KR100266003B1 - Assistant plate for sputtering deposition - Google Patents
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Abstract
Description
균일하게 형성하는 방향성 스퍼터링 증착 보조판에 관한 것이다.The present invention relates to a directional sputtering deposition auxiliary plate which is uniformly formed.
일반적으로 반도체 소자가 고집적화 됨에 따라 실리콘기판에 형성되는 접촉구의 종횡비(Aspect ratio)가 커지고 이에 따라 장벽 금속막을 보다 효과적으로 형성하는 것이 요구되는 실정이다.In general, as the semiconductor devices are highly integrated, the aspect ratio of the contact holes formed on the silicon substrate is increased, and thus, it is required to form the barrier metal film more effectively.
상기 종횡비는 도 1에서 도시된 바와같이 접촉구(102)의 직경에 대한 절연층(100)의 높이비인 B'/A' 이다. 종횡비가 커지면 접촉구(102)의 직경은 작아지고 절연층(100)의 높이는 점점 높아져 접촉구(102)가 깊어진다.The aspect ratio is B '/ A' which is the height ratio of the
이렇게 종횡비가 큰 접촉구(102)는 증착 입자의 입사각도가 접촉구(102)의 수직방향에 대하여 조금만 벗어나도 접촉구(102)의 측면이 증착되므로 실리콘기판(106)상의 장벽 금속막(104) 형성이 제대로 이루어지지 않는다.The
종래 접촉구의 장벽 금속막(104)을 형성하는 방법은 화학적 기상증착법과 물리적 기상증착법을 적용하므로써 수행되나 화학적 기상증착법에 의한 접촉구(102) 형성시 실리콘기판(106)과의 계면반응에 의하여 계면이 손상되므로 주로 물리적 기상증착법인 스퍼터링(Sputtering)장치를 이용하여 접촉구(102)의 장벽 금속막(104)을 형성하는 것이 통상적이다.Conventionally, the method of forming the
이러한 물리적 기상증착을 수행하는 종래의 스퍼터링 장치는 도 2에서 도시된 바와 같이 진공챔버(108)의 일측에 형성되어 공정가스가 주입되는 공정가스공급부(110)와, 타측에 형성되어 공정부산물이 배기되는 배기부(112)와, 내부에는 고주파 전원이 인가되어 전자가 방전되는 캐소드(CATHODE)(114)와, 상기 캐소드(114)와 일정간격으로 이격되어 설치되고 상면에 실리콘기판(106)이 안착되는 어노드(ANODE)(116)와, 상기 캐소드(114)와 어노드(116) 사이에 다수개의 격리셀(118)로이루어진 방향성 스퍼터링 증착 보조판(Collimator)(120)으로 구성된다. 상기에서 어노드(116)는 접지되어 있다.Conventional sputtering apparatus for performing the physical vapor deposition is formed on one side of the
한편 상기 방향성 스퍼터링 증착 보조판(120)은 도 3에서 도시된 바와 같이 육각형의 홀이 다수개 배열되어 격리셀(118)을 형성하고 이러한 격리셀(118)을 통과하며 캐소드(114)에서 여러 방향으로 방출되는 금속 입자 가운데 일정 방향으로입사된 입자만이 여과되어 접촉구(102)에 의해 노출된 실리콘기판(106)에 증착되어 장벽 금속막(104)을 형성한다.Meanwhile, as shown in FIG. 3, the directional sputtering deposition
상기와 같은 종래의 스퍼터링 장치에 의한 증착작업은 도면을 참조하면 공정가스공급부(110)로 부터 챔버(108)내로 비활성가스인 아르곤가스(Ar)가 공급된 상태에서 고주파전원을 캐소드(114)와 어노드(112) 사이에 인가한다. 이 때, 고주파전원에 의해 높은 에너지를 갖고있는 중성의 아르곤가스가 이온과 전자로 이온화된다.In the deposition operation by the conventional sputtering apparatus as described above, referring to the drawing, the high frequency power source is connected to the
이렇게 고주파전원으로 가속된 전자는 분자와의 탄성충돌을 거쳐 고에너지를 얻은 다음에 분자와 비탄성충돌하여 전리,여기하여 플라즈마를 발생시키므로써 챔버(108)내의 어노드(116) 상부면에 안착된 실리콘기판(106)에 증착공정이 행해진다.The electrons accelerated by the high frequency power supply high energy through elastic collision with molecules, and then ionically collide with the molecules to generate ionization and excitation, thereby generating plasma, which is deposited on the upper surface of the
