KR100959213B1 - 백 메탈 공정챔버 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 메탈소스를 고르게 녹여 원활한 증발이 이루어지도록 하여 웨이퍼 후면에 메탈층이 균일하게 증착되도록 함과 아울러 공정챔버 내부의 잔류물이 외부로 원활하게 배출되도록 하는 백 메탈 공정챔버에 관한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 메탈소스 수납부와, 상기 메탈소스 수납부 내의 메탈소스를 가열시켜 녹이는 가열수단과, 상기 가열되어 증발하는 메탈소스를 분사하는 공정가스 분사포트와, 상기 메탈소스 방향으로 웨이퍼의 후면이 노출되도록 안착시키는 기판홀더와, 상기 공정가스의 잔류물이 배출되는 배출구를 포함하여 이루어지는 백 메탈 공정챔버에 있어서, 상기 가열수단은, 빔 에너지를 이용하여 상기 메탈소스를 가열시키는 빔포트와 내부에 열선이 설치된 히트포트의 이중 구조로 이루어지고, 상기 기판홀더는 상기 웨이퍼가 안착되는 면이 다수인 다각형으로 형성됨과 아울러 공정의 진행중에는 모터의 구동에 의해 회전되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 웨이퍼 후면의 시트저항과 메탈층의 증착두께의 균일성을 확보할 수 있고, 공정챔버 내부의 잔류물이 배기포트로 원활히 배출되도록 하여 웨이퍼의 오염을 방지할 수 있는 장점이 있다.
백 메탈, 메탈소스, 빔 포트, 히터선, 질소, 모터.
Description
본 발명은 웨이퍼 후면에 메탈층을 증착시키는 백 메탈 공정챔버에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 증발법을 이용하여 웨이퍼의 후면에 메탈층을 증착시킴에 있어서 메탈소스를 고르게 녹여 원활한 증발이 이루어지도록 하여 웨이퍼 후면에 메탈층이 균일하게 증착되도록 함과 아울러 공정챔버 내부의 잔류물이 외부로 원활하게 배출되도록 하는 백 메탈 공정챔버에 관한 것이다.
반도체 제조에 있어서 일반적인 금속화 기술을 물리적 기상 증착(PVD; Physical Vapor Deposition)이라 한다. PVD 기술은 연혁적으로 필라멘트 증발에 이어서 전자빔 증발, 최근에는 스퍼터링에 의해 수행되고 있다.
상기 PVD 기술의 변화는 박막의 특성과 품질제어의 개선을 가져왔다.
반도체 공정의 SSI(Small Scale Integration)와 MSI(Medium Scale Integration) 시대에서는 증발법(evaporation)이 주된 금속화 공정 기술이었다.
상기 증발법은 증착층간의 막두께 특성인 스텝 커버리지(step coverage)의 단점으로 인하여 스퍼터링(sputtering)법으로 대체되었다.
하지만 증발법은 여전히 Ⅲ-Ⅳ족을 사용하는 반도체 기술의 연구와 응용분야 에서 사용되고 있으며, 또한 패키징이 진행되는 동안 C4 충돌(bump) 증착과 같은 특별한 영역에서도 사용되고 있다.
도 1은 종래 백 메탈 공정챔버의 구성도이다.
공정챔버(10) 상부의 기판홀더(12)에는 웨이퍼(11)가 안착되며, 도 1에 도시된 도면상에는 기판홀더(12)에 웨이퍼(11) 4장을 안착시킨 모습이다. 일반적으로는 다수의 웨이퍼(11)를 수납하는 배쓰(bath)를 세트 단위로 기판홀더(12)에 안착시키고 공정을 진행한다. 예컨대, 1배쓰 당 4장씩 3세트의 배쓰에 총 12장의 웨이퍼(11)를 대상으로 하여 하나의 공정으로 진행하게 된다.
공정챔버(10)의 중앙부에 위치하는 메탈소스 수납부(14)는 라이너(Liner)라고도 지칭하며, 메탈소스인 NI,TI 등을 수납하는 공간이다. 상기 메탈소스 수납부(14)의 개폐는 그 상부에 구비된 셔터(13)의 개폐에 의해 이루어진다.
상기 메탈소스 수납부(14)의 하측에는 빔포트(beam port, 15)가 위치하며, 상기 빔포트(15)에서 발생되는 빔 에너지에 의해 상기 메탈소스 수납부(14) 내의 메탈소스를 가열시켜 녹이게 된다. 이때 빔 에너지의 온도는 약 270℃ 정도의 고온 상태이고, 빔 에너지의 열에 의해 녹아서 증발하는 메탈소스는 상기 셔터(13)의 개방에 의해 상방향으로 증발하여 웨이퍼(11)의 후면에 증착된다.
웨이퍼(11)의 후면에는 드레인 전류가 인가되어 전극이 형성되므로, 상기 증발되는 메탈소스 가스를 웨이퍼(11) 후면으로 유도하여 증착이 이루어진다.
그러나 상기 종래의 백 메탈 공정챔버(10)의 경우, 메탈소스를 녹이는 과정에서 빔포트(15)의 빔 에너지만으로는 메탈소스가 전체적으로 골고루 원활히 녹지 않아서 녹지 않은 메탈소스가 튀는 스플래쉬(Splash) 현상을 유발하여 웨이퍼(11)에 구멍을 내서 공정 데이터의 불량을 유발하는 문제점이 있다.
또한, 메탈층이 증착된 웨이퍼(11) 후면은 시트저항(Sheet Resistance)이 일정하지 않고, 메탈층의 증착두께가 웨이퍼(11)의 중앙부와 가장자리부에서 불균일하며, 메탈소스가 증발되어 웨이퍼(11)의 후면에 도달하는 동안 공정챔버(10) 내부의 부산물 등이 증발하는 메탈소스와 함께 섞인 상태로 웨이퍼(11)의 후면에 증착됨으로써 오염이 유발되어 결국에는 웨이퍼(11)의 생산수율을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 증발법을 이용하여 웨이퍼의 후면에 메탈층을 증착시킴에 있어서, 메탈소스를 전체적으로 고르게 녹일 수 있도록 하여 웨이퍼의 시트저항과 메탈층 증착 두께의 균일성을 확보함과 아울러 공정챔버 내부의 파티클의 발생을 최소화시킴으로써 웨이퍼의 생산수율을 높일 수 있도록 하는 백 메탈 공정챔버를 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 백 메탈 공정챔버는, 메탈소스 수납부와, 상기 메탈소스 수납부 내의 메탈소스를 가열시켜 녹이는 가열수단과, 상기 가열되어 증발하는 메탈소스를 분사하는 공정가스 분사포트와, 상기 메탈소스 방향으로 웨이퍼의 후면이 노출되도록 안착시키는 기판홀더와, 상기 공정가스의 잔류물이 배출되는 배출구를 포함하여 이루어지는 백 메탈 공정챔버에 있어서, 상기 가열수단은, 빔 에너지를 이용하여 상기 메탈소스를 가열시키는 빔포트와 내부에 열선이 설치된 히트포트의 이중 구조로 이루어지고, 상기 기판홀더는 상기 웨이퍼가 안착되는 면이 다수인 다각형으로 형성됨과 아울러 공정의 진행중에는 모터의 구동에 의해 회전되는 것을 특징으로 한다.
상기 히트포트 내의 히터선은 사선방향으로 지그재그 형태로 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 기판홀더는 상기 웨이퍼가 안착되는 면 상에 상기 웨이퍼의 가장자리 외측 둘레로 다수의 질소분사공이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 배출구는 상기 공정챔버의 상하, 좌우측에 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 공정챔버의 좌우측에 형성된 배출구는 상기 기판홀더의 질소분사공에서 분사되는 질소가스 및 상기 공정챔버 내에 잔류하는 파티클을 흡입하는 흡입구에 연통된 것을 특징으로 한다.
상기 흡입구의 일측으로 상기 공정챔버의 중앙부에는, 외부의 질소유량조절기로부터 질소가스가 유입되어 상기 공정챔버의 상하측에 형성된 배출구의 방향으로 질소가스가 분사되도록 하는 질소분사구가 연결된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 백 메탈 공정챔버에 의하면, 빔포트과 히트포트로 구성된 이중의 가열수단을 이용하여 메탈소스를 원활히 녹임으로써 메탈소스의 스플래쉬 현상을 방지함과 아울러 웨이퍼 후면의 시트저항과 메탈층의 증착두께의 균일성을 확보할 수 있고, 공정챔버 내부의 잔류물이 배기포트로 원활히 배출되도록 하여 웨이퍼의 오염을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 다각 형상의 기판홀더에 다수의 웨이퍼를 안착시켜 공정을 진행함으로써 웨이퍼의 다량 처리가 가능해지며, 각 웨이퍼의 둘레로는 질소가스의 분사에 의한 차단막을 형성함으로써 파티클에 의한 웨이퍼의 손상을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 백 메탈 공정챔버의 구성도이고, 도 3은 도 2의 A-A' 방향으로 절단한 히트포트의 단면도이며, 도 4는 도 2의 B-B' 방향으로 절단한 기판홀더의 단면도이다.
본 발명의 백 메탈 공정챔버(100)는 우측 어셈블리와 좌측 어셈블리로 나누어, 상기 우측 어셈블리에서는 메탈소스를 원활히 녹여서 증발되도록 하고, 좌측 어셈블리에서는 증발되어 유입되는 메탈소스가 웨이퍼(11)의 후면에 고르게 증착될 수 있도록 하는 데 특징이 있다.
우측 어셈블리에는 상기 공정챔버(100)의 상하로, 내부에 NI,TI 등의 메탈소스를 수납하는 메탈소스 수납부(140,140a)와, 상기 메탈소스를 가열시키는 수단으로써 빔포트(130,130a)와 히트포트(150,150a) 및 상기 가열되어 증발하는 메탈소스가 분사되는 공정가스 분사포트(145,145a)가 동일한 구조로 구비된다.
상기 메탈소스 수납부(140,140a) 내의 메탈소스는 1차로 빔파워(131,131a)에 연결된 빔포트(130,130a)에서 빔 에너지에 의한 간접적인 가열이 이루어지고, 2차로 히터파워(151,151a)에 연결된 히트포트(150,150a)에서는 상기 빔포트(130,130a)의 빔 에너지에 의해서 미처 녹지 않은 메탈소스를 히터선(155)과의 접촉에 의한 직접적인 가열로 완전히 녹게 된다.
도 3을 참조하면, 상기 히트포트(150,150a) 내부에 설치되는 히터선(155)은 메탈소스의 유동에 간섭을 일으키지 않으면서도, 메탈소스와 상기 히터선(155)간의 접촉 면적을 최대화할 수 있도록 도시된 바와 같이, 사선방향의 지그재그 형태로 설치됨이 바람직하다.
상기 빔포트(130,130a)와 상기 히트포트(150,150a)의 이중 가열수단에 의해 완전히 녹아서 증발하는 메탈소스는 공정가스 분사포트(145,145a)를 통과하여 좌측 어셈블리의 기판홀더(110,110a) 상에 안착되어 있는 웨이퍼(11)의 후면을 향하여 분사된다.
상기 기판홀더(110)는 도 4에 도시된 바와 같이, 다각 형상으로 구성하고, 각 면에는 웨이퍼(11)를 흡착고정하기 위한 소정의 진공포트(미도시됨)를 포함한다. 도 4에서는 상기 기판홀더(110)를 6각면으로 구성한 일실시예를 나타낸 것이다.
상기 기판홀더(110)는 공정의 진행중에 모터파워(121,121a)에 연결된 모터(120,120a)의 구동에 의해 회전되도록 하여 다수의 웨이퍼(11)에 대해 균일한 메탈의 증착이 이루어지도록 한다.
상기 기판홀더(110)의 웨이퍼(11) 안착면 상에는 상기 웨이퍼(11)의 가장자리 외측 둘레로 질소분사공(115)이 다수 형성되어 공정의 진행중에 상기 안착면에 수직한 방향으로 질소가스를 분사함으로써, 각 웨이퍼(11)를 외부의 오염원으로부터 차단하여 보호하는 역할을 한다.
도 2에서는 상기 기판홀더(110,110a)가 공정챔버(100)의 상부와 하부에 하나씩 구비된 실시예를 나타내고 있으나, 웨이퍼(11)의 다량 가공을 위한 경우에는 공정챔버(11) 상,중,하부에 하나씩 구비되도록 하고 각각의 가열수단을 대응되도록 설치할 수 있다.
한편, 공정의 진행중 공정챔버(100) 내의 공정가스 잔류물과 기타의 부산물을 외부로 용이하게 배출되도록 하기 위해 상기 공정챔버(100)의 상하, 좌우측에는 배출구(180,181,182,183)가 형성되어 있다.
상기 공정챔버(100)의 좌우측에 형성되는 배출구(182,183)는 상기 기판홀더(110,110a)의 질소분사공(115,115a)에서 분사되는 질소가스 및 상기 공정챔버(100) 내에 잔류하는 파티클 등의 부산물을 흡입하는 흡입구(182a,183a)가 마련되어 상기 배출구(182,183)에 연통되어 있다.
또한, 상기 흡입구(182a,183a)의 일측으로 상기 공정챔버(100)의 중앙부에는, 외부의 질소유량조절기(160,160a)로부터 질소가 유입되어 상기 공정챔버(100)의 상하측에 형성된 배출구(180,181) 방향으로 질소가스가 분사되도록 하는 질소분사구(161,161a)가 연결되어 있다. 따라서, 상기 공정챔버(100) 내에 잔류하는 공정가스인 메탈소스 가스와 기타의 부산물들은 상기 흡입구(182a,183a)로 흡입되어 상기 공정챔버(100)의 좌우측에 형성된 배출구(182,183)로 원활하게 배출됨과 아울러, 상기 질소분사구(161,161a)에서 상측과 하측방향으로 질소가스가 분사됨으로써 상기 공정챔버(100)의 상하측에 형성된 배출구(180,181)를 통해 원활히 배출되도록 하여 공정 환경을 청정하게 유지할 수 있게 된다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정·변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
도 1은 종래 백 메탈 공정챔버의 구성도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 백 메탈 공정챔버의 구성도이다.
도 3은 도 2의 A-A' 방향으로 절단한 히트포트의 단면도,
도 4는 도 2의 B-B' 방향으로 절단한 기판홀더의 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10,100 : 공정챔버 11 : 웨이퍼
12,110 : 기판홀더 13 : 셔터
14,140 : 메탈소스 수납부 15,130 : 빔포트
115 : 질소분사공 120 : 모터
121 : 모터파워 131 : 빔파워
145 : 공정가스 분사포트 150 : 히트포트
151 : 히터파워 155 : 히터선
160 : 질소유량조절기 161 : 질소분사구
180,181,182,183 : 배출구 182a, 183a : 흡입구
Claims (6)
- 메탈소스 수납부, 상기 메탈소스 수납부 내의 메탈소스를 가열시켜 녹이는 가열수단 및 상기 가열되어 증발하는 메탈소스를 분사하는 공정가스 분사포트를 포함하여 이루어지는 우측 어셈블리와, 상기 메탈소스 방향으로 웨이퍼의 후면이 노출되도록 안착시키는 기판홀더 및 상기 공정가스의 잔류물이 배출되는 배출구를 포함하여 이루어지는 좌측 어셈블리로 구성되는 백 메탈 공정챔버로서,상기 가열수단은, 상기 메탈소스를 빔 에너지에 의해 간접적으로 1차 가열하기 위하여 빔파워에 연결된 빔포트 및 미처 녹지 않은 상기 메탈소스를 열선과의 접촉에 의해 직접적으로 2차 가열하기 위하여 내부에 열선이 설치된 히트포트의 이중 구조로 이루어지고, 상기 기판홀더는 상기 웨이퍼가 안착되는 면이 다수인 다각형으로 형성됨과 아울러 공정의 진행중에는 모터의 구동에 의해 회전되는 것을 특징으로 하는 백 메탈 공정챔버.
- 제 1 항에 있어서, 상기 히트포트 내의 히터선은 사선방향으로 지그재그 형태로 구비된 것을 특징으로 하는 백 메탈 공정챔버.
- 제 1 항에 있어서, 상기 기판홀더는 상기 웨이퍼가 안착되는 면 상에 상기 웨이퍼의 가장자리 외측 둘레로 다수의 질소분사공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 백 메탈 공정챔버.
- 제 1 항에 있어서, 상기 배출구는 상기 공정챔버의 상하, 좌우측에 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 백 메탈 공정챔버.
- 제 4 항에 있어서, 상기 공정챔버의 좌우측에 형성된 배출구는 상기 기판홀더의 질소분사공에서 분사되는 질소가스 및 상기 공정챔버 내에 잔류하는 파티클을 흡입하는 흡입구에 연통된 것을 특징으로 하는 백 메탈 공정챔버.
- 제 5 항에 있어서, 상기 흡입구의 일측으로 상기 공정챔버의 중앙부에는, 외부의 질소유량조절기로부터 질소가스가 유입되어 상기 공정챔버의 상하측에 형성된 배출구의 방향으로 질소가스가 분사되도록 하는 질소분사구가 연결된 것을 특징으로 하는 백 메탈 공정챔버.
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| KR1020070134728A KR100959213B1 (ko) | 2007-12-20 | 2007-12-20 | 백 메탈 공정챔버 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20090066971A KR20090066971A (ko) | 2009-06-24 |
| KR100959213B1 true KR100959213B1 (ko) | 2010-05-19 |
Family
ID=40994906
Family Applications (1)
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| KR1020070134728A KR100959213B1 (ko) | 2007-12-20 | 2007-12-20 | 백 메탈 공정챔버 |
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Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR101360102B1 (ko) * | 2011-01-27 | 2014-02-11 | 엘아이지에이디피 주식회사 | 챔버 및 이를 포함하는 기판처리장치 |
Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JPS61158121A (ja) * | 1984-12-29 | 1986-07-17 | Fujitsu Ltd | 磁性膜の形成装置 |
| JPH0673543A (ja) * | 1992-08-28 | 1994-03-15 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 連続真空蒸着装置 |
| JP2004010989A (ja) * | 2002-06-10 | 2004-01-15 | Sony Corp | 薄膜形成装置 |
-
2007
- 2007-12-20 KR KR1020070134728A patent/KR100959213B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61158121A (ja) * | 1984-12-29 | 1986-07-17 | Fujitsu Ltd | 磁性膜の形成装置 |
| JPH0673543A (ja) * | 1992-08-28 | 1994-03-15 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 連続真空蒸着装置 |
| JP2004010989A (ja) * | 2002-06-10 | 2004-01-15 | Sony Corp | 薄膜形成装置 |
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| KR20090066971A (ko) | 2009-06-24 |
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