KR0134539Y1 - 반도체 금속박막 공정챔버의 쉴드 - Google Patents

Abstract

금속박막 공정을 수행하는 공정챔버 내부가 고진공 상태를 유지하게 됨에 따라 스퍼터링(Sputtering)에 의해 떼어진 타겟(target) 물질이 공정챔버 내부에 아무 곳에나 쌓이는 것을 방지하도록 하는 반도체 금속박막 공정챔버의 쉴드에 관한 것이다.

본 고안은 웨이퍼 상면에 증착되는 막의 재료가되는 금속재질의 타겟으로부터 소정 간격 이격되어 설치되며 공정챔버 내부의 불필요한 부위에 상기 타겟물질이 증착되는 것을 차단시키도록 하는 소정 형상의 쉴드에 있어서, 상기 쉴드가 절연체로 형성됨을 특징으로 한다.

따라서, 쉴드를 절연체로 제조함에 따라 음극 전하가 인가되는 타겟과 전기적 스파크가 발생되지 않게 되며, 이에 따라 상기 타겟 물질은 웨이퍼의 상면에서 정상적인 금속박막으로 형성되는 효과가 있다.

Description

반도체 금속박막 공정챔버의 쉴드

제1도는 종래 반도체 금속박막 공정챔버의 쉴드를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

제2도는 본 고안에 따른 반도체 금속박막 공정챔버의 쉴드에 대한 제1 실시예를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

제3도는 본 고안에 따른 반도체 금속박막 공정챔버의 쉴드에 대한 제2 실시예를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10, 34 : 공정챔버 12 : 가스공급부

14 : 가스 공급노즐 16 : 진공펌프

18 : 웨이퍼 20 : 받침판

22 : 입구 24 : 뚜껑

26 : 오링 28 : 타켓

30 : 지지판 32, 36 : 쉴드

38 : 금속층 40 : 절연층

본 고안은 반도체 금속박막 공정챔버의 쉴드(Shield)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금소박막 공정을 수행하는 공정챔버 내부가 고진공상태를 유지하게 됨에 따라 스퍼터링(Sputtering)에 의해 떼어진 타겟(target) 물질이 공정챔버 내부에 아무 곳에나 쌓이는 것을 방지하도록 하는 반도체 금속박막 공정챔버의 쉴드에 관한 것이다.

통상적으로 웨이퍼는 사진, 확산, 식각, 화학기상증착 및 금속증착 등의 공정이 반복 수행됨에 따라 반도체장치로 제작되고, 이들 각 공정은 웨이퍼가 반도체장치로 제작되기 위한 특정 조건을 설정하고 있다.

이렇게 설정된 조건 즉, 진공 상태, 온도 상태, 가스주입 상태 및 전극 상태 등은 웨이퍼가 반도체장치로 제작됨에 있어서, 반도체장치의 각부 형성 및 특성을 변화시키는 주요 요인이 되므로 각 공정에 따른 적정한 공정조건을 만족할 수 있도록 설정 유지되어야 한다.

이러한 반도체장치 제조공정에 있어서의 금속박막 중착공정은 공정챔버 내부를 고진공으로 형성하고, 양단에 고전압을 인가하여 비활성 기체인 아르곤(Ar) 가스를 주입시켜 플라즈마 상태로 형성시킨 후 플라즈마 상태의 높은 운동 에너지를 갖는 Ara+으로 하여금 음전위에 연결된 타겟과 충돌시켜 타겟 물질을 떼어내도록 하며, 이렇게 떼어진 타겟 물질은 웨이퍼의 표면에서 증착되도록 하는 것이다.

이때 상기와 같이 떼어진 타겟 물질은 고진공 상태의 공정챔버 내부전 표면에 대해 선택성 없이 증착됨에 따라 이것이 방지하도록 하는 쉴드가 설치된다.

이렇게 공정챔버 내부에 설치되는 쉴드의 종래 기술을 제1도를 참조하여 설명하도록 한다.

전술한 금속박막 증착공정을 수행하기 위한 공정챔버(10)의 측벽 소정위치에 공정챔버(10) 내부로 비활성 기체를 공급하도록 형성된 가스 공급부(12)와 연결된 가스 공급노즐(14)이 설치되어 있으며, 공정챔버(10) 하측 소정 위치에는 공정챔버(10) 내부를 고진공 상태로 형성하기 위한 진공펌프(16)가 연결 설치되어 있다.

또한, 공정챔버(10) 내부의 중심 위치에 웨이퍼(18)를 올려 놓도록 형성된 받침판(20)이 설치되어 있으며, 이 받침판(20)의 상면에 웨이퍼(18)가 놓이게 된다.

한편, 공정챔버(10)의 상측 중심 부위에는 개방된 입구(22)가 형성되어있고, 이 입구(22)의 상측으로부터 공정챔버(10) 내부를 밀폐시키는 뚜껑(24)이 설치되며, 이 뚜껑(24)과 입구(22) 주연 사이에 기밀을 유지하기 위한 오링(26)이 끼워짐에 따라 공정챔버(10) 내부는 진공펌프(16)에 의해 고진공상태로 형성된다.

또한, 상기 뚜껑(24)의 중심 부위에는 웨이퍼(18)의 표면에 금속박막의 재료가 되는 소정 형상의 타겟(28)이 고정되어 있고, 이 타겟(28)은 상기뚜껑(24)으로부터 음극 전하가 인가됨에 따라 음전하 상태를 유지하게 된다.

한편, 입구(22)의 하측 주연에는 입구(22)의 내측으로 단턱 형상을 이루는 지지판(30)이 설치 고정되어 있고, 이러한 지지판(30)의 상측에 제작하기 용이한 합금 재질로 제작된 소정 형상의 쉴드(32)가 올려지게 된다.

이렇게 지지판(30) 상면에 올려진 상태로 위치되는 쉴드(32)의 상면은 상기 타겟(28)의 밑면으로부터 통상 1∼2㎜ 정도의 틈새를 이루게 된다.

이러한 구성의 동작 관계를 설명하면, 공정챔버(10) 내부에 웨이퍼(18)가 받침판(20) 상면에 놓이고, 이어 공정챔버(10) 내부는 밀폐된 공간을 형성하게 된다.

이러한 상태에서 공정챔버(10) 하측에 위치된 진공펌프(16)가 작동하여 공정챔버(10) 내부는 소정의 진공압을 갖는 고진공 상태를 이루게 되며, 이후 공정챔버(10) 측벽에 설치된 가스 공급노즐(14)을 통해 공정챔버(10) 내부로 요구되는 가스 즉, Ar 가스가 공급된다.

이렇게 공급된 Ar은 공정챔버(10) 내부의 R.F. 전극을 인가하는 전극판(도시 안됨)에 의해 플라즈마 상태인 Ar+ 으로 형성되고, 이렇게 형성된 Ar+ 은 음극 전하가 인가되는 타겟(28)으로 이동하여 충돌하게 된다.

상기와 같이 높은 운동 에너지를 갖는 Ar+이 타겟(28)과 충돌하게 되면, 금속 재질의 타겟(28) 물질이 떼어져 나와 공정챔버(10) 내부에 대해 선택성 없이 퍼지게 된다.

이때 타겟(28)의 하측에 합금으로 제작된 쉴드(32)가 설치되어 웨이퍼(18) 이외의 부위로 벗어나는 타겟(28) 물질을 차단하게 되고, 이에 따라 상기 타겟(28) 물질은 웨이퍼(18)의 상면에서 증착되는 막으로 형성된다.

그러나, 상기와 같이 웨이퍼 이외의 부위로 퍼지게 되는 타겟 물질을 차단하는 쉴드가 전도성을 갖는 합금 재질로 제작됨에 따라 상기 음극 전하가 인가되는 타겟과 근접되어 설치됨에 따라 전기적 스파크가 발생되고, 따라서 타겟으로 이동되는 Ar+이 방향성 및 충분한 운동 에너지를 갖지 못하여 쉴드의 소정 부위와 충돌하는 등 웨이퍼 표면에 고순도의 정상적인 금속박막을 형성하지 못하는 문제점이 있었다.

본 고안의 목적은 음극 전하가 인가되는 타겟으로부터 쉴드의 전기적스파크가 발생되지 않도록 하여 웨이퍼의 상면에서 정상적인 금속박막으로 형성되도록 하는 반도체 금속박막 공정챔버의 쉴드를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은 웨이퍼 상면에 중착되는 막의 재료가되는 금속재질의 타겟으로부터 소정 간격 이격되어 설치되며 공정챔버 내부의 불필요한 부위에 상기 타겟 물질이 중착되는 것을 차단시키도록 하는 소정 형상의 쉴드에 있어서, 상기 쉴드는 절연체로 제작된 것임을 특징으로 한다.

