KR100559651B1 - 알루미늄 스티킹 방지를 위한 클램프 링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알루미늄 배선 공정시 스퍼터링 장치 내부에서 웨이퍼를 안정적으로 지지하기 위한 클램프 링을 개시한다.

본 발명은 중심부가 개방된 원형고리 형상을 가지며, 원형고리 내측방향으로 몇 개의 돌출된 패드가 형성된 클램프 링에 있어서, 패드가 형성된 부분을 제외한 클램프 링의 내경이 웨이퍼의 외경보다 최소한 1.2mm 더 넓게 형성되어 좌, 우측 면에 대략 0.6mm의 허용공차를 유지할 수 있도록 설계된 것으로 클램프 링과 웨이퍼 사이의 측면 간격을 충분히 확보함으로써 알루미늄 스티킹 현상을 방지할 수 있다.

Description

알루미늄 스티킹 방지를 위한 클램프 링{CLAMP-RING FOR PREVENTING ALUMINUIM STICKING}

도 1은 일반적인 알루미늄 물리증착용 장비의 요부를 도시한 개략도,

도 2는 종래의 클램프 링을 도시한 평면도,

도 3은 종래기술에 따른 클램프 링의 요부 상세도,

도 4는 본 발명에 따른 클램프 링을 도시한 평면도,

도 5는 본 발명에 따른 클램프 링의 요부 상세도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

3 ; 웨이퍼 10 ; 클램프 링

12 ; 패드

본 발명은 반도체 제조 공정 중 알루미늄 배선 물리증착용 장비의 클램프 링에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼 측면과 클램프 링 사이에 알루미늄 스티킹이 일어나는 것을 방지하기 위한 클램프 링에 관한 것이다.

반도체 디바이스에서 가장 일반적인 배선 재료는 알루미늄이다. 알루미늄은 낮은 저항율을 가지고 있고, n형 및 p형 실리콘에 대해서 우수한 저항성 접촉(ohmic contact)을 형성하고, 실리콘 산화물과의 밀착성이 극히 높기 때문이다.

알루미늄 배선은 물리증착용 장비로 대표되는 스퍼터링(sputtering)장치에 의해 주로 이루어진다.

도 1은 일반적인 알루미늄 물리증착용 장비인 스퍼터링 장치의 요부를 도시한 개략도이다.

스퍼터링 장치는 고전압에 의해 이온화된 아르곤 가스(Argon Gas)를 사용하여 알루미늄 타겟(Target; 2)으로부터 알루미늄 입자를 떼어내어 알루미늄 박막을 웨이퍼(3)에 입히는 장치로서, 진공 상태가 유지되는 챔버(1) 내부에 바이어스가 인가된 알루미늄 타겟(2)과 웨이퍼(3)가 서로 대면하도록 배치되며, 웨이퍼(3) 저면에 웨이퍼(3)를 적당한 온도로 가열하기 위한 가열장치(4)가 마련되며, 웨이퍼(3) 가장자리 둘레로는 공정이 진행되는 동안 웨이퍼를 안정적으로 지지하기 위한 클램프 링(5)이 구비되며, 챔버(1)의 내벽면에는 불필요하게 알루미늄 박막이 증착하는 것을 방지하기 위한 차폐막(6)이 설치되어 있다.

한편, 도 2는 종래의 클램프 링을 도시한 평면도이며, 도 3은 종래기술에 따른 클램프 링의 요부 상세도로서, 클램프 링(5)은 중심부가 개방된 원형고리 형상을 가지며, 원형고리 내측방향으로 몇 개의 돌출된 패드(7)가 형성되어 있다. 클램프 링(5)의 내경은 웨이퍼(3)의 외경보다 0.7mm 넓어 대략 좌, 우측 면에 0.35mm 정도의 허용공차가 유지되도록 설계되어 웨이퍼(3)의 전면은 패드(7)를 제외하고 모두 노출되어 있다.

웨이퍼(3)는 공정 중에 대략 250∼500℃의 온도로 가열되며, 7∼8Torr의 압력으로 아르콘 가스가 웨이퍼 백싸이드로 공급되고 웨이퍼 상부로 1.0∼10mmTorr의 고진공을 유지함으로서 열변형이 쉽게 일어나며, 몇 개의 패드(7)는 이와 같은 웨이퍼(3)의 열변형을 억제하면서 지지한다.

그런데 이와 같은 종래의 클램프 링(5)은 웨이퍼(3) 좌, 우 측면으로 약 0.35mm의 허용공차 밖에 유지하지 못함으로 인해 이송장치의 스탭 오차나 웨이퍼(3) 이송 중 웨이퍼(3)의 미끌림으로 위치가 약간 벗어나기만 하더라도 클램프 링(5)의 내벽면과 웨이퍼(3) 측면 사이의 간격이 너무 좁아져 스퍼터링되는 알루미늄이 좁아진 틈새에 증착되어 웨이퍼(3)가 클램프 링(5)에 달라붙는 알루미늄 스티킹 문제가 있었다.

이러한 알루미늄 스티킹이 발생되면 배선 공정 완료 후 가열장치가 아래로 하강하는데도 웨이퍼(3)가 클램프 링(5)에 붙어 떨어지지 않거나 떨어지더라도 후속 공정 장비로 웨이퍼(3)를 이송하기 위한 이송장치 위에 불완전하게 놓이게 되므로 후속 공정 용기의 도어 또는 본체에 부딪히거나 깨지게 되는 경우가 빈번하게 발생된다.

