KR102024137B1 - Quartz heater for sputter and sputtering apparatus comprising the same - Google Patents

Quartz heater for sputter and sputtering apparatus comprising the same Download PDF

Info

Publication number
KR102024137B1
KR102024137B1 KR1020170120959A KR20170120959A KR102024137B1 KR 102024137 B1 KR102024137 B1 KR 102024137B1 KR 1020170120959 A KR1020170120959 A KR 1020170120959A KR 20170120959 A KR20170120959 A KR 20170120959A KR 102024137 B1 KR102024137 B1 KR 102024137B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
sputtering
heater body
heater
quartz
Prior art date
Application number
KR1020170120959A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20190032757A (en
Inventor
정용철
유태혁
박제민
정재원
Original Assignee
주식회사 조인솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 조인솔루션 filed Critical 주식회사 조인솔루션
Priority to KR1020170120959A priority Critical patent/KR102024137B1/en
Publication of KR20190032757A publication Critical patent/KR20190032757A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102024137B1 publication Critical patent/KR102024137B1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/50—Substrate holders
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
    • C23C14/541—Heating or cooling of the substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3488—Constructional details of particle beam apparatus not otherwise provided for, e.g. arrangement, mounting, housing, environment; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/28—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material
    • H05B3/283—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material the insulating material being an inorganic material, e.g. ceramic

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명은 스퍼터링 장치 및 고온 스퍼터링에 이용될 수 있는 석영 히터에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치는 스퍼터링 챔버와, 스퍼터링 챔버 내에 배치되는 스퍼터링 타겟과, 스퍼터링 챔버 내에 스퍼터링 타겟과 대향되도록 배치되며 석영(quartz)을 포함하여 이루어지고 상면 중앙부에 기판이 안착되는 기판 안착부가 마련되어 있는 히터 본체와, 히터 본체 내에 매립되어 히터 본체를 700℃ 이상의 고온으로 가열하는 가열 수단과, 전도성 물질로 이루어지며 히터 본체의 상부 주변에 기판 안착부를 감싸도록 배치되어 기판 안착부에 안착되는 기판의 측면과 접촉되도록 배치되는 커버 링(cover ring)과, 커버 링과 전기적으로 연결되어 스퍼터링 공정 수행시 기판 안착부에 안착되는 기판에 축적되는 음전하를 외부로 배출하는 접지 수단을 포함한다.The present invention relates to a sputtering apparatus and a quartz heater that can be used for high temperature sputtering. Sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention is a sputtering chamber, a sputtering target disposed in the sputtering chamber, and disposed in the sputtering chamber to face the sputtering target and comprises a quartz (quartz) and the substrate is placed on the upper surface center A heater body provided with a substrate seating portion, heating means embedded in the heater body to heat the heater body to a high temperature of 700 ° C. or higher, and a conductive material and disposed to surround the substrate seating portion around the upper portion of the heater body, A cover ring disposed to be in contact with the side surface of the substrate to be seated, and a grounding means electrically connected to the cover ring to discharge negative charges accumulated on the substrate seated at the substrate seating part when the sputtering process is performed. .

Description

스퍼터용 석영 히터 및 이를 구비한 스퍼터링 장치{QUARTZ HEATER FOR SPUTTER AND SPUTTERING APPARATUS COMPRISING THE SAME}Quartz heater for sputtering and sputtering apparatus provided with the same {QUARTZ HEATER FOR SPUTTER AND SPUTTERING APPARATUS COMPRISING THE SAME}

본 발명은 스퍼터링 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고온 스퍼터링에 이용될 수 있는 석영 히터에 관한 것이다.The present invention relates to sputtering apparatus, and more particularly to a quartz heater that can be used for high temperature sputtering.