또한, 상기 절연체는 세라믹 또는 석영 재질로 제작하거나 상기 타겟과 근접된 부위만 절연체로 제작함이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위한 다른 반도체 금속박막 공정챔버의 쉴드는 웨이퍼 상면에 중착되는 막의 재료가되는 금속재질의 타겟으로부터 소정 간격 이격되어 설치되며 공정챔버 내부의 불필요한 부위에 상기 타겟 물질이 중착되는 것을 차단시키도록 하는 소정 형상의 쉴드에 있어서, 상기 타겟과 대향하는 상기 쉴드의 상측 부위에 소정 두께로 전기적 전도성을 갖지 않는 절연층이 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안에 따른 반도체 금속박막 공정챔버의 쉴드에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제2도와 제3도는 본 고안의 바람직한 일 실시예를 도시한 것으로서, 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하고, 그에 따른 상세한 설명은 생략하기로 한다.

제2도와 제3를 참조하여 설명하면, 금속박막 중착공정을 수행하기 위해 고진공 상태를 형성하고 있는 공정챔버(34) 내부에 웨이퍼(18)가 놓이게 되고, 이 웨이퍼(18)의 상측으로 웨이퍼(18) 상면에 중착되는 막의 재료가 되는 금속 재질의 타겟(28)이 설치 고정되어 있다.

이렇게 고정된 타겟(28)은 음극 전하가 인가되며, 플라즈마 상태의 Ar+을 유도하여 상호 충돌하게 되고, 이 충돌에 의해 상기 타겟(28) 물질은 소정량 떼어져 공정챔버(34) 내부에 선택성 없이 분포된다.

한편, 상기와 같이 분포되는 타겟(28) 물질에 대해 웨이퍼(18) 외측으로 벗어나는 것만을 차단하기 위해 타겟(28)의 하측으로 소정 간격 이격되어 소정 형상의 절연체 재질 즉, 세라믹 또는 석영 재질로 제작된 소정형상의 쉴드(36)가 설치된다.

여기서, 상기 쉴드(36)의 제작을 제3도에 도시된 바와 같이 지지판(30) 상측에 놓일 수 있도록 얇은 두께를 갖는 금속층(38)과 이 금속층(38)의 상면에 소정 두께를 갖는 절연층(40)이 코팅된 형태로 형성할 수도 있다.

이러한 구성의 본 고안은 상기와 같이 설치된 쉴드의 재질이 절연체로 제작되거나 상기 타겟과 대향하는 부위의 소정 두께가 절연체로 형성됨에 따라 음극 전하가 인가되는 타겟과 전기적 반응이 없게 되어 Ar+은 충분한 운동 에너지로 타겟에 충돌하게 되어 순수한 타겟 물질만이 웨이퍼의 상면에 증축되는 막으로 형성되는 효과가 있다.

이상에서 본 고안은 개재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 고안의 기술사상과 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 실용신안 등록청구의 범위에 속함은 당연하다.

Claims (4)

1. 웨이퍼 상면에 증착되는 막의 재료가 되는 금속재질의 타겟으로부터 소정 간격 이격되어 설치되며 공정챔버 내부의 불필요한 부위에 상기 타겟물질이 증착되는 것을 차단시키도록 하는 소정 형상의 쉴드에 있어서, 상기 쉴드는 절연체로 제작된 것임을 특징으로 하는 반도체 금속박막 공정챔버의 쉴드.
2. 제1항에 있어서, 상기 절연체는 세라믹임을 특징으로 하는 상기 반도체 금속박막 공정챔버의 쉴드.
3. 제1항에 있어서, 상기 절연체는 석영 재질임을 특징으로 하는 상기 반도체 금속박막 공정챔버의 쉴드.
4. 웨이퍼 상면에 증착되는 막의 재료가되는 금속재질의 타겟으로부터 소정간격 이격되어 설치되며 공정챔버 내부의 불필요한 부위에 상기 타겟 물질이 증착되는 것을 차단시키도록 하는 소정 형상의 쉴드에 있어서, 상기 타겟과 대향하는 상기 쉴드의 상측 부위에 소정 두께로 전기적 전도성을 갖지 않는 절연층이 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 금속박막 공정챔버의 쉴드.