KR100856322B1

KR100856322B1 - Sputter

Info

Publication number: KR100856322B1
Application number: KR1020020071878A
Authority: KR
Inventors: 이선호
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2002-11-19
Filing date: 2002-11-19
Publication date: 2008-09-03
Also published as: KR20040043561A

Abstract

본 발명은 재증착막에 대한 클리닝 작업의 영향이 미치지 않는 타겟 좌우측의 백 플레이트 표면에 대해 요철 형상과 같은 표면 처리를 수행하여 백 플레이트 좌우 표면에 증착된 재증착막이 쉽게 떨어지지 않도록 하는 스퍼터링 장치에 관한 것으로서,The present invention relates to a sputtering apparatus for performing a surface treatment such as a concave-convex shape on the back plate surface on the left and right sides of the target which does not affect the cleaning operation on the redeposited film so that the redeposited film deposited on the left and right surfaces of the back plate does not easily fall off. ,

본 발명의 스퍼터링 장치는 7금속 타겟이 장착되는 백 플레이트를 구비하는 스퍼터링 장치에 있어서, 상기 금속 타겟의 좌우측 백 플레이트의 표면이 요철 처리된 것을 특징으로 한다.The sputtering apparatus of the present invention is a sputtering apparatus having a back plate on which a seven metal target is mounted, wherein the surfaces of the left and right back plates of the metal target are uneven.

재증착, 스퍼터링Redeposit, Sputtering

Description

Sputtering Device {Sputter}

도 1은 본 발명의 스퍼터링 장치의 구성 단면도.1 is a cross-sectional view of a configuration of a sputtering apparatus of the present invention.

도 2는 도 1의 A 부분의 확대도.2 is an enlarged view of a portion A of FIG. 1.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>Description of the main parts of the drawing

100 : 챔버 101 : 챔버 벽100: chamber 101: chamber wall

102 : 절연 부재 103 : 타겟102: insulating member 103: target

104 : 웨이퍼 105 : 핫 플레이트104: wafer 105: hot plate

106 : 전력원 107 : 백 플레이트106: power source 107: back plate

107a : 백 플레이트 좌우측 표면107a: back plate left and right surface

본 발명은 스퍼터링 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 챔버 내의 타겟이 장착되는 백 플레이트의 소정 부위, 정확히는 재증착막에 대한 클리닝 작업의 영향이 미치지 않는 타겟 좌우측의 백 플레이트 표면에 대해 요철 형상과 같은 표면 처리를 수행하여 백 플레이트 좌우 표면에 증착된 재증착막이 쉽게 떨어지지 않도록 하는 스퍼터링 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a sputtering apparatus, and more particularly, a surface such as a concave-convex shape with respect to a predetermined portion of a back plate on which a target in a chamber is mounted, to a back plate surface on the left and right sides of the target, which is not affected by the cleaning operation on the redeposited film. The present invention relates to a sputtering apparatus for performing a treatment so that the redeposited films deposited on the left and right surfaces of the back plate do not easily fall.

반도체 제조 공정 중 금속을 박막 형태로 증착시키기 위한 설비가 스퍼터링(Sputtering) 장치이다. 스퍼터링 처리는 알루미늄과 같은 고체 금속이 타겟(target)으로 사용되는 물리적 기상 증착(Physical Vapor Deposition, PVD) 기술이다. 금속 원자는 높은 에너지의 이온 밤바딩(Bombarding)으로 타겟으로부터 원자들을 제거함으로써 생성된다. 스퍼터링을 유발하는 높은 에너지의 이온은 플라즈마에 의해 형성된 아르곤(Ar)과 같은 불활성 가스이다.A device for depositing metal in the form of a thin film during a semiconductor manufacturing process is a sputtering device. Sputtering is a Physical Vapor Deposition (PVD) technique in which a solid metal such as aluminum is used as a target. Metal atoms are produced by removing atoms from a target with high energy ion bombarding. The high energy ions that cause sputtering are inert gases such as argon (Ar) formed by the plasma.

한편, 상기와 같은 스퍼터링에 의한 금속막 증착시 타겟에서 스퍼터된 원자들은 특정의 방향성을 갖고 웨이퍼로 이동되는 것이 아니어서 스퍼터링 장치의 챔버 벽에 증착되거나 또는 타겟으로 다시 재증착되는 경우도 발생하게 된다.On the other hand, when the metal film is deposited by the sputtering, atoms sputtered in the target are not moved to the wafer with a specific orientation, so that they may be deposited on the chamber wall of the sputtering apparatus or redeposited back to the target. .

챔버 벽이나 타겟에 증착된 막은 증착이 거듭됨에 따라 점차 조대화(粗大化)되어 챔버 내에서 아킹(arcing) 현상 등을 통해서 웨이퍼 상에 떨어져 불순물로 작용하여 생산 수율에 악영향을 미치게 된다.The film deposited on the chamber wall or the target gradually coarsens as the deposition is repeated, and falls on the wafer through an arcing phenomenon in the chamber to act as impurities and adversely affect the production yield.

구체적으로 상기와 같은 불순물은 금속 배선 형성을 위한 마스크, 식각 공정에서 디포커싱(defocusing)을 유발시키거나, 패턴 브릿지(pattern bridge) 등을 유발시켜 수율 감소에 상당한 영향을 미치고, 이러한 불순물의 웨이퍼 내의 잔존은 후속 화학기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, CMP)와 같은 평탄화 공정에서 공정 이상을 발생시켜 금속 잔류물 등의 파티클을 유발시키기도 한다.Specifically, such impurities cause defocusing in masks and etching processes for forming metal wirings, or cause pattern bridges and the like, which have a significant effect on yield reduction. Residues can also cause process anomalies in planarization processes such as subsequent chemical mechanical polishing (CMP), causing particles such as metal residues.

따라서, 다층 금속 배선의 반도체 소자에서는 금속 이물의 제어는 필수적이며 이의 해결을 위하여 최대한 금속 이물 발생원을 제거시키는 것이 중요하다.Therefore, in the semiconductor device of the multi-layered metal wiring, it is essential to control the metal foreign matter, and to solve the problem, it is important to remove the metal foreign material generation source as much as possible.

이런 문제점을 방지하기 위해서 상기와 같은 재증착막을 제거하기 위한 챔버 내 클리닝(cleaning) 공정이 수행되나, 플라즈마로부터 직접 접촉이 이루어지지 않는 부분 즉, 타겟 좌우측의 재증착막은 클리닝 공정에 의해서도 완전히 제거되지 않는다.
In order to prevent this problem, an in-chamber cleaning process is performed to remove the redeposited film as described above. However, the portions not directly contacted from the plasma, that is, the redeposited films on the left and right sides of the target, are not completely removed by the cleaning process. Do not.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 물리적 화학 증착시 발생하는 재증착막을 효율적으로 제어할 수 있는 스퍼터링 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a sputtering apparatus capable of efficiently controlling the redeposition film generated during physical chemical vapor deposition.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스퍼터링 장치는 금속 타겟이 장착되는 백 플레이트를 구비하는 스퍼터링 장치에 있어서, 상기 금속 타겟의 좌우측 백 플레이트의 표면이 요철 처리된 것을 특징으로 한다.Sputtering apparatus of the present invention for achieving the above object is a sputtering apparatus having a back plate on which a metal target is mounted, characterized in that the surface of the left and right back plate of the metal target is uneven.

여기서, 바람직하게는 상기 요철 처리된 부분은 요철 길이가 0.1∼0.4㎛ 정도로 형성된 것을 특징으로 한다.Here, preferably the uneven portion is characterized in that the uneven length is formed about 0.1 ~ 0.4㎛.

본 발명의 특징에 따르면, 챔버 내의 타겟이 장착되는 백 플레이트의 소정 부위, 정확히는 재증착막에 대한 클리닝 작업의 영향이 미치지 않는 타겟 좌우측의 백 플레이트 표면에 대해 요철 형상과 같은 표면 처리를 수행하여, 백 플레이트 좌우 표면에 증착된 재증착막이 쉽게 떨어지지 않게 된다.According to a feature of the present invention, a surface treatment such as an uneven shape is performed on a predetermined portion of a back plate on which a target in a chamber is mounted, and a back plate surface on the left and right sides of the target, which is not affected by the cleaning operation on the redeposited film. The redeposited film deposited on the left and right surfaces of the plate does not easily fall off.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 스퍼터링 장치를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a sputtering apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 스퍼터링 장치의 구성 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a configuration of a sputtering apparatus of the present invention.

도 1에 도시한 바와 같이, 스퍼터링 장치는 증착 공정을 수행하기 위하여 진공 상태를 유지하는 챔버(100)를 갖는다. 상기 챔버는 적어도 하나 이상의 가스 입구를 구비하는 챔버 벽(101)을 포함한다. 상기 가스 입구를 통해 아르곤(Ar) 가스와 같은 불활성 가스의 유입이 가능하다.As shown in FIG. 1, the sputtering apparatus has a chamber 100 that maintains a vacuum state to perform a deposition process. The chamber includes a chamber wall 101 having at least one gas inlet. Inlet gas, such as argon (Ar) gas, may be introduced through the gas inlet.

상기 챔버의 하단부에는 핫 플레이트(hot plate)(105)가 구비되어 있고 상기 핫 플레이트(105)는 웨이퍼(104)를 지지한다. 상기 핫 플레이트(105)에 대향되는 상기 챔버(100)의 상단부에는 금속 물질의 타겟(103)이 백 플레이트(107) 상에 구비되어 있다. 상기 타겟(103)은 타겟(103) 및 챔버 벽(101) 사이에 전기 단락 회로를 형성하는 증착물의 형성을 방지하기 위하여 타겟의 하부 표면 위에 일반적으로 배치되는 알루미나(Alumina, Al₂O₃)와 같은 절연 부재(102)에 의해 챔버 벽(101)으로부터 전기적으로 절연된다.A hot plate 105 is provided at the lower end of the chamber, and the hot plate 105 supports the wafer 104. At the upper end of the chamber 100 opposite to the hot plate 105, a target 103 of a metal material is provided on the back plate 107. The target 103 is composed of alumina (Allumina, Al ₂ O ₃ ) generally disposed on the lower surface of the target to prevent the formation of deposits forming an electrical short circuit between the target 103 and the chamber wall 101. It is electrically insulated from the chamber wall 101 by the same insulating member 102.

바이어스 스퍼터링시에, 상기 챔버(100)는 타겟(103)으로부터 전력원(106)에 의해 생성된 플라즈마에 대해 음의 전위로 유지된 기판으로 입자를 스퍼터링함으로써 금속 박막을 형성하기 위해 사용된다. 스퍼터된 금속 원자는 챔버(100) 내의 저압으로 인한 각의 분포로 실질적으로 선형 궤도를 따른다. 이러한 가스 압력 하에서, 상기 핫 플레이트(105)는 타겟(103)과 웨이퍼(104) 사이의 거리가 아르곤 가스 분자의 평균 자유 경로(mean free path)보다 작도록 챔버(100) 내에서 위쪽으로 상승될 수 있다. 이에 따라, 많은 스퍼터된 입자가 충돌 없이 웨이퍼(104)에 직접적으로 증착될 수 있다.In bias sputtering, the chamber 100 is used to form a thin metal film by sputtering particles from a target 103 to a substrate held at a negative potential with respect to the plasma generated by the power source 106. The sputtered metal atoms follow a substantially linear trajectory with the distribution of angles due to low pressure in the chamber 100. Under this gas pressure, the hot plate 105 may be raised upwards in the chamber 100 such that the distance between the target 103 and the wafer 104 is less than the mean free path of argon gas molecules. Can be. As such, many sputtered particles can be deposited directly on the wafer 104 without collision.

한편, 종래 기술의 설명에서 기술한 바와 같이 타겟(103)에서 스퍼터링된 원자들은 특정의 방향성을 갖고 있지 않기 때문에 상기 챔버 벽(101),타겟(103) 등에 재증착될 수 있다. On the other hand, as described in the description of the prior art, the sputtered atoms in the target 103 may be redeposited in the chamber wall 101, the target 103, etc., because they do not have a specific orientation.

상기 챔버 벽(101) 또는 타겟(103)에 증착된 재증착막은 후속의 클리닝 공정 등을 통해 제거가 가능하나, 상기 백 플레이트(107)의 좌우측에 증착된 재증착막은 클리닝 공정 등을 통하여도 제거가 용이하지 않다.The redeposited film deposited on the chamber wall 101 or the target 103 may be removed through a subsequent cleaning process, but the redeposited film deposited on the left and right sides of the back plate 107 may be removed through a cleaning process or the like. Is not easy.

본 발명에 있어서 상기 백 플레이트(back plate)(107)의 좌우 즉, 타겟(103)의 좌우 백 플레이트의 표면(107a)은 도 2에 도시한 바와 같이 소정의 표면 처리가 되어 있다.In the present invention, the left and right of the back plate 107, that is, the surface 107a of the left and right back plates of the target 103 are subjected to a predetermined surface treatment as shown in FIG.

상기와 같은 백 플레이트 좌우의 표면 처리는 비드 블래스트(bead blast) 방법 등을 통해 수행할 수 있다. 상기 비드 블래스트 방법은 미세 입자들을 백 플레이트에 타격하여 백 플레이트 표면에 요철 형상을 형성하는 방법이다. Such surface treatment on the left and right sides of the back plate may be performed through a bead blast method or the like. The bead blasting method is a method of forming a concave-convex shape on the back plate surface by hitting the fine particles on the back plate.

이와 같은 백 플레이트(107)의 표면 처리를 통해 요철 형상을 형성하는데, 구체적으로 상기 요철의 길이(Ra)는 0.1∼0.4㎛ 정도로 형성하는 것이 바람직하다.The surface of the back plate 107 is formed to form an unevenness. Specifically, the length Ra of the unevenness is preferably about 0.1 to 0.4 μm.

또한, 상기와 같은 비드 블래스트 방법이외에도 백 플레이트(107)의 표면 처리에 수행 가능한 여러 방법들을 적용시킬 수 있다.In addition to the bead blasting method as described above, various methods that can be performed on the surface treatment of the back plate 107 may be applied.

이와 같이 백 플레이트의 좌우 표면(107a)을 요철 처리하는 이유는 재증착막이 부착되어 쉽게 떨어지지 않도록 재증착막이 접촉되는 부분의 표면적을 최대한 확보하기 위함이다. The reason why the left and right surfaces 107a of the back plate are unevenly processed is to ensure the maximum surface area of the part where the redeposited film is in contact with the redeposited film so that it does not easily fall off.

상술한 바와 같은 본 발명의 스퍼터링 장치는 다음과 같은 효과가 있다. The sputtering apparatus of the present invention as described above has the following effects.

챔버 내의 타겟이 장착되는 백 플레이트의 소정 부위, 정확히는 재증착막에 대한 클리닝 작업의 영향이 미치지 않는 타겟 좌우측의 백 플레이트 표면에 대해 요철 형상과 같은 표면 처리를 수행하여, 백 플레이트 좌우 표면에 증착된 재증착막이 쉽게 떨어지지 않도록 하는 장점이 있다.

Surface treatment such as irregularities is performed on a predetermined portion of the back plate on which the target in the chamber is mounted, the back plate surface on the left and right sides of the target, which is not influenced by the cleaning operation on the redeposited film. There is an advantage that the deposited film does not fall easily.

Claims

Chamber walls;

A wafer disposed inside the chamber wall;

A metal target spaced apart from the wafer on the wafer; And

And a back plate disposed on the metal target, and mounted to the metal target, wherein a part of a surface thereof is roughened.

The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the uneven portion has a uneven length of about 0.1 to 0.4 mu m.