질화알루미늄(AlN)은 LED 버퍼층 등 많은 용도로 이용되고 있다. 물성이 우수한 질화알루미늄 박막을 스퍼터링에 의해 형성하기 위해서는 700℃ 이상의 고온의 온도에서 공정을 수행하는 것이 요구된다. 그러나 아직까지 질화알루미늄 박막을 형성하기 위해 기판의 온도를 700℃ 이상의 고온으로 증가시키는 스퍼터용 히터에 대한 개발이 이루어지고 있지 않은 실정이다. 일반적인 서스(SUS) 히터는 700℃ 이상의 고온에서는 열변형이 일어나며, 열 내구성이 좋지 않은 문제점이 있다. 그리고 이를 해결하기 위해 열 내구성이 우수한 부도체로 이루어진 히터를 이용하면 스퍼터링 수행시 기판에 전하가 축적되는 문제점이 있다.Aluminum nitride (AlN) is used in many applications such as LED buffer layers. In order to form an aluminum nitride thin film having excellent physical properties by sputtering, it is required to perform the process at a temperature of 700 ° C. or higher. However, the development of the sputter heater to increase the temperature of the substrate to a high temperature of 700 ℃ or more to form an aluminum nitride thin film has not been made yet. A general sus (SUS) heater is a heat deformation occurs at a high temperature of 700 ℃ or more, there is a problem that heat durability is not good. In order to solve this problem, when a heater made of an insulator having excellent thermal durability is used, charges may accumulate on the substrate during sputtering.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 음전하의 축적 없이 안정적으로 고온 스퍼터링에 이용될 수 있는 석영 히터 및 이를 구비한 스퍼터링 장치를 제공하는 데에 있다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide a quartz heater and a sputtering apparatus having the same that can be used for high-temperature sputtering stably without the accumulation of negative charge.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 스퍼터용 석영 히터에 대한 일 실시예는 스퍼터링 챔버 내에 위치하는 석영 히터로, 석영(quartz)을 포함하여 이루어지며, 상면 중앙부에 기판이 안착되는 기판 안착부가 마련되어 있는 히터 본체; 상기 히터 본체 내에 매립되어 상기 히터 본체를 700℃ 이상의 고온으로 가열하는 가열 수단; 전도성 물질로 이루어지며, 상기 히터 본체의 상부 주변에 상기 기판 안착부를 감싸도록 배치되어 상기 기판 안착부에 안착되는 기판의 측면과 접촉되도록 배치되는 커버 링(cover ring); 및 상기 커버 링과 전기적으로 연결되어, 스퍼터링 공정 수행시 상기 기판 안착부에 안착되는 기판에 축적되는 음전하를 외부로 배출하는 접지 수단;을 포함한다.In order to solve the above technical problem, an embodiment of the quartz heater for the sputtering according to the present invention is a quartz heater located in the sputtering chamber, including a quartz (quartz), the substrate on which the substrate is seated on the upper surface A heater main body provided with seating parts; Heating means embedded in the heater body to heat the heater body to a high temperature of 700 ° C. or higher; A cover ring made of a conductive material and disposed to surround the substrate seating portion around the upper portion of the heater body to be in contact with a side surface of the substrate seated on the substrate seating portion; And grounding means electrically connected to the cover ring and discharging negative charges accumulated in the substrate seated on the substrate seating part when the sputtering process is performed.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치에 대한 일 실시예는 스퍼터링 챔버; 상기 스퍼터링 챔버 내에 배치되는 스퍼터링 타겟; 상기 스퍼터링 챔버 내에 상기 스퍼터링 타겟과 대향되도록 배치되며, 석영(quartz)을 포함하여 이루어지고, 상면 중앙부에 기판이 안착되는 기판 안착부가 마련되어 있는 히터 본체; 상기 히터 본체 내에 매립되어 상기 히터 본체를 700℃ 이상의 고온으로 가열하는 가열 수단; 전도성 물질로 이루어지며, 상기 히터 본체의 상부 주변에 상기 기판 안착부를 감싸도록 배치되어 상기 기판 안착부에 안착되는 기판의 측면과 접촉되도록 배치되는 커버 링(cover ring); 및 상기 커버 링과 전기적으로 연결되어, 스퍼터링 공정 수행시 상기 기판 안착부에 안착되는 기판에 축적되는 음전하를 외부로 배출하는 접지 수단;을 포함한다.In order to solve the above technical problem, an embodiment of the sputtering apparatus according to the present invention comprises a sputtering chamber; A sputtering target disposed in the sputtering chamber; A heater body disposed in the sputtering chamber so as to face the sputtering target, including a quartz, and having a substrate seating portion on which a substrate is seated in an upper center portion thereof; Heating means embedded in the heater body to heat the heater body to a high temperature of 700 ° C. or higher; A cover ring made of a conductive material and disposed to surround the substrate seating portion around the upper portion of the heater body to be in contact with a side surface of the substrate seated on the substrate seating portion; And grounding means electrically connected to the cover ring and discharging negative charges accumulated in the substrate seated on the substrate seating part when the sputtering process is performed.

