1)와, 갭(G1) 통로의 폭 사이의 비율이다. 도시된 실시예에서, 통로(L1)의 길이는 0.19 인치이고 갭(G1)은 0.10 인치이며 이것은 1.9 또는 대략적으로 2의 종횡비를 제공한다. 실질적으로 2 이하의 종횡비가 스탠드오프를 통하여 단락을 방지하는데 효과적이지 않다는 것이 발견되었다.
내부벽(260)쪽으로 증착 재료의 이동을 방해하기 위한 갭(G0)의 폭을 감소시키는 것이 바람직하다. 다른 한편, 갭(G0)은 함께 갭의 두 측면을 단락시킬 수 있는 갭(GO)을 가로지르는 증착 재료의 브리지 형성을 용이하게 하도록 너무 좁지 않아야 한다. 도시된 실시예에서, 0.05 인치의 갭(G0)은 상기된 바와 같이 만족스럽다는 것이 발견되었다. 게다가, 주변(270)으로부터 절연 베이스 부재(250)의 내부벽(260)으로 이동 길이(L2)는 도시된 실시예에서 0.5인치이다. 그래서, 이 부분의 통로 종횡비는 0.5/0.05 또는 10이다. 보다 낮은 종횡비가 단락 발생 기회를 바람직하지 않게 증가시키는 것이 믿어진다.
상기된 바와 같이, 베이스 부재(250)는 증착 재료가 내부 벽(260)에 도달하는 것을 방지하기 위하여 상기 증착 재료를 축적하도록 다수의 동심원(300a, 300b 및 300c)을 가진다. 도시된 실시예에서, 채널(300a, 300b, 및 300c)은 0.10, 0.05 및 0.05 인치의 폭을 가진다. 이들 채널의 수 및 폭을 증가시키는 것은 단락 기회를 감소시키지만 몇몇 응용에 대하여 허용되지 않는 스탠드오프의 전체 폭을 증가시킨다. 게다가, 제조를 간략화하기 위하여, 채널 수는 거의 없이 감소될수있지만 상기 간략화된 설계는 단락 기회를 증가시킨다. 여기서, 갭(G0, G1 및 G2)은 단락 기회를 감소시키기 위하여 상기된 바와 같이 선택되어야 한다.
도 5는 상세히 코일 피드스로우 스탠드오프(124)를 도시한다. 코일 스탠드오프(120)같은 코일 피드스로우 스탠드오프(124)는 일반적으로 디스크 모양 절연 베이스 부재(350) 및 절연 베이스 부재(350)를 커버하는 비드 블래스팅 티타늄의 원통형 커버 부재(352)를 가진다. 그러나, 피드스로우 스탠드오프(124)는 RF 전력이 코일(104)에 인가되는 나사진 도전 피드스로우 볼트(356)를 연장시키는 중앙 구멍을 가진다. 피드스로우 볼트(356)는 코일(104)을 수용하는 비드 블래스트 티타늄의 단부 슬리브(359)를 가지는 티타늄 슬리브(358)에 의해 수용된다. RF 전류는 슬리브(358 및 359)의 표면을 따라 코일(104)로 전달된다. 피드스로우 스탠드오프(124)는 벽(140)의 내부측면상 절연 베이스 부재 및 벽(140)의 다른 측면상 피드스로우 볼트(356)에 나사진 너트(366)에 의해 차폐부의 벽(140)에 고정된다. 너트(366)는 접속기(368) 및 절연 스페이서(374)에 의해 벽(140)으로부터 간격진다. 전기 접속기(368)는 매칭 네트워크(또한 도시되지 않음)를 통하여 RF 발생기(도시되지 않음)로 피드스로우를 접속시킨다.
피드스로우 스탠드오프(124)는 코일(104) 및 차폐부의 벽(140) 사이 단락 형성을 방지하기 위하여 코일 스탠드오프(120)와 다소 유사한 내부 복잡 구조를 가진다. 여기서, 절연 베이스 부재(350)는 0.84 인치의 D2의 직경 및 베이스 부재(350)의 외부 주변(370) 및 커버 부재(352)의 내부 주변(372) 사이에 0.06 인치의 갭(G3)를 가진다. 여기서, 직경(D2) 대 갭(G3)의 비율은 도 4의 코일 스탠드오프(120)의 갭에 대한 직경 비율 15와 유사한 14이다. 그러나, 도 5의 피드스로우 스탠드오프(124)의 종횡비는 도 4의 코일 스탠드오프(120)의 종횡비보다 크다. 여기서, 절연 베이스 부재(350)의 외부 주변(370) 및 커버 부재(352)의 내부 주변(372) 사이 통로의 길이(350)는 0.27인치이다. 여기서, 길이(L3) 대 갭(G3)의 종횡비는 4.5이다. 결과적으로, 도 5 실시예의 보다 큰 종횡비는 원치않은 단락을 방지하는데 보다 효과적이다.
도시된 실시예에서, 베이스 부재(350)의 정면(362) 및 커버 부재(352)의 후면(364) 사이의 0.04 인치의 갭(G4)은 바람직하다. 게다가, 주변(370)으로부터 이동 길이(L4) 대 절연 베이스 부재(350)의 내부 벽(360)은 도시된 실시예에서 0.24인치이다. 그래서, 이런 부분 통로(390)의 종횡비는 0.24/0.04 인치 또는 6 인치이다. 보다 작은 종횡비는 단락 발생 기회를 바람직하지 못하게 증가시킨다.