특히, 생산 중에 웨이퍼(3)가 깨지는 경우 장비를 복구하는데는 십 수시간 이상이 소요되어 가동중단으로 인한 생산성을 떨어뜨린다.

따라서 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 어떠한 경우라도 클램프 링 안쪽 벽면과 웨이퍼 측면 사이에 충분한 간격이 확보되어 알루미늄 스티킹 현상이 발생되지 않는 클램프 링을 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 알루미늄 배선 공정 시 스퍼터링 장치 내부에서 웨이퍼를 안정적으로 지지하기 위해 중심부가 개방된 원형고리 형상을 가지며, 원형고리 내측방향으로 몇 개의 돌출된 패드가 형성된 클램프 링에 있어서, 패드가 형성된 부분을 제외한 클램프 링의 내경이 웨이퍼의 외경보다 최소한 1.2mm 더 넓게 형성되어 좌, 우 측면에 대략 0.6mm의 허용공차를 유지할 수 있도록 설계된 클램프 링을 제공한다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 클램프 링을 도시한 평면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 클램프 링의 요부 상세도이다.

앞서 언급한 바와 같이, 알루미늄은 낮은 저항율을 가지고 있고, n형 및 p형 실리콘에 대해서 우수한 저항성 접촉(ohmic contact)을 형성하고, 실리콘 산화물과의 밀착성이 극히 높기 때문에 반도체 디바이스에서 가장 일반적인 배선 재료로 사용된다.

이와 같은 알루미늄 배선은 스퍼터링(sputtering)장치에 의해 주로 물리적으 로 증착되는데 장치의 기판홀더에 웨이퍼(3)를 장착하기 위해서는 클램프 링(10)을 사용하여 고정시킨다.

본 발명에 따른 클램프 링(10)은 알루미늄 배선 공정 시 스퍼터링 장치 내부에서 웨이퍼(3)를 안정적으로 지지하기 위해 중심부가 개방된 원형고리 형상을 가지며, 원형고리 내측방향으로 몇 개의 돌출된 패드(12)가 형성되며, 패드(12)가 형성된 부분을 제외한 클램프 링(10)의 내경이 웨이퍼(3)의 외경보다 최소한 1.2mm 더 넓게 형성되어 좌, 우 측면에 대략 0.6mm의 허용공차를 유지할 수 있도록 설계된다.

웨이퍼(3)는 배선공정 중에 대략 250∼500℃의 온도로 가열되며, 7∼8Torr의 압력으로 아르콘 가스가 웨이퍼 백싸이드로 공급되고 웨이퍼 상부로 1.0∼10mmTorr의 고진공을 유지함으로서 열변형이 쉽게 일어나며, 웨이퍼(3)의 가장자리를 지지하는 다수의 패드(12)는 웨이퍼(3)의 열변형을 억제한다.

한편, 패드(12)에 의해 지지되지 않는 웨이퍼(3)의 측면과 클램프 링(10)의 내측면 사이로는 스퍼터링되는 알루미늄 입자의 일부가 들어와 웨이퍼(3)의 측면 및 클램프 링(10)의 내측면에 증착된다.

그렇지만 본 발명에 따른 클램프 링(10)은 웨이퍼(3)의 측면과 충분한 간격을 유지하고 있으므로 측면에 일부 알루미늄 증착이 일어나더라도 서로 달라붙는 스티킹 문제는 발생되지 않는다.

즉, 본 발명에 따른 클램프 링(10)은 웨이퍼(3) 좌, 우 측면으로 최소한 0.6mm 이상의 허용공차를 유지할 수 있어 이송장치의 스탭 오차나 웨이퍼(3) 이송 중 웨이퍼(3)의 미끌림으로 위치가 약간 벗어나더라도 클램프 링(10)의 내벽면과 웨이퍼(3) 측면 사이에 알루미늄이 증착되어 웨이퍼(3)가 클램프 링(10)에 달라붙는 알루미늄 스티킹 문제가 발생되지 않는다.

한편, 클램프 링(10)의 내측면에 증착된 알루미늄 박막은 정기적으로 제거하여 충분한 간격을 유지하도록하여 재사용할 수 있다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시키지 않고 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 클램프 링과 웨이퍼 사이의 측면 간격을 충분히 확보함으로써 알루미늄 스티킹 현상을 방지할 수 있어 웨이퍼가 클램프 링에 붙어 떨어지지 않거나 후속 공정 장비에 불완전하게 이송되어 웨이퍼가 깨지는 것을 억제할 수 있어 공정의 안정화 및 장비 가동의 효율성을 기할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (1)

1. 알루미늄 배선 공정 시 스퍼터링 장치 내부에서 웨이퍼를 안정적으로 지지하기 위해 중심부가 개방된 원형고리 형상을 가지며, 원형고리 내측방향으로 몇 개의 돌출된 패드가 형성된 클램프 링에 있어서,

   상기 패드가 형성된 부분을 제외한 클램프 링의 내경이 웨이퍼의 외경보다 최소한 1.2mm 더 넓게 형성되어 좌, 우 측면에 대략 0.6mm의 허용공차를 유지할 수 있도록 설계된 클램프 링.

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