본 발명에 따르면, 석영 재질의 히터를 사용함으로써 700℃ 이상의 고온이 구현이 가능하게 된다. 그리고 기판과 접촉되는 커버 링을 통해 기판을 접지함으로써, 스퍼터링 공정시 기판에 쌓이는 음전하를 접지 수단을 통해 배출하여 플라즈마 균일도 저하, 바이어스 전압(bias voltage) 감소 및 아크(arcing) 발생 등의 원인을 근본적으로 차단할 수 있다. 이를 통해 공정 전반에 걸쳐 기판의 전기적인 안정화 상태를 유지할 수 있게 되어, 증착되는 박막의 품질이 균일하게 되고 스퍼터링 시스템의 안정성이 향상된다.According to the present invention, a high temperature of 700 ° C. or higher can be realized by using a quartz heater. In addition, by grounding the substrate through the cover ring in contact with the substrate, the negative charges accumulated in the substrate during the sputtering process are discharged through the grounding means, thereby fundamentally causing the cause of plasma uniformity reduction, bias voltage reduction, and arcing. Can be blocked by This allows the electrical stabilization of the substrate to be maintained throughout the process, resulting in uniform film quality and improved stability of the sputtering system.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터용 석영 히터를 구비한 스퍼터링 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a view schematically showing a sputtering apparatus having a quartz heater for sputtering according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples can be modified in various other forms, and the scope of the present invention is It is not limited to an Example. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the inventive concept to those skilled in the art.

도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.In the figures, for example, variations in the shape shown may be expected, depending on manufacturing techniques and / or tolerances. Thus, embodiments of the present invention should not be construed as limited to the specific shapes of the regions shown herein, but should include, for example, changes in shape resulting from manufacturing. Like numbers refer to like elements all the time. Furthermore, various elements and regions in the drawings are schematically drawn. Accordingly, the invention is not limited by the relative size or spacing drawn in the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터용 석영 히터를 구비한 스퍼터링 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a view schematically showing a sputtering apparatus having a quartz heater for sputtering according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치(100)는 스퍼터링 챔버(110), 스퍼터링 타겟(120), 가스 공급부(130), 배기 펌프(140) 및 석영 히터(150)를 구비한다.Referring to FIG. 1, a sputtering apparatus 100 according to an embodiment of the present invention may include a sputtering chamber 110, a sputtering target 120, a gas supply unit 130, an exhaust pump 140, and a quartz heater 150. Equipped.

스퍼터링 챔버(110)는 기판(W) 상에 스퍼터링 박막을 증착하는 챔버로, 프로세싱 존(116)을 둘러싸는 챔버 측벽(115)을 포함한다. 스퍼터링 챔버(110)는 금속, 금속질화물, 금속산화물과 같은 물질, 특히 알루미늄 질화물(AlN) 박막을 기판(W) 상에 스퍼터링하여 증착시킬 수 있다.The sputtering chamber 110 is a chamber for depositing a sputtering thin film on the substrate W and includes a chamber sidewall 115 surrounding the processing zone 116. The sputtering chamber 110 may deposit and deposit a material such as a metal, a metal nitride, or a metal oxide, particularly an aluminum nitride (AlN) thin film on the substrate (W).

스퍼터링 챔버(110) 내에는 스퍼터링 타겟(120)이 배치된다. 스퍼터링 타겟(120)은 기판(W) 상에 스퍼터링되는 물질을 포함한다. 스퍼터링 타겟(120)은 금속, 금속산화물, 금속질화물 등으로 이루어질 수 있으며, 기판(W) 상에 알루미늄 질화막(AlN)을 형성하기 위해 스퍼터링 타겟(120)이 알루미늄이나 알루미늄 질화물로 이루어질 수 있다. 스퍼터링 타겟(120)은 절연물질로 이루어진 절연부(123)에 의해 스퍼터링 챔버(110)로부터 전기적으로 절연된다. 스퍼터링 타겟(120)은 백킹 플레이트(125)에 의해 지지된다. 그리고 백킹 플레이트(125)는 플라즈마 발생을 위한 전원 공급부(127)와 연결된다. 전원 공급부(127)를 통해 전원을 공급하여 스퍼터링 챔버(110) 내에 플라즈마를 생성시키면, 생성된 플라즈마가 스퍼터링 타겟(120)의 물질을 스퍼터링하고, 스퍼터링된 물질이 기판(W)에 증착된다.The sputtering target 120 is disposed in the sputtering chamber 110. The sputtering target 120 includes a material that is sputtered on the substrate (W). The sputtering target 120 may be made of metal, metal oxide, metal nitride, or the like, and the sputtering target 120 may be made of aluminum or aluminum nitride to form the aluminum nitride film AlN on the substrate W. The sputtering target 120 is electrically insulated from the sputtering chamber 110 by an insulating portion 123 made of an insulating material. The sputtering target 120 is supported by the backing plate 125. The backing plate 125 is connected to a power supply 127 for generating plasma. When power is supplied through the power supply 127 to generate plasma in the sputtering chamber 110, the generated plasma sputters the material of the sputtering target 120, and the sputtered material is deposited on the substrate W.