베이스 부재(250)같은 베이스 부재(350)는 증착 재료가 내부벽(360)에 도달하는 것을 방지하기 위하여 상기 증착 재료를 축적하도록 다수의 동심원 채널(400a, 및 400b)을 가진다. 도시된 실시예에서, 채널(400a 및 400)은 각각 0.06 및 0.04 인치의 폭을 가진다. 커버 부재(350)의 후면(380) 및 차폐부 사이의 갭(G5)은 0.12 인치이다.
복잡 구조의 다른 크기, 모양 및 채널수는 특정 응용에 따른다는 것이 인식된다. 복잡 구조의 설계에 영향을 미치는 인자는 상기된 바외에 증착될 재료 형태 및 스탠드오프가 세척 또는 대체되기전에 목표된 증착수를 포함한다.
상기된 각각의 실시예는 플라즈마 챔버에서 단일 나선형 코일을 사용한다. 본 발명은 하나 이상의 코일을 가지는 플라즈마 챔버에 응용할수있다는 것이 인식된다. 예를들어, 본 발명은 상기된 공동 계류중인 출원 제 08/559,345 호에 기술된 형태의 나선형 파를 시작하기 위한 다중 코일 챔버에 적용될 수 있다.
도시된 실시예의 코일(104)은 3개의 턴 나선 코일로 형성된 1/2 내지 1/8 인치의 단단한 비드 브래스트 티타늄 또는 구리 리본으로 만들어진다. 그러나, 다른 고도전성 재료 및 모양이 사용될 수 있다. 예를들어, 코일의 두께는 1/16 인치로 감소되고 폭은 2인치로 증가될 수 있다. 또한, 할로우 구리 튜빙은 수냉법이 바람직한 경우에 사용된다. 적당한 RF 발생기 및 매칭 회로는 당업자에게 잘 공지된 구성요소이다. 예를들어, 매칭 회로 및 안테나와 가장 좋은 주파수 매칭을 위한 "주파수 추적"에 대한 능력을 가지는 ENI 제너시스(Genesis) 시리즈같은 RF 발생기는 적당하다. RF 전력을 코일에 발생시키기 위한 발생기의 주파수는 바람직하게 2 MHz이지만 예를들어, 1 MHz 내지 100 MHz 및 비-RF 주파수같은 다른 교류 주파수에서 변화할수있다는 것이 인식된다.
도시된 실시예에서, 차폐부(106)는 내부 직경 16??를 가지지만 우수한 결과는 6??-25?? 범위의 폭으로 달성된다. 상기 차폐부는 세라믹 또는 석영같은 절연 재료를 포함하는 다양한 재료로 제조될 수 있다. 그러나, 타켓 재료로 코팅될 차폐부 및 모든 금속 표면은 스퍼터된 타켓 재료같은 동일 재료로 만들어지지 않으면 스테인레스 스틸 또는 구리같은 재료로 바람직하게 만들어진다. 코팅될 구조의 재료는 차폐부 또는 다른 구조로부터 웨이퍼위에 스퍼터 재료의 조각을 감소시키기 위하여 스퍼터될 재료와 밀접하게 매칭하는 열팽창 계수를 가져야한다. 게다가, 냉각될 재료는 스퍼트된 재료에 무수한 부착을 나타내어야 한다. 따라서, 예를들어 만약 증착 재료가 티타늄이면, 코팅될 바람직한 금속의 차폐부, 브랙킷 및 다른 구조는 비드 블래스트 티타늄이다. 물론, 만약 증착될 재료가 티타늄과 다르다면, 바람직한 금속은 증착된 재료, 스테인레스 스틸 또는 구리이다. 부착은 타켓을 스퍼터링하기전에 몰리브덴으로 구조를 코팅함으로써 개선된다.
웨이퍼 대 타켓 간격은 약 140 mm이지만 약 1.5??내지 8?? 범위일 수 있다. 다양한 선구 가스는 Ar, H2, O2 또는 NF3, CF4 및 많은 다른 종류의 반응 가스를 포함하는 플라즈마를 생성하기 위하여 사용될 수 있다. 다양한 선구 가스는 0.1-50 mTorr의 압력을 포함하는 것이 적당하다. 이온화된 PVD에 대하여, 10 및 100 mTorr 사이의 압력은 스퍼터된 재료의 가장 좋은 이온화를 위하여 바람직하다.
도 6은 도시된 실시예의 플라즈마 발생 장치의 전기 접속부의 개략도이다. 플라즈마에 의해 생성된 이온을 끌어당기기 위하여, 타켓(110)은 3 kW의 DC 전력으로 가변 DC 전력 소스(400)에 의해 바람직하게 음으로 바이어스된다. 동일 방식으로, 받침대(114)는 이온화된 증착 재료를 기판에 끌어당기기 위하여 기판(112)이 음으로 바이어스되도록 -30 v DC로 소스(401)에 의해 음으로 바이어스된다. 코일(104)의 한 단부는 증폭기 및 매칭 네트워크(402)의 출력같은 RF 소스에 결합되고, 상기 네트워크의 입력은 대략 4.5 kW의 RF 전력을 제공하는 RF 발생기(404)에 결합된다. 코일(104)의 다른 단부는 가변 캐패시턴인 캐패시터(406)를 통하여 접지에 결합된다.