이때, 상기 플라즈마 내 반응생성물이 캐소드(114)와 어노드(116)의 사이에 형성된 방향성 스퍼터링 증착보조판(120)의격리셀(118)을 거치게 된다. 상기에서 격리셀(118)은 적합한 방향성을 갖는 증착입자들만을 통과시켜 접촉구(102) 내에양호한 단차 피복성을 갖는 장벽 금속막(104)을 형성하게 된다.In this case, the reaction product in the plasma passes through the
즉, 캐소드(114)로부터 어노드(116)에 방전되는 증착 입자는 무수히 많은 방향성을 이루므로 실리콘기판(106)의 접촉구(102)에 증착되는 장벽 금속막(104)의 단차 피복성이 열악해지는바 이를 극복하기 위하여 증착 입자를 방향성 스퍼터링증착보조판(120)의 격리셀(118)을 거치게 하므로써 단차 피복성이 열악해지는 것을 방지한다.That is, since the deposition particles discharged from the
그러나, 종래의 방향성 스퍼터링 증착보조판으로 다양한 크기 및 종횡비를 갖는 접촉구의 장벽 금속막을 형성하려면 각접촉구의 크기나 종횡비의 조건하에서 장벽 금속막을 형성하는데 적합한 크기의 격리셀로 이루어진 방향성 스퍼터링 증착보조판을 수시로 교환 및 설치하여야 하므로 증착작업에 소요되는 시간이 증대되고 이에따라 작업 효율이 저하되는 문제점이 발생한다.However, in order to form barrier metal films of contact holes having various sizes and aspect ratios with conventional directional sputtering deposition auxiliary plates, the directional sputtering deposition auxiliary plates made of isolation cells of sizes suitable for forming barrier metal films under the conditions of the size and aspect ratio of each contact hole are frequently exchanged. And since the time required for the deposition operation is increased because it must be installed, there is a problem that the work efficiency is lowered accordingly.
또한, 증착 입자가 여러방향에서 장벽 금속막에 입사되어 균일한 증착면을 형성하기 어려우며 이에 증착율 및 단차 피복성이 저하되는 문제점이 발생한다In addition, the deposition particles are incident on the barrier metal film in various directions, making it difficult to form a uniform deposition surface, which causes a problem in that deposition rate and step coverage are deteriorated.
본 발명의 목적은 접촉구의 크기 및 종횡비에 적합한 크기의 격리셀을 접촉구의 크기나 종횡비가 변화함에 따라 수시로교환 및 설치하지 않더라도 하나의 방향성 스퍼터링 증착 보조판으로 다양한 크기의 접촉구와 종횡비에서의 장벽 금속막을 형성하므로써 격리셀 교환에 소요되는 시간을 절약하고 작업 효율을 증대시키는데 있다.An object of the present invention is to provide a barrier metal film at various sizes of contact holes and aspect ratios with one directional sputtering deposition auxiliary plate even if the isolation cell having a size suitable for the contact hole size and aspect ratio is not replaced or installed at any time as the size or aspect ratio of the contact hole changes. This is to reduce the time required to replace the isolation cell and increase the work efficiency.
본 발명의 다른 목적은 장벽 금속막의 증착면을 형성하여 단차 피복성을 향상시키는데 있다.Another object of the present invention is to form a deposition surface of a barrier metal film to improve step coverage.