가스 공급부(130)는 스퍼터링 챔버(110) 내로 가스를 공급하는 것으로, 가스 공급부(130)를 통해 플라즈마를 생성시키기 위한 프로세싱 가스가 공급된다. 프로세싱 가스는 아르곤(Ar)과 같은 비활성 가스일 수도 있고, 반응성 스퍼터링을 위한 산소(O2), 암모니아(NH3)와 같은 가스일 수 있다. 알루미늄 질화물(AlN) 박막을 형성하기 위해 질소(N2)나 암모니아(NH3) 가스가 가스 공급부(130)를 통해 스퍼터링 챔버(110) 내로 공급될 수 있다.The gas supply unit 130 supplies a gas into the sputtering chamber 110, and a processing gas for generating a plasma is supplied through the gas supply unit 130. The processing gas may be an inert gas such as argon (Ar) or a gas such as oxygen (O 2 ), ammonia (NH 3 ) for reactive sputtering. Nitrogen (N 2 ) or ammonia (NH 3 ) gas may be supplied into the sputtering chamber 110 through the gas supply 130 to form an aluminum nitride (AlN) thin film.

스퍼터링 챔버(110) 내에서 소비된 프로세싱 가스 및 부산물은 스퍼터링 챔버(110)와 연결된 배기 펌프(140)에 의해 스퍼터링 챔버(110)로부터 외부로 배기된다.Processing gases and byproducts consumed in the sputtering chamber 110 are exhausted from the sputtering chamber 110 to the outside by an exhaust pump 140 connected with the sputtering chamber 110.

석영 히터(150)는 스퍼터링 챔버(110) 내에 배치되어 기판(W)을 안착시키고, 기판을 프로세싱 온도로 가열하는 것으로, 스퍼터링 타겟(120)에서 스퍼터링된 물질이 기판(W) 상에 증착될 수 있도록 스퍼터링 타겟(120)과 대향되게 배치된다. 석영 히터(150)는 히터 본체(160), 가열 수단(170), 커버 링(cover ring)(180) 및 접지 수단(190)을 구비한다. The quartz heater 150 is disposed in the sputtering chamber 110 to seat the substrate W and to heat the substrate to a processing temperature, so that the material sputtered at the sputtering target 120 may be deposited on the substrate W. FIG. So as to face the sputtering target 120. The quartz heater 150 has a heater body 160, a heating means 170, a cover ring 180 and a grounding means 190.