본 출원의 양도인에게 양도되고 여기에서 참조된 1996년 7월 10일(위임 도킷 1390-CIP/PVD/DV)에 출원되고 발명의 명칭이 플라즈마 발생용 스퍼터링 코일인 공동 계류중인 미국특허 제 08/680,335 호에 상세히 기술된 바와 같이, 코일(104)은 코일이 스퍼터될뿐 아니라 타켓도 스퍼터될 수 있는 방식으로 배치된다. 결과적으로, 증착 재료는 타켓 및 코일 양쪽에 기여된다. 상기 배열은 증착 층의 균일성을 개선한다. 게다가, 코일은 복잡성 및 가격을 감소시키고 세척을 용이하게 하기 위하여 단일 턴같은 작은 수의 턴을 가진다.
도 7은 다른 실시예에 따른 지지 스탠드오프(500)의 단면도이다. 도 7의 실시예에서, 스탠드오프(500)는 원통형 절연 베이스 부재(502) 및 차폐부의 벽(140)을 실질적으로 횡단하는 방향인 복잡 통로(510)를 형성하기 위하여 베이스 부재(502)의 측면부(508)로부터 간격진 원통형 측면벽(506)을 가지는 컵 모양 금속 커버 부재(504)를 포함한다. 스탠드오프(500)의 베이스 부재(502)는 도 4의 스탠드오프의 베이스 부재(250)가 가지는 동심원 채널(300)을 가지지 않는다. 많은 응용에 대하여, 도 7의 스탠드오프(500) 통로(510)는 코일(104)을 차폐부(106)에 단락할 수 있는 스탠드오프를 가로질러 증착 재료의 경로 형성을 방해하는데 충분하다. 이런 간략성 때문에, 베이스 부재(502)는 쉽게 제조되지 않는 세라믹같은 재료로부터 제조될 때 베이스 부재(250)보다 쉽게 그리고 싸게 제조된다.
본 발명의 다른 측면에 따라, 도 7의 스탠드오프(500)는 단락 도전 경로의 형성 가능성을 추가로 줄이기 위하여 통로(510)에 일반적으로 평행한 방향의 제 2 복잡구조 통로(516)를 형성하도록 제 1 커버 부재(502)의 측면(506)으로부터 간격진 원통형 측벽(514)을 가지는 제 2 컵 모양 금속 커버 부재(512)를 포함한다. 그러나, 제 2 커버 부재(512)는 다른 기능을 수행한다. 제 2 커버 부재(512)는 베이스 부재(502)의 어깨(520) 및 차폐벽(140) 사이에 배치된 후면 벽(518)을 가진다. 베이스 부재 어깨(520)는 제 2 커버 부재(512)가 전기 접지에 유지되는 차폐벽(104)에 대해 밀집하게 맞물리고 우수하게 전기 접촉하는 것을 보장한다. 따라서, 제 1 커버 부재(504)로부터 간격진 제 2 커버 부재(512)는 접지로 유지된다. 다른 한편, 제 1 커버 부재(504)는 코일(104)에 대해 밀집하게 맞물린다. 결과적으로, 커버 부재(504)는 코일(104)과 동일 전위이고 그래서 스퍼터할 수 있다. 제 2 커버 부재(512)가 접지 전위이고 제 1 커버 부재(504)의 노출 표면 대부분을 커버하도록 배치되기 때문에, 제 2 커버 부재는 스탠드오프의 스퍼터링이 원치않은 응용에서 제 1 커버 부재(504)의 스퍼터링을 실질적으로 감소시킬 수 있다. 코일(104)이 기판상 증착 균일성을 향상시키기 위하여 스퍼터되는 응용에서 조차, 스탠드오프의 스퍼터링은 스탠드오프가 기판 주위 연속적인 링에 통상적으로 어레이되지 않기 때문에 비균일성을 유도한다. 그래서, 스탠오프의 스퍼터링을 방해하는 것은 다수의 응용에서 유용하다.
제 1 절연 베이스 부재(502)는 차폐벽(140)의 개구부를 통하여 연장하는 칼라(collar)(528)를 가진다. 스탠드오프(500)는 제 1 절연 베이스 부재(502)로부터 차폐벽(140)의 다른 측면상에 배치된 제 2 절연 베이스 부재(530)를 더 포함한다. 금속 슬리브(531)에 배치된 것은 슬리브(531)의 내부 개구부, 제 2 절연 베이스 부재(530), 차폐벽(140), 제 2 커버 부재(512), 및 제 1 절연 베이스 부재(502)를 통하여 통과하는 볼트(532)이다. 플랜지(536)를 가지는 너트(534)는 코일(104)의 개구부, 제 1 커버 부재(504) 및 제 1 절연 베이스 부재(502)를 통하여 통과하고 볼트(532)에 나사식으로 고정된다. 너트 플랜지(536)는 코일(104)과 맞물리고 스탠드오프 및 코일(104)을 차폐벽(140)에 함께 고정하기 위하여 스탠드오프(500)의 어셈블리를 포함한다.
제 1 절연 베이스 부재(502)의 칼라(528)는 접지된 차폐벽(140)으로부터 금속 슬리브(531) 및 볼트(532)를 절연한다. 공간(538)은 볼트(532) 및 너트(534)의 압축력이 세라믹같은 부서질 수 있는 재료로 만들어진 절연 부재에 손상을 주지않도록 칼라(528) 및 제 2 절연 베이스 부재(530) 사이에 제공된다. 볼트(532)의 단부는 도시된 실시예에서 버튼 모양인 제 3 절연 부재(540)에 의해 커버된다. 제 2 절연 베이스 부재는 적소에 커버 부재(540)를 유지하기 위하여 절연 커버 부재(540)의 립(lib)(544)을 수용하는 차폐벽(140)으로부터 간격진 플랜지(542)를 가진다.
도 8은 다른 실시예에 따른 피드스로우 스탠드오프(600)의 단면도이다. 도 7의 지지 스탠드오프(500)와 같이, 피드스로우 스탠드오프(600)는 원통형 절연 베이스 부재(502) 및 차폐부의 벽(140)을 실질적으로 횡단하는 방향의 복잡 통로(610)를 형성하기 위하여 베이스 부재(602)의 측벽측(608)으로부터 간격진 원통형 측벽(606)을 가지는 컵 모양 금속 커버 부재(604)를 포함한다. 게다가, 도 8의 스탠드오프(600)는 단락 도전 경로의 형성 가능성을 부가적으로 감소시키기 위하여 통로(610)에 일반적으로 평행한 방향의 제 2 복잡 통로(616)를 형성하도록 제 1 커버 부재(602)의 측면(606)으로부터 간격진 원통형 측벽(614)을 가지는 제 2 컵 모양 금속 커버 부재(612)를 가진다.
제 2 커버 부재(612)는 차폐벽(104)에 대하여 밀집하게 맞물리고 우수하게 전기 접촉하는 것을 보장하는 나사 패스너(617)에 의해 차폐벽(140)에 고정되고 제 1 커버 부재(604)의 스퍼터링을 방해하기 위하여 접지된다. 제 2 커버 부재의 환형 모양 채널(618)은 패스너 홀에 우연히 트랩되는 가스를 배출하기 위하여 패스너(617)를 위한 나산 홀에 결합된다. 제 1 커버 부재(604)의 단부 및 제 2 커버 부재(612) 사이의 베이스 부재 어깨(620)는 절연 베이스 부재(602)상에 스트레스를 피하기 위하여 충분한 틈을 가진다.
제 1 절연 베이스 부재(602)는 차폐벽(140)의 개구부를 통하여 연장하는 칼라(628)를 가진다. 절연 베이스 부재(602) 및 칼라(628)에 배치된 것은 차폐벽(140)의 한측면으로부터 다른 측면으로 통과하는 도전 금속 슬리브(630)이다. 스탠드오프(600)는 제 1 절연 베이스 부재(602)로부터 차폐벽(140)의 다른 측면상에 배치된 제 2 베이스 부재(632)를 더 포함한다. 제 2 절연 베이스 부재(632)에 배치되고 슬리브(630)의 단부와 맞물리는 것은 도전 금속 바(633)이다. 도전 금속 바(633)에 배치된 것은 바(633)의 내부 개구부 및 슬리브(630)를 통하여 차폐벽(140)의 코일 측면으로 통과하는 볼트(634)이다. 플랜지(636)를 가지는 너트(635)는 코일(104)의 개구부, 제 1 커버 부재(604) 및 슬리브(630)를 통하여 통과하고 볼트(634)에 나사식으로 고정된다. 너트 플랜지(636)는 코일(104)과 맞물리고 피드스로우 스탠드오프 및 코일(104)을 차폐벽(140)에 고정하기 위하여 함께 스탠드오프(600)의 어셈블리를 포함한다.
제 1 절연 베이스 부재(602)의 칼라(628)는 접지된 차폐벽(140)으로부터 금속 슬리브(630) 및 볼트(634)를 절연한다. 제 2 절연 부재(632)는 접지된 차폐벽(140)으로부터 도전성 바(633)를 절연한다. RF 전류는 외부 RF 소스로부터 챔버로 도전 바(633)의 표면을 따라 이동하고, 슬리브(630)의 표면을 따라, 제 1 커버 부재(604)는 제 1 커버 부재(604)와 맞물리는 코일(104)에 슬리브의 단부를 맞물리게한다. 슬리브(630)는 적소에 제 1 절연 부재(602)를 유지하기 위한 어깨(637)를 가진다. 그러나, 공간(638)은 볼트(634) 및 너트(635)의 압축력이 세라믹같은 부서질 수 있는 재료로 만들어진 절연 부재에 손상을 주지않도록 어깨(637) 및 제 1 절연 베이스 부재(604) 사이에 제공된다.
상기된 바와 같이, 외부 발생기로부터 피드스로우로 RF 전류를 운반하는 도전성 바(633)는 제 2 절연 부재(632)에 배치된다. 도전성 바(633)의 다른 측면 및 볼트(634)의 단부를 커버하는 것은 제 3 절연 부재(640)이다. 절연 부재(632 및 640)는 플라즈마의 형성을 방지하기 위한 다크 공간보다 큰 공간을 남기지 않고 도전 바(633) 및 볼트(634)로부터 아킹을 방지하기 위하여 유용한 공간을 채우기 위한 RF 도전 부재와 일치한다.
코일의 스퍼터링이 기판상 증착 균일성을 개선하는 응용에서, 코일은 코일(104)이 타켓(110)의 시계선내에 있도록 보다 밀접하게 배치된다. 그러나, 상기 위치는 스탠드오프에 증착을 증가시킨다. 게다가, 코일이 기판(112)을 "차단"하지 못하도록 코일 위치가 타켓(110)의 에지 및 기판(112)의 에지 사이 라인을 통과하지 않는 것이 바람직하다.
물론, 다양한 측면에서, 본 발명의 변형이 당업자에게 명백하고, 몇몇은 루틴 기계적 및 전자 설계 문제의 연구 후에만 명백하다는 것이 이해된다. 다른 실시예는 가능하고, 그것의 특정 설계는 특정 응용에 따른다. 상기와 같이, 본 발명의 범위는 여기에 기술된 특정 실시예에 의해 제한되는 것이 아니라 첨부된 청구범위에 의해서만 한정된다.

Claims (69)

  1. 증착 재료가 증착되는 벽을 가지는 반도체 제조 시스템에서 코일을 지지하기 위한 스탠드오프로서,
    상기 벽에 결합되도록 적용된 제 1 베이스 부재; 및
    상기 코일에 결합되도록 적용되고, 상기 베이스 부재상에 배치된 제 1 커버 부재를 포함하고, 상기 커버 부재 및 베이스 부재는 상기 베이스 부재 및 상기 커버 부재 사이에 통로를 형성하고, 적어도 하나의 커버 부재 및 베이스 부재는 절연 재료로 만들어진 코일 지지 스탠드오프.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 커버 부재를 적어도 부분적으로 커버하기 위하여 배치된 제 2 커버 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 지지 스탠드오프.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 커버 부재 및 상기 제 2 커버 부재는 각각 컵 모양인 것을 특징으로 하는 코일 지지 스탠드오프.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 커버 부재는 도전성 금속인 것을 특징으로 하는 코일 지지 스탠드오프.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 커버 부재는 상기 제 2 커버 부재의 스퍼터링을 방지하기 위한 전위 레벨로 바이어스된 것을 특징으로 하는 코일 지지 스탠드오프.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 2 커버 부재는 접지에 결합된 것을 특징으로 하는 코일 지지 스탠드오프.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 커버 부재는 상기 제 1 및 제 2 커버 부재 사이에 통로를 형성하기 위하여 상기 제 1 커버 부재로부터 이격된 것을 특징으로 하는 코일 지지 스탠드오프.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 벽에 결합되도록 적용된 제 2 베이스 부재, 및 상기 제 1 베이스 부재와 상기 제 2 베이스 부재 사이의 상기 벽을 압축하기 위하여 상기 제 1 베이스 부재 및 상기 제 2 베이스 부재를 고정하기 위한 패스너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 지지 스탠드오프.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 베이스 부재 및 상기 제 2 베이스 부재 각각은 상기 제 1 베이스 부재 및 상기 제 2 베이스 부재의 어깨 부분들 사이에서 상기 벽의 일부와 상기 다른 베이스 부재의 어깨 부분이 대향되도록 배치된 어깨 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 코일 지지 스탠드오프.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 벽은 하나의 개구부를 가지며 상기 제 1 베이스 부재 및 상기 제 2 베이스 부재중 하나는 상기 벽 개구부를 통하여 연장하도록 적용된 칼라 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 코일 지지 스탠드오프.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 칼라 부분은 상기 제 1 베이스 부재 및 상기 제 2 베이스 부재 중 나머지 베이스 부재로부터 이격된 것을 특징으로 하는 코일 지지 스탠드오프.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 베이스 부재 및 상기 제 2 베이스 부재는 전기 절연 재료로 형성된 것을 특징으로 하는 코일 지지 스탠드오프.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 베이스 부재 및 상기 제 2 베이스 부재는 세라믹 재료로 만들어진 것을 특징으로 하는 코일 지지 스탠드오프.
  14. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 커버 부재를 적어도 부분적으로 커버하기 위하여 배치된 제 2 커버 부재를 더 포함하고, 상기 패스너는 포스트 및 상기 벽을 포함하고, 상기 제 1 커버 부재 및 상기 제 2 커버 부재와 상기 제 1 베이스 부재 및 상기 제 2 베이스 부재 각각은 상기 포스트가 상기 벽, 상기 제 1 커버 부재 및 상기 제 2 커버 부재와 상기 제 1 베이스 부재 및 상기 제 2 베이스 부재를 통과하도록 상기 포스트를 수용하기 위하여 정렬된 개구부들을 갖는 것을 특징으로 하는 코일 지지 스탠드오프.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 포스트는 도전성 재료로 형성되고 상기 코일에 결합된 제 1 단부 및 상기 벽 개구부를 통하여 연장하는 제 2 단부를 가지며, 상기 스탠드오프는 상기 포스트 제 2 단부의 적어도 일부분을 커버하기 위하여 배치되고, 절연 부재로 형성된 제 3 커버 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 지지 스탠드오프.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 제 2 베이스 부재는 상기 벽으로부터 간격진 어깨 부분을 가지며 상기 제 3 커버 부재는 상기 제 2 베이스 부재상에 상기 제 3 커버 부재를 유지하기 위하여 상기 벽 및 상기 제 2 베이스 부재 어깨 부분 사이에 배치된 립 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 코일 지지 스탠드오프.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 코일은 상기 패스너를 수용하기 위해 사용된 개구부를 형성하고 상기 패스너는 상기 코일과 맞물리도록 적용된 플랜지 부분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 지지 스탠드오프.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 패스너는 나사형 부분을 갖는 너트를 더 포함하고 상기 플랜지 부분 및 상기 포스트는 상기 너트의 나사형 부분과 맞물리고 유지하기 위하여 적용된 나사형 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 코일 지지 스탠드오프.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 커버 부재 및 상기 베이스 부재는 상기 베이스 부재 및 상기 커버 부재 사이에 다수의 통로들을 형성하기 위하여 이격되고 상기 통로들은 상기 통로들을 통한 증착 재료의 통과를 방해하기 위하여 서로에 대해 구부려진 것을 특징으로 하는 코일 지지 스탠드오프.
  20. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 부재는 직경을 형성하는 외부 주변부를 가지며 상기 커버 부재는 다수의 통로중 제 1 통로를 형성하는 제 1 갭에 의해 베이스 부재의 외부 주변으로부터 이격된 내부 주변부를 가지며 상기 베이스 부재의 직경 대 상기 제 1 갭의 비율은 적어도 14인 것을 특징으로 하는 코일 지지 스탠드오프.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 제 1 통로는 제 1 길이를 가지며 제 1 길이 대 상기 제 1 갭의 종횡비는 적어도 2인 것을 특징으로 하는 코일 지지 스탠드오프.
  22. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 부재는 상기 통로들을 통한 증착 재료의 통과를 방해하기 위하여 다수의 통로들중 적어도 하나와 결합된 다수의 채널들을 형성하는 정면을 갖는 것을 특징으로 하는 코일 지지 스탠드오프.
  23. 제 35 항에 있어서, 상기 베이스 부재는 최외부 채널이 가장 큰 폭을 갖는 3개의 동심원 채널들을 갖는 것을 특징으로 하는 코일 지지 스탠드오프.
  24. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 부재는 정면을 가지며, 상기 커버 부재는 후면을 가지며 상기 베이스 및 상기 커버 부재중 하나는 제 1 길이를 갖는 다수의 통로들중 첫 번째 통로를 형성하는 제 1 갭에 의해 상기 커버 부재의 후면으로부터 상기 베이스 부재의 정면을 이격되게 하는 부재 중심에 인접한 절연 직립 벽을 가지며, 상기 제 1 길이 대 상기 제 1 갭의 비율은 적어도 6인 것을 특징으로 하는 코일 지지 스탠드오프.
  25. 반도체 제조 시스템에서 벽의 개구부를 통하여 코일로 RF 전류를 결합하기 위한 스탠드오프로서,
    상기 벽 개구부를 통하여 연장되고, 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 제 1 도전 부재를 포함하는데, 상기 제 1 단부는 상기 벽의 제 1 측면상에 배치되고 RF 전류 소스에 결합되도록 적용되고, 상기 제 2 단부는 상기 벽의 상기 제 1 측면상의 반대측 상기 벽의 제 2 측면상에 배치되고 상기 코일에 전기적으로 결합되도록 적용되고;
    상기 벽으로부터 상기 도전 부재를 절연하기 위해 상기 도전 부재와 상기 벽 사이에서 상기 벽의 개구부를 통하여 연장하도록 적용된 제 1 절연 베이스 부재; 및
    상기 베이스 부재를 적어도 부분적으로 커버하도록 배치된 제 1 커버 부재를 포함하고, 상기 제 1 커버 부재 및 상기 베이스 부재는 상기 제 1 베이스 부재 및 상기 제 1 커버 부재 사이에 통로를 형성하는 스탠드오프.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 제 1 커버 부재를 적어도 부분적으로 커버하기 위하여 배치된 제 2 커버 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스탠드오프.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 제 1 커버 부재 및 상기 제 2 커버 부재는 각각 컵 모양인 것을 특징으로 하는 스탠드오프.
  28. 제 26 항에 있어서, 상기 제 2 커버 부재는 도전 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 스탠드오프.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 제 2 커버 부재는 상기 제 2 커버 부재의 스퍼터링을 방지하기 위한 전위 레벨로 바이어스된 것을 특징으로 하는 스탠드오프.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 제 2 커버 부재는 접지에 결합된 것을 특징으로 하는 스탠드오프.
  31. 제 26 항에 있어서, 상기 제 2 커버 부재는 상기 제 1 커버 부재 및 상기 제 2 커버 부재 사이에 통로를 형성하기 위하여 상기 제 1 커버 부재로부터 이격된 것을 특징으로 하는 스탠드오프.
  32. 제 25 항에 있어서, 상기 벽의 제 1 측면상에 배치되고 상기 제 1 도전 부재에 전기적으로 결합되도록 적용된 제 2 도전 부재, 및 상기 벽으로부터 상기 제 2 도전 부재를 절연하기 위하여 상기 제 2 도전 부재 및 상기 벽 사이에서 상기 벽에 결합되도록 적용된 제 2 절연 베이스 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스탠드오프.
  33. 제 32 항에 있어서, 상기 제 1 도전 부재 및 상기 제 2 도전 부재를 함께 고정하기 위한 제 1 패스너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스탠드오프.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 제 1 커버 부재를 적어도 부분적으로 커버하기 위하여 배치된 제 2 커버 부재 및 상기 제 2 커버 부재를 상기 벽에 고정하기 위한 제 2 패스너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스탠드오프.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 제 2 커버는 상기 제 2 패스너를 끼우기 위하여 상기 제 2 패스너에 결합된 통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 스탠드오프.
  36. 제 32 항에 있어서, 상기 제 1 도전 부재 및 상기 제 2 도전 부재 각각은 상기 다른쪽 도전 부재의 상기 어깨 부분 반대편에 배치된 어깨 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 스탠드오프.
  37. 제 36 항에 있어서, 상기 벽은 개구부를 가지며 상기 제 1 베이스 부재 및 제 2 베이스 부재중 한쪽은 상기 벽 개구부를 통하여 연장하도록 적용된 칼라 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 스탠드오프.
  38. 제 37 항에 있어서, 상기 칼라 부분은 상기 제 1 베이스 부재 및 제 2 베이스 부재중 나머지 베이스 부재로부터 이격된 것을 특징으로 하는 스탠드오프.
  39. 제 38 항에 있어서, 상기 제 1 베이스 부재 및 상기 제 2 베이스 부재는 전기 절연 부재로 형성된 것을 특징으로 하는 스탠드오프.
  40. 제 25 항에 있어서, 상기 제 1 베이스 부재 및 상기 제 2 베이스 부재는 세라믹 재료로 형성된 것을 특징으로 하는 스탠드오프.
  41. 제 32 항에 있어서, 상기 제 1 커버 부재를 적어도 부분적으로 커버하기 위하여 배치된 제 2 커버 부재를 더 포함하고 상기 패스너는 포스트를 포함하고 상기 벽, 상기 제 1 커버 부재 및 상기 제 2 커버 부재와 상기 제 1 베이스 부재 및 상기 제 2 베이스 부재는 각각 상기 포스트가 상기 벽, 상기 제 1 커버 부재 및 상기 제 2 커버 부재와 상기 제 1 베이스 부재 및 상기 제 2 베이스 부재의 개구부를 통과하도록 상기 포스트를 수용하기 위하여 정렬된 개구부들을 갖는 것을 특징으로 하는 스탠드오프.
  42. 제 41 항에 있어서, 상기 포스트는 도전 재료로 형성되고 상기 코일에 결합된 제 1 단부 및 상기 벽 개구부를 통하여 연장하는 제 2 단부를 가지며, 상기 스탠드오프는 상기 포스트 제 2 단부의 적어도 일부분을 커버하기 위하여 배치된 제 3 커버 부재를 더 포함하고, 상기 제 3 커버 부재는 절연 재료로 형성된 것을 특징으로 하는 스탠드오프.
  43. 제 42 항에 있어서, 상기 제 2 베이스 부재는 상기 벽으로부터 이격된 어깨 부분을 가지며 상기 제 3 커버 부재는 상기 제 2 베이스 부재상에 상기 제 3 커버 부재를 유지하기 위하여 상기 벽 및 상기 제 2 베이스 부재 어깨 부분 사이에 배치된 립 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 스탠드오프.
  44. 제 41 항에 있어서, 상기 코일은 상기 패스너를 수용하기 위하여 적용된 개구부를 형성하고 상기 패스너는 상기 코일과 맞물리도록 적용된 플랜지 부분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스탠드오프.
  45. 제 44 항에 있어서, 상기 패스너는 나사형 부분 및 상기 플랜지 부분을 가지는 너트를 포함하고, 상기 포스트는 상기 너트의 나사형 부분과 맞물려 유지되도록 나사형 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 스탠드오프.
  46. 제 25 항에 있어서, 상기 커버 부재 및 상기 베이스 부재는 상기 베이스 부재 및 상기 커버 부재 사이에 다수의 통로들을 형성하기 위하여 이격되고 상기 통로들은 상기 통로들을 통한 증착 재료의 통과를 방해하기 위하여 서로에 대해 구부려진 것을 특징으로 하는 스탠드오프.
  47. 제 25 항에 있어서, 상기 베이스 부재는 직경을 형성하는 외부 주변부를 가지며 상기 커버 부재는 다수의 통로들중 제 1 통로를 형성하는 제 1 갭에 의해 베이스 부재의 외부 주변부로부터 이격된 내부 주변부를 가지며 상기 베이스 부재의 직경 대 상기 제 1 갭의 비율은 적어도 14인 것을 특징으로 하는 스탠드오프.
  48. 제 47 항에 있어서, 상기 제 1 통로는 제 1 길이를 가지며 제 1 길이 대 제 1 갭의 종횡비는 적어도 2인 것을 특징으로 하는 스탠드오프.
  49. 제 25 항에 있어서, 상기 베이스 부재는 상기 통로들을 통한 증착 재료의 통과를 방해하기 위하여 다수의 통로들중 적어도 하나에 결합된 다수의 채널들을 형성하는 정면을 갖는 것을 특징으로 하는 스탠드오프.
  50. 제 49 항에 있어서, 상기 베이스 부재는 최외부 채널이 가장 큰 폭을 갖는 3개의 동심원 채널들을 갖는 것을 특징으로 하는 스탠드오프.
  51. 제 25 항에 있어서, 상기 베이스 부재는 정면을 가지며 상기 커버 부재는 후면을 가지며 상기 베이스 및 상기 커버 부재중 하나는 제 1 길이를 갖는 다수의 통로중 제 1 통로를 형성하는 제 1 갭에 의해 상기 커버 부재의 후면으로부터 상기 베이스 부재의 정면을 이격되게 하는 부재 중심에 인접하여 절연 직립 벽을 가지며, 상기 제 1 길이 대 상기 제 1 갭의 비율은 적어도 6인 것을 특징으로 하는 스탠드오프.
  52. 증착 재료가 증착되는 벽을 가지는 반도체 제조 시스템에서 코일을 지지하기 위한 방법으로서,
    벽상에 베이스 부재를 배치시키는 단계; 및
    상기 베이스 부재상에 제 1 커버 부재를 배치시키고 상기 코일을 지지하는 단계를 포함하고, 상기 커버 부재 및 상기 베이스 부재는 상기 베이스 부재와 상기 제 1 커버 부재 사이에 다수의 통로들을 형성하고, 적어도 하나의 제 1 커버 부재 및 상기 베이스 부재는 절연 재료로 만들어진 코일 지지 방법.
  53. 제 52 항에 있어서, 상기 통로들은 상기 통로들을 통한 증착 재료의 통과를 방해하기 위하여 서로에 대해 구부려진 것을 특징으로 하는 코일 지지 방법.
  54. 제 52 항에 있어서, 상기 베이스 부재는 직경을 형성하는 외부 주변부를 가지며 상기 제 1 커버 부재는 다수의 통로들중 제 1 통로를 형성하는 제 1 갭에 의해 상기 베이스 부재의 외부 주변부로부터 이격된 내부 주변부를 가지며, 상기 베이스 부재의 직경 대 상기 제 1 갭의 비율은 적어도 14인 것을 특징으로 하는 코일 지지 방법.
  55. 제 54 항에 있어서, 제 1 통로는 제 1 길이를 가지며 상기 제 1 길이 대 상기 제 1 갭의 종횡비는 적어도 2인 것을 특징으로 하는 코일 지지 방법.
  56. 제 52 항에 있어서, 상기 베이스 부재는 상기 통로들을 통한 증착 재료의 통과를 방해하기 위하여 다수의 통로들중 적어도 하나에 결합된 다수의 채널들을 형성하는 정면을 갖는 것을 특징으로 하는 코일 지지 방법.
  57. 제 56 항에 있어서, 상기 베이스 부재는 최외부 채널이 가장 큰 폭을 갖는 3개의 동심원 채널들을 갖는 것을 특징으로 하는 코일 지지 방법.
  58. 제 52 항에 있어서, 상기 베이스 부재는 정면을 가지며 상기 제 1 커버 부재는 후면을 가지며 상기 베이스 부재 및 상기 제 1 커버 부재중 하나는 제 1 길이를 갖는 다수의 통로들중 제 1 통로를 형성하는 제 1 갭에 의해 상기 제 1 커버 부재의 후면으로부터 상기 베이스 부재의 정면을 이격되게 하는 부재의 중심에 인접하여 절연 직립 벽을 가지며 상기 제 1 길이 대 상기 제 1 갭의 비율은 적어도 6인 것을 특징으로 하는 코일 지지 방법.
  59. 제 52 항에 있어서, 제 2 커버 부재를 사용하여 상기 제 1 커버 부재를 적어도 부분적으로 커버하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 지지 방법.
  60. 제 53 항에 있어서, 상기 제 1 커버 부재 및 상기 제 2 커버 부재는 각각 컵 모양인 것을 특징으로 하는 코일 지지 방법.
  61. 제 53 항에 있어서, 상기 제 2 커버 부재는 도전 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 지지 방법.
  62. 제 53 항에 있어서, 상기 제 2 커버 부재의 스퍼터링을 방지하기 위한 전위 레벨로 상기 제 2 커버 부재를 바이어싱하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 지지 방법.
  63. 제 62 항에 있어서, 상기 제 2 커버 부재는 접지에 결합된 것을 특징으로 하는 코일 지지 방법.
  64. 제 53 항에 있어서, 상기 제 2 커버 부재는 상기 제 1 커버 부재 및 상기 제 2 커버 부재 사이의 통로를 형성하기 위하여 상기 제 1 커버 부재로부터 이격된 것을 특징으로 하는 코일 지지 방법.
  65. 제 52 항에 있어서, 상기 절연 베이스 부재에 수용된 제 1 도전 부재를 통하여 RF 전류를 도전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 지지 방법.
  66. 제 65 항에 있어서, 상기 벽의 한측면상에 배치되고 상기 제 1 도전 부재에 전기적으로 결합되도록 적용된 제 2 도전 부재를 통하여 RF 전류를 도전시키는 단계, 및 상기 벽으로부터 상기 제 2 도전 부재를 절연하기 위하여 상기 제 2 도전 부재 및 상기 벽 사이에 제 2 절연 베이스 부재를 배치시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 지지 방법.
  67. 제 66 항에 있어서, 제 1 패스너를 사용하여 상기 제 1 도전 부재 및 상기 제 2 도전 부재를 함께 고정시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 지지 방법.
  68. 제 67 항에 있어서, 제 2 커버 부재를 사용하여 상기 제 1 커버 부재를 적어도 부분적으로 커버하는 단계 및 제 2 패스너를 사용하여 상기 제 2 커버 부재를 상기 벽에 고정시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 지지 방법.
  69. 제 68 항에 있어서, 상기 제 2 커버에 의해 형성된 통로를 사용하여 상기 제 2 패스너를 끼우는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 지지 방법.
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