상기의 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 격리셀의 크기가 조절되는 방향성 스퍼터링 증착 보조판은 진공펌프가 일측에 연결되어 진공상태가 조성되는 챔버와, 상기 챔버내의 상부에 형성되어 전자가 방전되는 캐소드와, 상기 캐소드와일정간격으로 이격되어 형성되며 상부에 웨이퍼가 안착되는 어노드와, 상기 캐소드와 어노드 사이에 설치되며 다수개의격리셀로 이루어진 방향성 스퍼터링 증착보조판으로 구성되는 스퍼터링 장치에 있어서, 상기 방향성 스퍼터링 증착 보조판이 상·하부로 적층되며 각각의 격리셀이 상호 교차되어 격리셀의 크기가 조절되는 상·하부 방향성 스퍼터링 증착 보조판으로 구성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above objects, the directional sputtering deposition auxiliary plate in which the size of the isolation cell is adjusted according to the present invention includes a chamber in which a vacuum pump is connected to one side to form a vacuum state, and a cathode formed at the top of the chamber to discharge electrons. And a cathode formed at a predetermined interval from the cathode and having a wafer seated thereon, and a sputtering apparatus formed between the cathode and the anode, wherein the sputtering deposition auxiliary plate is formed of a plurality of isolation cells. The directional sputtering deposition auxiliary plate is stacked up and down, and each isolation cell is intersected with each other, characterized in that the upper and lower directional sputtering deposition auxiliary plate is configured to control the size of the isolation cell.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하겠다Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 일반적인 접촉구에 장벽 금속막이 형성된 것을 도시한 상태도이고,1 is a state diagram showing a barrier metal film is formed in a general contact hole,
도 2는 종래의 스퍼터링장치의 개략도이고,2 is a schematic diagram of a conventional sputtering apparatus,
도 3은 종래의 스퍼터링장치의 증착 보조판의 평면도이고,3 is a plan view of a deposition auxiliary plate of a conventional sputtering apparatus,
도 4는 본 발명의 스퍼터링장치의 개략도이고,4 is a schematic view of the sputtering apparatus of the present invention,
도 5는 본 발명의 스퍼터링장치의 증착 보조판의 평면도이다.5 is a plan view of a deposition auxiliary plate of the sputtering apparatus of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
100 : 절연층, 102 : 접촉구,100: insulating layer, 102: contact hole,
104 : 장벽 금속막, 106 : 실리콘기판,104: barrier metal film, 106: silicon substrate,
108 : 진공챔버, 110 : 공정가스공급부,108: vacuum chamber, 110: process gas supply unit,
112 : 배기부, 114 : 캐소드,112: exhaust, 114: cathode,
116 : 어노드, 118,204,206 : 격리셀,116: anode, 118,204,206: isolation cell,
120 : 방향성 스퍼터링 증착 보조판,120: directional sputtering deposition auxiliary plate,
200 : 상부 방향성 스퍼터링 증착 보조판,200: upper directional sputtering deposition auxiliary plate,
202 : 하부 방향성 스퍼터링 증착 보조판.�/P>202: Downward Directional Sputtering Deposition Subplate.
도 4는 본 발명의 스퍼터링장치의 개략도로써 스퍼터링 증착 보조판이 상호 교차된 상태에서 장벽 금속막이 형성되는 것을 도시한다.4 is a schematic diagram of the sputtering apparatus of the present invention, showing that the barrier metal film is formed in a state where the sputtering deposition auxiliary plates are crossed with each other.
실리콘기판(106)의 접촉구((102)에 장벽 금속막(104)을 증착하는 스퍼터링 장치는 내부를 진공상태로 유지하며 공정가스공급부에서 공정가스가 주입되는 진공챔버(108)내에 형성된다.A sputtering apparatus for depositing the
즉, 상기 진공챔버(108)의 내부 상측에는 전원이 인가되어 전자가 방전되는 캐소드(114)가 형성되고 상기 캐소드(114)의하측으로 임의간격만큼 이격되면 상부면에 실리콘기판(106)을 안착하는 어노드(116)가 형성된다.That is, a
상기 캐소드(114)와 어노드(116)의 사이에는 상,하로 적층되어 격리셀(204)(206)들이 상호 교차되는 상·하부 방향성 스퍼터링 증착 보조판(200)(202)이 형성된다.The upper and lower directional sputtering deposition
이러한 상·하부 방향성 스퍼터링 증착 보조판(200)(202)은 상부 또는 하부 중 적어도 하나의 스퍼터링 증착 보조판이 이동하면서 각각에 형성된 격리셀(204)(206)들이 상호 교차되어 다양한 크기의 격리셀(208)로 조합된다.The upper and lower directional sputtering deposition
이렇게 증착하고자 하는 장벽 금속막(104)의 크기 및 종횡비에 따라 격리셀(204)(206)들의 크기가 적절하게 조절되어 접촉구(102)에 증착되는 스퍼터링 입자 크기조절된 격리셀(208)을 통과하며 일정 방향의 스퍼터링 입자만이 필터링(Filtering)되어 접촉구(102)로 유입되므로써 장벽 금속막(104)이 균일하게 형성된다.According to the size and aspect ratio of the
이때 상기 상·하부 방향성 스퍼터링 증착 보조판(200)(202)의 격리셀(204)(206)들은 크기가 동일하거나 또는 각각 다른크기로 형성되되 상호 교차되기 전과 교차된 후의 격리셀(208) 수가 2배이상이어야 한다.In this case, the
본 발명의 상·하부 방향성 스퍼터링 증착 보조판에 의한 장벽 금속막의 형성과정을 알아보면 다음과 같다.The formation process of the barrier metal film by the upper and lower directional sputtering deposition auxiliary plate of the present invention is as follows.
도면을 참조하면 진공챔버(108)내의 상부에 형성된 캐소드(114)에서 웨이퍼(100)가 안착된 어노드(116)로 전자가 방전되어 가스와 충돌하므로써 증착 입자화된다.Referring to the drawings, electrons are discharged from the
이때 상기 캐소드(114)와 어노드(116) 사이에 상,하부로 적층되어 형성된 상·하부 방향성 스퍼터링 증착 보조판(200)(202) 중 적어도 하나의 방향성 스퍼터링 증착 보조판을 이동시켜 격리셀(204)(206)들의 크기가 적절하게 조절된다.At this time, the
상기 격리셀(208)의 크기는 장벽 금속막(104)이 형성되는 접촉구(102)의 종횡비에 따라 또는 접촉구(102)의 크기에 따라적절하게 조절되어야 함은 물론이다.The size of the
이렇게 크기가 조절된 상·하부 방향성 스퍼터링 증착 보조판(202)(204)의 격리셀(208)에 증착 입자가 유입되고 상호 교차되며 일정한 크기를 형성하는 격리셀(208)을 통과하며 종횡비나 또는 접촉구(102)의 크기에 적합한 방향성을 갖는 증착입자만이 장벽 금속막(104)에 도달하여 증착된다.The deposition particles are introduced into the
따라서 장벽 금속막(104)에 동일한 방향으로 입사된 증착 입자가 순차적으로 증착되면서 균일한 장벽 금속막(104)을 형성한다Therefore, the deposition particles incident on the
도 4는 본 발명의 스퍼터링장치의 개략도로써 스퍼터링 증착 보조판이 상호 교차된 상태에서 장벽 금속막이 형성되는 것을 도시한다.4 is a schematic diagram of the sputtering apparatus of the present invention, showing that the barrier metal film is formed in a state where the sputtering deposition auxiliary plates are crossed with each other.
실리콘기판(106)의 접촉구((102)에 장벽 금속막(104)을 증착하는 스퍼터링 장치는 내부를 진공상태로 유지하며 공정가스공급부에서 공정가스가 주입되는 진공챔버(108)내에 형성된다.A sputtering apparatus for depositing the
즉, 상기 진공챔버(108)의 내부 상측에는 전원이 인가되어 전자가 방전되는 캐소드(114)가 형성되고 상기 캐소드(114)의하측으로 임의간격만큼 이격되면 상부면에 실리콘기판(106)을 안착하는 어노드(116)가 형성된다.That is, a
상기 캐소드(114)와 어노드(116)의 사이에는 상,하로 적층되어 격리셀(204)(206)들이 상호 교차되는 상·하부 방향성 스퍼터링 증착 보조판(200)(202)이 형성된다.The upper and lower directional sputtering deposition
이러한 상·하부 방향성 스퍼터링 증착 보조판(200)(202)은 상부 또는 하부 중 적어도 하나의 스퍼터링 증착 보조판이 이동하면서 각각에 형성된 격리셀(204)(206)들이 상호 교차되어 다양한 크기의 격리셀(208)로 조합된다.The upper and lower directional sputtering deposition
이렇게 증착하고자 하는 장벽 금속막(104)의 크기 및 종횡비에 따라 격리셀(204)(206)들의 크기가 적절하게 조절되어 접촉구(102)에 증착되는 스퍼터링 입자 크기조절된 격리셀(208)을 통과하며 일정 방향의 스퍼터링 입자만이 필터링(Filtering)되어 접촉구(102)로 유입되므로써 장벽 금속막(104)이 균일하게 형성된다.According to the size and aspect ratio of the
이때 상기 상·하부 방향성 스퍼터링 증착 보조판(200)(202)의 격리셀(204)(206)들은 크기가 동일하거나 또는 각각 다른크기로 형성되되 상호 교차되기 전과 교차된 후의 격리셀(208) 수가 2배이상이어야 한다.In this case, the
본 발명의 상·하부 방향성 스퍼터링 증착 보조판에 의한 장벽 금속막의 형성과정을 알아보면 다음과 같다.The formation process of the barrier metal film by the upper and lower directional sputtering deposition auxiliary plate of the present invention is as follows.
도면을 참조하면 진공챔버(108)내의 상부에 형성된 캐소드(114)에서 웨이퍼(100)가 안착된 어노드(116)로 전자가 방전되어 가스와 충돌하므로써 증착 입자화된다.Referring to the drawings, electrons are discharged from the
이때 상기 캐소드(114)와 어노드(116) 사이에 상,하부로 적층되어 형성된 상·하부 방향성 스퍼터링 증착 보조판(200)(202) 중 적어도 하나의 방향성 스퍼터링 증착 보조판을 이동시켜 격리셀(204)(206)들의 크기가 적절하게 조절된다.At this time, the
상기 격리셀(208)의 크기는 장벽 금속막(104)이 형성되는 접촉구(102)의 종횡비에 따라 또는 접촉구(102)의 크기에 따라적절하게 조절되어야 함은 물론이다.The size of the
이렇게 크기가 조절된 상·하부 방향성 스퍼터링 증착 보조판(202)(204)의 격리셀(208)에 증착 입자가 유입되고 상호 교차되며 일정한 크기를 형성하는 격리셀(208)을 통과하며 종횡비나 또는 접촉구(102)의 크기에 적합한 방향성을 갖는 증착입자만이 장벽 금속막(104)에 도달하여 증착된다.The deposition particles are introduced into the
따라서 장벽 금속막(104)에 동일한 방향으로 입사된 증착 입자가 순차적으로 증착되면서 균일한 장벽 금속막(104)을 형성한다Therefore, the deposition particles incident on the
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KR19990011770A KR19990011770A (en) | 1999-02-18 |
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH05243181A (en) * | 1992-03-02 | 1993-09-21 | Fujitsu Ltd | Sputtering device |
JPH07335553A (en) * | 1994-06-08 | 1995-12-22 | Tel Varian Ltd | Treatment device and method |
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1997
- 1997-07-25 KR KR1019970034991A patent/KR100266003B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
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JPH05243181A (en) * | 1992-03-02 | 1993-09-21 | Fujitsu Ltd | Sputtering device |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20080527 Year of fee payment: 9 |
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |