KR100620194B1

KR100620194B1 - 스퍼터링 장치의 공정 챔버

Info

Publication number: KR100620194B1
Application number: KR1020020086377A
Authority: KR
Inventors: 안교준
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2002-12-30
Filing date: 2002-12-30
Publication date: 2006-09-01
Also published as: KR20040059872A

Abstract

본 발명은 스퍼터링 장치의 공정 챔버에 관한 것으로서, 하측에 웨이퍼(W)를 척킹(chucking)함과 아울러 척킹된 웨이퍼(W)의 온도를 조절하는 핫플레이트(110)와, 핫플레이트(110)의 외주면(111)에 일정 간격을 두고 설치되는 플래튼 링(120)을 포함하는 스퍼터링 장치의 공정 챔버(100)에 있어서, 스퍼터링시 핫플레이트(110)의 외주면(111)에 메탈이 증착되어 핫플레이트(110)의 상측면으로 점차 성장하는 것을 차단하는 차단링(150)의 하측이 핫플레이트(110)와 플래튼 링(120) 사이에 끼워지는 것으로서, 핫플레이트와 플래튼 링 사이의 간격으로 인한 핫플레이트의 외주면에 메탈이 증착되는 것을 방지함으로써 핫플레이트가 정전기 척으로서 기능을 제대로 수행하도록 하여 웨이퍼가 파손되는 것을 방지하고, 웨이퍼에 열이 균일하게 전달되도록 하며, 파티클의 발생을 억제하여 웨이퍼의 수율을 향상시키며, 핫플레이트의 사용주기를 증가시켜 부품교체에 따른 비용을 절감하는 효과를 가지고 있다.

Description

스퍼터링 장치의 공정 챔버{PROCESS CHAMBER OF A SPUTTERING APPARATUS}

도 1은 종래의 스퍼터링 장치의 공정 챔버를 도시한 단면도이고,

도 2는 본 발명에 따른 스퍼터링 장치의 공정 챔버를 도시한 단면도이고,

도 3은 본 발명에 따른 스퍼터링 장치의 공정 챔버의 차단링을 도시한 사시도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 ; 공정 챔버 110 ; 핫플레이트

120 ; 플래튼 링 130 ; 챔버 월

140 ; 타겟 150 ; 차단링

본 발명은 스퍼터링 장치의 공정 챔버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 핫플레이트와 플래튼 링 사이의 간격으로 인한 핫플레이트의 외주면에 메탈이 증착되는 것을 방지함으로써 핫플레이트가 정전기 척으로서 기능을 제대로 수행하도록 하여 웨이퍼가 파손되는 것을 방지하는 스퍼터링 장치의 공정 챔버에 관한 것이다.

반도체 소자를 제조하기 위한 공정중 PVD(Physical Vaporize Deposition) 공 정은 실시하는 장치중 스퍼터링(sputtering) 장치는 알루미늄(Al)이나 티타늄(Ti) 등의 메탈의 막을 웨이퍼 표면에 증착시켜 전극이나 배선을 형성하는 장치이다.

즉, 스퍼터링 장치는 불활성 기체인 아르곤(Ar) 가스가 존재하는 진공 상태의 공정 챔버내에서 양극과 음극사이에 고전압을 인가하면 플라즈마가 형성된다. 이 때, 강한 전기장 속에서 아르곤(Ar) 가스는 Ar⁺이나 Ar²⁺으로 이온화된다. 이러한 양이온들은 음으로 대전된 캐소드 타겟으로 가속되어 충돌을 일으키며, 이러한 충돌력에 의해 타겟 재료, 예컨대 알루미늄(Al)이나 티타늄(Ti) 원자를 튀어나오게 함으로써 웨이퍼 표면에 얇은 막으로 부착시키는 것이다.

종래의 스퍼터링 장치의 공정 챔버를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 스퍼터링 장치의 공정 챔버를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 종래의 스퍼터링 장치의 공정 챔버(10)는 하측에 설치되는 핫플레이트(hot plate; 11)와, 핫플레이트(11)의 외주면(11a)에 일정 간격을 두고 설치되는 플래튼 링(platen ring; 12)과, 플래튼 링(12)의 상측에 설치되는 챔버 월(chamber wall; 13)과, 챔버 월(13)의 상측에 위치하는 타겟(target; 14)을 포함한다.

핫플레이트(11)는 정전기 척(electrostatic chuck)과 히터(heater)로서의 두 가지 기능을 가지고, 상측면에 웨이퍼(W)를 척킹(chucking)함과 아울러 척킹된 웨이퍼(W)의 온도를 조절한다.

플래튼 링(12)과 챔버 월(13)은 바닥과 내벽을 이룸으로써 공정 챔버(10)를 보호하는 역할을 한다.

타겟(14)으로부터 스퍼터링에 의해 나온 메탈 이온들은 핫플레이트(11)에 척킹된 웨이퍼(W) 표면에 증착된다.

이와 같은 종래의 스퍼터링 장치의 공정 챔버(10)는 스퍼터링시 핫플레이트(11)와 플래튼 링(12)사이에 2 내지 3mm의 간격으로 인해 핫플레이트(11)의 외주면(11a)에 메탈이 증착되어 점점 핫플레이트(11)의 상측면쪽으로 성장하게 됨으로써 핫플레이트(11)가 정전기 척으로서의 기능을 상실하는 원인이 되었다.

핫플레이트(11)가 정전기 척으로서의 기능을 상실함에 따라 웨이퍼(W)를 제대로 척킹하지 못하여 웨이퍼(W)가 핫플레이트로부터 슬라이딩되어 파손되거나, 웨이퍼(W)에 열이 균일하게 전달되지 못하여 웨이퍼(W)의 수율을 저하시키는 문제점을 가지고 있었다.

또한, 핫플레이트(11)에 증착된 메탈은 파티클의 발생원이 되어 웨이퍼(W)의 불량률을 증가시키는 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 핫플레이트와 플래튼 링 사이의 간격으로 인한 핫플레이트의 외주면에 메탈이 증착되는 것을 방지함으로써 핫플레이트가 정전기 척으로서 기능을 제대로 수행하도록 하여 웨이퍼가 파손되는 것을 방지하고, 웨이퍼에 열이 균일하게 전달되도록 하며, 파티클의 발생을 억제하여 웨이퍼의 수율을 향상시키며, 핫플레이트의 사용주기를 증가시켜 부품교체에 따른 비용을 절감하는 스퍼터링 장치의 공정 챔버를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은, 하측에 웨이퍼를 척킹(chucking)함과 아울러 척킹된 웨이퍼의 온도를 조절하는 핫플레이트와, 핫플레이트의 외주면에 일정 간격을 두고 설치되는 플래튼 링을 포함하는 스퍼터링 장치의 공정 챔버에 있어서, 스퍼터링시 핫플레이트의 외주면에 메탈이 증착되어 핫플레이트의 상측면으로 점차 성장하는 것을 차단하는 차단링의 하측이 핫플레이트와 플래튼 링 사이에 끼워지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 스퍼터링 장치의 공정 챔버를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 스퍼터링 장치의 공정 챔버의 가이드링을 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치의 공정 챔버(100)는 하측에 설치되는 핫플레이트(hot plate; 110)와, 핫플레이트(110)의 외주면(111)에 일정 간격을 두고 설치되는 플래튼 링(platen ring; 120)과, 플래튼 링(120)의 상측에 설치되는 챔버 월(chamber wall; 130)과, 챔버 월(130)의 상측에 위치하는 타겟(target; 140)과, 핫플레이트(110)와 플래튼 링(120) 사이에 하측이 끼워지는 차단링(150)을 포함한다.

핫플레이트(110)는 정전기 척(electrostatic chuck)과 히터(heater)로서의 두 가지 기능을 가지며, 상측면에 웨이퍼(W)를 척킹(chucking)함과 아울러 척킹된 웨이퍼(W)의 온도를 조절한다.

플래튼 링(120)과 챔버 월(130)은 바닥면과 내벽을 이루면서 공정 챔버(100)를 스퍼터링으로부터 보호하는 역할을 한다.

타겟(140)으로부터 스퍼터링에 의해 나온 메탈 이온들은 핫플레이트(110)에 척킹된 웨이퍼(W) 표면에 증착된다.

차단링(150)은 스퍼터링시 핫플레이트(110)의 외주면(111)에 메탈이 증착되어 핫플레이트(110)의 상측면으로 점차 성장하는 것을 차단시키는 것으로서, 하측에 핫플레이트(110)와 플래튼 링(120)의 사이에 생성된 2 내지 3mm 간격으로 형성된 틈에 끼워지도록 삽입부(151)가 수직되게 형성되며, 중간에 플래튼 링(120)의 상측면중 핫플레이트(110)와 인접하는 부위에 안착되도록 안착부(152)가 수평되게 형성되며, 상측에 핫플레이트(110)의 상측면과 플래튼 링(12) 사이에 위치하여 이들을 서로 격리시키도록 차단부(153)가 수직되게 형성된다.

차단링(150)은 세라믹(ceramic) 재질로 형성됨으로써 웨이퍼(W)를 척킹시 정전기 척으로서 기능을 수행하는데 영향을 미칠 수 있는 원인을 제거한다.

이와 같은 구조로 이루어진 스퍼터링 장치의 공정 챔버의 작용은 다음과 같이 이루어진다.

공정 챔버(100)의 핫플레이트(110)와 플래튼 링(120) 사이에 하측이 끼워진 차단링(150)은 스퍼터링시 핫플레이트(110)의 외주면(111)에 메탈이 증착되어 핫플레이트(110)의 상측면으로 점차 성장하는 것을 차단시킴으로써 핫플레이트(110)가 정전기 척으로서 기능을 제대로 수행하도록 하여 웨이퍼가 파손되는 것을 방지하고, 핫플레이트(110)가 웨이퍼(W)를 제대로 척킹하도록 하여 웨이퍼(W)에 열이 균일하게 전달되도록 하며, 핫플레이트(110)의 외주면(111)에 메탈이 증착되지 않도록 하여 파티클의 발생원을 사전에 없앰과 동시에 핫플레이트(110)의 사용주기를 증가시킨다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치의 공정 챔버는 핫플레이트와 플래튼 링 사이의 간격으로 인한 핫플레이트의 외주면에 메탈이 증착되는 것을 방지함으로써 핫플레이트가 정전기 척으로서 기능을 제대로 수행하도록 하여 웨이퍼가 파손되는 것을 방지하고, 웨이퍼에 열이 균일하게 전달되도록 하며, 파티클의 발생을 억제하여 웨이퍼의 수율을 향상시키며, 핫플레이트의 사용주기를 증가시켜 부품교체에 따른 비용을 절감하는 효과를 가지고 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 스퍼터링 장치의 공정 챔버를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims

하측에 웨이퍼를 척킹(chucking)함과 아울러 척킹된 웨이퍼의 온도를 조절하는 핫플레이트와, 상기 핫플레이트의 외주면에 일정 간격을 두고 설치되는 플래튼 링을 포함하는 스퍼터링 장치의 공정 챔버에 있어서,

스퍼터링시 상기 핫플레이트의 외주면에 메탈이 증착되어 상기 핫플레이트의 상측면으로 점차 성장하는 것을 차단하는 차단링의 하측이 상기 핫플레이트와 상기 플래튼 링 사이에 끼워지는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치의 공정 챔버.
제 1 항에 있어서, 상기 차단링은 세라믹 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치의 공정 챔버.