히터 본체(160)는 석영(quartz)을 포함하여 일체형으로 이루어지며, 히터 본체(160)의 상면 중앙부에 기판(W)이 안착되는 기판 안착부(165)가 마련된다. 기판 안착부(165)에 안착된 기판(W)은 정전척 등에 의해 고정된다. 가열 수단(170)은 히터 본체(160) 내에 매립되어 히터 본체(160)를 가열한다. 가열 수단(170)에 의해 히터 본체(160)가 가열되면, 히터 본체(160)의 기판 안착부(165)에 안착된 기판(W)의 온도가 상승되며, 이를 통해 기판 프로세싱 온도를 조절하게 된다. 기판(W) 상에 알루미늄 질화물(AlN) 박막을 스퍼터링에 의해 형성하기 위해서는 기판 프로세싱 온도를 700℃ 이상의 고온으로 유지함이 바람직하다. 기판 프로세싱 온도를 700℃ 이상의 고온으로 유지하기 위해, 가열 수단(170)은 히터 본체(160)를 700℃ 이상의 고온이 되도록 가열한다.The heater body 160 is formed of a single body including quartz, and a substrate seating part 165 is provided at the center of the upper surface of the heater body 160 on which the substrate W is seated. The substrate W seated on the substrate seating portion 165 is fixed by an electrostatic chuck or the like. The heating means 170 is embedded in the heater body 160 to heat the heater body 160. When the heater body 160 is heated by the heating means 170, the temperature of the substrate W seated on the substrate seating portion 165 of the heater body 160 is increased, thereby adjusting the substrate processing temperature. . In order to form an aluminum nitride (AlN) thin film on the substrate W by sputtering, it is preferable to maintain the substrate processing temperature at a high temperature of 700 ° C or higher. In order to maintain the substrate processing temperature at a high temperature of 700 ° C. or higher, the heating means 170 heats the heater body 160 to a high temperature of 700 ° C. or higher.

커버 링(cover ring)(180)은 히터 본체(160)의 상부 주변에 기판 안착부(165)를 감싸도록 배치된다. 이때, 커버 링(180)은 기판 안착부(165)에 안착되는 기판(W)의 측면과 접촉되도록 배치되어 커버 링(180)과 기판(W)이 전기적으로 연결되도록 한다. 커버 링(180)은 전도성 물질로 이루어지며, 예컨대 티타늄(Ti)로 이루어질 수 있다. 그리고 접지 수단(190)은 일단은 커버 링(180)과 전기적으로 연결되며, 타단은 스퍼터링 챔버의 측벽(115)과 연결된다. 그리고 스퍼터링 챔버의 측벽(115)을 접지시켜 기판 안착부(165)에 안착되는 기판(W)을 접지시킨다. 이와 같이 접지 수단(190)을 통해 기판(W)을 접지시키면, 스퍼터링 공정 수행시 기판(W)에 축적되는 음전하가 외부로 배출된다. 접지 수단(190)은 석영 히터(150)가 수직 방향으로 운동할 경우 석영 히터(150)의 움직임이 영향을 받지 않도록 무빙 케이블(moving cable)로 연결된다.The cover ring 180 is disposed to surround the substrate seating portion 165 around the upper portion of the heater body 160. In this case, the cover ring 180 is disposed to be in contact with the side surface of the substrate W seated on the substrate seating portion 165 so that the cover ring 180 and the substrate W are electrically connected to each other. The cover ring 180 is made of a conductive material, for example, may be made of titanium (Ti). One end of the grounding means 190 is electrically connected to the cover ring 180, and the other end thereof is connected to the side wall 115 of the sputtering chamber. The sidewall 115 of the sputtering chamber is grounded to ground the substrate W seated on the substrate seating portion 165. As such, when the substrate W is grounded through the grounding means 190, the negative charge accumulated in the substrate W is discharged to the outside during the sputtering process. The grounding means 190 is connected with a moving cable so that the movement of the quartz heater 150 is not affected when the quartz heater 150 moves in the vertical direction.

기판(W) 상에 알루미늄 질화물(AlN) 박막을 형성하기 위해서는 700℃ 이상의 고온의 프로세싱 온도가 필요한데, 이 경우 일반적인 서스(SUS) 히터를 사용하게 되면 열변형이 일어날 수 있고 히터의 열 내구성이 좋지 않게 된다. 이를 해결하기 위해 상술한 바와 같이 석영 재질의 히터(150)를 이용하면, 열 내구성이 우수하게 되고 열변형이 일어나지 않게 된다. 그러나 일반적인 서스 히터는 전도체이기 때문에 스퍼터링을 수행하더라도 기판(W)에 전하가 축적되지 않지만, 석영 히터(150)는 부도체이므로 스퍼터링 수행 중에 기판(W)에 전하가 축적되는 문제가 발생된다. 이를 해결하기 위해 본 발명에서는 상술한 바와 같이, 커버 링(180)을 기판(W)과 접촉시키고 커버 링(180)을 접지 수단(190)을 통해 접지시킴으로써 기판(W)이 접지되어, 스퍼터링 공정시 기판(W)에 쌓이는 음전하를 접지 수단(190)을 통해 배출할 수 있게 된다. 이로부터 플라즈마 균일도 저하, 바이어스 전압(bias voltage) 감소 및 아크(arcing) 발생 등의 원인을 근본적으로 차단할 수 있게 된다. 결국, 700℃ 이상의 고온 스퍼터링 공정에서도 열변형이 없고 열 내구성이 우수한 석영 히터(150)를 이용함과 동시에 기판(W)을 접지시킴으로써, 공정 전반에 걸쳐 기판(W)의 전기적인 안정화 상태를 유지할 수 있게 되어, 증착되는 박막의 품질이 균일하게 되고 스퍼터링 시스템의 안정성을 향상할 수 있게 된다.In order to form an aluminum nitride (AlN) thin film on the substrate (W), a processing temperature of 700 ° C. or higher is required. In this case, when a general sus heater is used, thermal deformation may occur and the thermal durability of the heater is poor. Will not. In order to solve this problem, when the quartz heater 150 is used as described above, thermal durability is excellent and thermal deformation does not occur. However, since the general heater is a conductor, charge does not accumulate on the substrate W even though sputtering is performed. However, since quartz heater 150 is a non-conductor, charge accumulates on the substrate W during sputtering. In order to solve this problem, in the present invention, as described above, the substrate W is grounded by contacting the cover ring 180 with the substrate W and grounding the cover ring 180 through the grounding means 190, thereby sputtering the process. The negative charges accumulated on the substrate W may be discharged through the grounding means 190. From this, it is possible to fundamentally block causes such as plasma uniformity decrease, bias voltage decrease, and arcing. As a result, even in the high-temperature sputtering process of 700 ° C. or higher, by using the quartz heater 150 having no thermal deformation and excellent thermal durability, and simultaneously grounding the substrate W, the electrical stability of the substrate W can be maintained throughout the process. Thus, the quality of the deposited thin film can be made uniform and the stability of the sputtering system can be improved.

이상에서 본 발명의 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Although the embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the above-described specific embodiments, and the present invention is not limited to the specific scope of the present invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and such changes are within the scope of the claims.

100 : 스퍼터링 장치
110 : 스퍼터링 챔버
120 : 스퍼터링 타겟
130 : 가스 공급부
140 : 배기펌프
150 : 석영 히터
160 : 히터 본체
170 : 가열 수단
180 : 커버 링
190 : 접지 수단100: sputtering device
110: sputtering chamber
120: sputtering target
130 gas supply unit
140: exhaust pump
150: quartz heater
160: heater body
170: heating means
180: cover ring
190: grounding means

Claims (2)

스퍼터링 챔버 내에 위치하는 석영 히터로,
석영(quartz)을 포함하여 이루어지며, 상면 중앙부에 기판이 안착되는 기판 안착부가 마련되어 있는 히터 본체;
상기 히터 본체 내에 매립되어 상기 히터 본체를 700℃ 이상의 고온으로 가열하는 가열 수단;
전도성 물질로 이루어지며, 상기 히터 본체의 상부 주변에 상기 기판 안착부를 감싸도록 배치되어 상기 기판 안착부에 안착되는 기판의 측면과 접촉되도록 배치되어 전기적으로 연결되는 커버 링(cover ring); 및
상기 커버 링과 전기적으로 연결되어, 스퍼터링 공정 수행시 상기 기판 안착부에 안착되는 기판에 축적되는 음전하를 외부로 배출하는 접지 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터용 석영 히터.Quartz heater located in the sputtering chamber,
A heater body including quartz and having a substrate seating portion on which a substrate is seated in an upper center portion thereof;
Heating means embedded in the heater body to heat the heater body to a high temperature of 700 ° C. or higher;
A cover ring made of a conductive material and disposed around the upper portion of the heater body to be in contact with a side surface of the substrate seated on the substrate seat and electrically connected to the substrate seat; And
And a grounding means electrically connected to the cover ring and discharging negative charges accumulated in the substrate seated on the substrate seating portion to the outside when the sputtering process is performed. 스퍼터링 챔버;
상기 스퍼터링 챔버 내에 배치되는 스퍼터링 타겟;
상기 스퍼터링 챔버 내에 상기 스퍼터링 타겟과 대향되도록 배치되며, 석영(quartz)을 포함하여 이루어지고, 상면 중앙부에 기판이 안착되는 기판 안착부가 마련되어 있는 히터 본체;
상기 히터 본체 내에 매립되어 상기 히터 본체를 700℃ 이상의 고온으로 가열하는 가열 수단;
전도성 물질로 이루어지며, 상기 히터 본체의 상부 주변에 상기 기판 안착부를 감싸도록 배치되어 상기 기판 안착부에 안착되는 기판의 측면과 접촉되도록 배치되어 전기적으로 연결되는 커버 링(cover ring); 및
상기 커버 링과 전기적으로 연결되어, 스퍼터링 공정 수행시 상기 기판 안착부에 안착되는 기판에 축적되는 음전하를 외부로 배출하는 접지 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.Sputtering chambers;
A sputtering target disposed in the sputtering chamber;
A heater body disposed in the sputtering chamber so as to face the sputtering target, including a quartz, and having a substrate seating portion on which a substrate is seated in an upper center portion thereof;
Heating means embedded in the heater body to heat the heater body to a high temperature of 700 ° C. or higher;
A cover ring made of a conductive material and disposed around the upper portion of the heater body to be in contact with a side surface of the substrate seated on the substrate seat and electrically connected to the substrate seat; And
And grounding means electrically connected to the cover ring and discharging negative charges accumulated in the substrate seated on the substrate mounting part to the outside when the sputtering process is performed.
KR1020170120959A 2017-09-20 2017-09-20 Quartz heater for sputter and sputtering apparatus comprising the same KR102024137B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170120959A KR102024137B1 (en) 2017-09-20 2017-09-20 Quartz heater for sputter and sputtering apparatus comprising the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170120959A KR102024137B1 (en) 2017-09-20 2017-09-20 Quartz heater for sputter and sputtering apparatus comprising the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190032757A KR20190032757A (en) 2019-03-28
KR102024137B1 true KR102024137B1 (en) 2019-09-23

Family

ID=65908371

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170120959A KR102024137B1 (en) 2017-09-20 2017-09-20 Quartz heater for sputter and sputtering apparatus comprising the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102024137B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010087184A (en) * 2008-09-30 2010-04-15 Tokyo Electron Ltd Plasma processing apparatus

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6035101A (en) * 1997-02-12 2000-03-07 Applied Materials, Inc. High temperature multi-layered alloy heater assembly and related methods
US9834840B2 (en) * 2010-05-14 2017-12-05 Applied Materials, Inc. Process kit shield for improved particle reduction
WO2016017047A1 (en) * 2014-07-28 2016-02-04 キヤノンアネルバ株式会社 Film formation method, vacuum treatment device, method for producing semiconductor light-emitting element, semiconductor light-emitting element, method for producing semiconductor electronic element, semiconductor electronic element, and lighting device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010087184A (en) * 2008-09-30 2010-04-15 Tokyo Electron Ltd Plasma processing apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190032757A (en) 2019-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5921952B2 (en) Electrode assembly
US7988814B2 (en) Plasma processing apparatus, plasma processing method, focus ring, and focus ring component
US8540844B2 (en) Plasma confinement structures in plasma processing systems
KR102226827B1 (en) Plasma source to rotate the susceptor
TW201737295A (en) Dual-feed tunable plasma source
US20170162422A1 (en) Amalgamated cover ring
JP2021507453A (en) Electrodes molded for improved plasma exposure from vertical plasma sources
US10262877B2 (en) Apparatus and method for reducing substrate sliding in process chambers
US10577689B2 (en) Sputtering showerhead
KR102264575B1 (en) Substrate holder and film forming apparatus
JP6662249B2 (en) Substrate processing apparatus and substrate processing method
KR102024137B1 (en) Quartz heater for sputter and sputtering apparatus comprising the same
US11610804B2 (en) Semiconductor manufacturing device
KR20140075033A (en) Shadow mask and substrate processing apparatus having the same
US20110021034A1 (en) Substrate processing apparatus and method
WO2019199648A1 (en) Microwave plasma source with split window
US11227746B2 (en) Isolated backside helium delivery system
JP6515253B1 (en) Ion source, ion implanter, and method of operating ion source
JP4471887B2 (en) Plasma process equipment
US10854432B2 (en) Rotary plasma electrical feedthrough
US20230060486A1 (en) Plasma generator
TW202224092A (en) High temperature bipolar electrostatic chuck
JP2010182729A (en) Plasma cvd device
EP3690077A1 (en) Carburizing device
JP2008294154A (en) Cvd apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant