KR19980026259A - 스퍼터링 챔버의 웨이퍼 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 냉각장치의 가스공급관을 감싸는 냉각용 관을 설치하여 스퍼터링 챔버의 테이블에 장착된 웨이퍼를 충분히 냉각함으로써 증착되는 금속층의 질을 향상시키도록 한 스퍼터링 챔버의 웨이퍼 냉각장치에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 웨이퍼 냉각장치의 가스공급관을 충분히 냉각시켜 스퍼터링 챔버의 테이블에 장착된 웨이퍼를 스퍼터링에 적합한 온도로 유지하도록 한 스퍼터링 챔버의 웨이퍼 냉각장치를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 스퍼터링 챔버의 웨이퍼 장착용 테이블에 설치된 가스 공급관의 주위를 따라 별도의 냉각용 관을 감싸게 하고 상기 냉각용 관을 통하여 냉각 매체를 흐르게 함으로써 가열 챔버에서 가열된 웨이퍼를 상기 스퍼터링 챔버에 장착하더라도 상기 가스 공급관의 가열 방지와 상기 웨이퍼의 냉각이 충분히 이루어져 양질의 금속층이 웨이퍼에 증착되는 것을 특징으로 한다.

Description

스퍼터링 챔버의 웨이퍼 냉각장치

본 발명은 스퍼터링 챔버의 웨이퍼 냉각장치에 관한 것으로, 웨이퍼 냉각장치의 가스공급관을 감싸는 냉각용 관을 설치하여 스퍼터링 챔버의 테이블에 장착된 웨이퍼를 충분히 냉각함으로써 증착되는 금속층의 질을 향상시키도록 한 스퍼터링 챔버의 웨이퍼 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 집적회로의 금속 배선을 위한 금속층을 증착하는데 스퍼터링 공정이 주로 이용되는데, 상기 스퍼터링 공정은 RF 파워나 DC 파워에 의해 형성된 플라즈마 상태의 높은 에너지를 갖고 있는 불활성 가스 이온이 스퍼터링 장치의 캐소드 전극에 부착되어 있는 금속 타겟(material target) 표면과 충돌하여 증착하고자 하는 금속 타겟의 금속 입자들이 웨이퍼에 증착되는 공정이다.

현재 사용되고 있는 미국 베리안(Varian)사의 스퍼터링장치(모델명: M2000/8)는 가열용 챔버와 스퍼터링 챔버와 리플로우 챔버들을 각각 갖추고 있다. 상기 가열용 챔버는 스퍼터링되기 전에 웨이퍼를 가열하여 상기 웨이퍼에 흡착되어 있는 수분, 질소, 산소 등의 오염원을 제거하는 챔버이고, 상기 스퍼터링 챔버는 스퍼터링법을 이용하여 상기 가열된 웨이퍼에 원하는 금속층을 증착하는 챔버이고, 상기 리플로우 챔버는 상기 증착된 금속층을 리플로우시켜 금속층의 표면을 평탄화시키는 챔버이다. 상기 웨이퍼는 각 챔버내에 투입되거나 각 챔버로부터 배출될 때 로봇트 팔과 같은 이송장치에 의해 이송된다.

상기 챔버들의 내측 저부에는 웨이퍼가 놓여질 테이블이 설치되어 있고 상기 테이블에 상기 웨이퍼를 냉각 또는 가열하기 위한 불활성 가스 공급장치가 설치되어 있다.

도 1은 종래의 스퍼터링장치용 챔버의 웨이퍼 냉각/가열 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도시된 바와 같이, 챔버(도시 안됨)의 내측 저부에 웨이퍼(1) 장착용 테이블(11)이 놓여져 있고, 테이블(11)의 상측부 표면에 웨이퍼(도시 안됨)를 냉각하거나 가열하기 위한 가스 배출공들(13)이 형성되어 있고, 가스 배출공들(13)에 연통되도록 테이블(11)의 상측부 내부에 공통 가스 연결공(14)이 형성되어 있고, 공통 가스 연결공(14)에 금속 재질의 가스 공급관(15)이 연통되어 있다.

이와 같이 구성된 웨이퍼 냉각/가열 장치의 작용을 간단히 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 스퍼터링하고자 하는 웨이퍼(1)를 스퍼터링 챔버(도시 안됨)에 투입하기 전에 웨이퍼(1)를 가열 챔버(도시 안됨)에 장착하여 가열한다.

이를 좀 더 상세히 언급하면, 스퍼터링 장치의 로봇트 팔(도시 안됨)을 이용하여 웨이퍼 캐리어(도시 안됨)에 담겨져 있는 웨이퍼들중 1장의 웨이퍼(1)를 가열 챔버내로 투입하고나서 클램프와 같은 고정장치(도시 안됨)에 의해 웨이퍼(1)를 상기 가열 챔버의 테이블(11)의 상측부에 고정시킨다.

이때, 웨이퍼(1)는 스퍼터링 공정을 받기 위해 웨이퍼 캐리어에 장착되어 있는 동안 대기에 노출되어 수분, 산소, 질소와 같은 오염원에 의해 오염된 상태이다.

이후, 고온 상태의 아르곤 가스와 같은 가열용 불활성 가스를 가스 공급관(15)과 공통 가스 연결공(14)을 거쳐 가스 배출공들(13)로 30초동안 배출한다. 이에 따라, 웨이퍼(1)의 하부면이 상기 아르곤 가스에 접촉되면서 300℃ 정도로 가열되어 웨이퍼(1)로부터 상기 오염원들이 상당히 제거된다.

이어서, 상기 로봇트 팔을 이용하여 웨이퍼(1)를 상기 가열 챔버로부터 상기 스퍼터링 챔버에 장착하고나서 웨이퍼(1)의 표면에 원하는 금속층, 예를 들어 알루미늄을 적층한다.

이때, 상기 스퍼터링 챔버의 테이블은 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 가열 챔버의 테이블(11)의 구조와 동일한 구조로 이루어져 있어 상기 알루미늄층이 증착되는 동안 웨이퍼(1)가 증착에 적합한 온도인 25℃ 이상으로 가열되는 것을 막기 위해 냉각용 불활성 가스가 가스 공급관(15)과 공통 가스 연결공(14)을 통하여 가스 배출공(13)으로 배출된다.

그러나, 종래의 스퍼터링장치에서는 상온 상태의 상기 스퍼터링 챔버의 테이블(11)에 300℃의 온도 상태인 웨이퍼(1)가 놓여지면, 상기 테이블(11)이 100℃ 정도의 온도로 가열되고, 또한 금속 재질의 가스 공급관(15)도 가열된다. 이는 가스 배출공(13)으로 배출되는 불활성 가스를 가열시켜 상기 웨이퍼(1)의 냉각을 저해시킨다. 결국 상기 웨이퍼(1)의 온도가 스퍼터링에 적합한 온도 이상으로 가열된 상태에서 증착된 알루미늄층의 질이 악화되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 웨이퍼 냉각장치의 가스공급관을 충분히 냉각시켜 스퍼터링 챔버의 테이블에 장착된 웨이퍼를 스퍼터링에 적합한 온도로 유지하도록 한 스퍼터링 챔버의 웨이퍼 냉각장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 스퍼터링장치용 챔버의 웨이퍼 냉각/가열 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 스퍼터링 챔버의 웨이퍼 냉각장치의 구조를 나타낸 단면도.

*도면의주요부분에대한부호의설명*

1: 웨이퍼 11: 테이블 13: 가스 배출공 14: 공통 가스 연결공 15: 가스 공급관 17: 냉각용 관

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 스퍼터링 챔버의 웨이퍼 장착용 테이블에 설치된 가스 공급관의 주위를 따라 별도의 냉각용 관을 감싸게 하고 상기 냉각용 관을 통하여 냉각 매체를 흐르게 함으로써 가열챔버에서 가열된 웨이퍼를 상기 스퍼터링 챔버에 장착하더라도 상기 가스 공급관의 가열 방지와 상기 웨이퍼의 냉각이 충분히 이루어져 양질의 금속층이 웨이퍼에 증착되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 스퍼터링 챔버의 웨이퍼 냉각장치를 첨부된 도면을 첨부하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 의한 스퍼터링 챔버의 웨이퍼 냉각장치의 구조를 나타낸 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 웨이퍼 냉각장치는 냉각용 관(17)이 가스 공급관(15)을 감싸고 있는 것을 제외하면 도 1의 구조와 동일한 구조로 이루어져 있다.

이와 같이 구성된 웨이퍼 냉각장치의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 스퍼터링하고자 하는 웨이퍼(1)를 스퍼터링 챔버(도시 안됨)에 투입하기 전에 웨이퍼(1)를 가열 챔버(도시 안됨)에 장착하여 가열한다.

이를 좀 더 상세히 언급하면, 스퍼터링 장치의 로봇트 팔(도시 안됨)을 이용하여 웨이퍼 캐리어(도시 안됨)에 담겨져 있는 웨이퍼들중 1장의 웨이퍼(1)를 가열 챔버내로 투입하고나서 클램프와 같은 고정장치(도시 안됨)에 의해 웨이퍼(1)를 상기 가열 챔버의 테이블(11)의 상측부에 고정시킨다.

이때, 웨이퍼(1)는 스퍼터링 공정을 받기 위해 웨이퍼 캐리어에 장착되어 있는 동안 대기에 노출되어 수분, 산소, 질소와 같은 오염원에 의해 오염된 상태이다.

이후, 고온 상태의 아르곤 가스와 같은 가열용 불활성 가스를 가스 공급관(15)과 공통 가스 연결공(14)을 통하여 가스 배출공들(13)로 30초동안 배출한다. 이에 따라, 웨이퍼(1)의 하부면이 상기 아르곤 가스에 접촉되면서 300℃ 정도로 가열되어 웨이퍼(1)로부터 상기 오염원들이 거의 제거된다.

이어서, 상기 로봇트 팔을 이용하여 상기 웨이퍼(1)를 상기 가열 챔버로부터 상기 스퍼터링 챔버에 장착하고나서 웨이퍼(1)의 표면에 원하는 금속층, 예를 들어 알루미늄을 적층한다.

이때, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 알루미늄층이 증착되는 동안 웨이퍼(1)가 증착에 적합한 온도인 25℃ 이상으로 가열되는 것을 막기 위해 냉각용 불활성 가스가 테이블(11)의 가스 배출공(13)으로 배출된다. 또한, 냉각용 관(17)을 통하여 소정의 냉각 매체, 예를 들어 냉각수가 흐른다.

따라서, 상기 가열 챔버에서 가열된 300℃의 온도 상태인 웨이퍼(1)가 상기 스퍼터링 챔버에 놓여지더라도 상기 테이블(11)의 가열 방지와 금속 재질의 가스 공급관(15)의 가열 방지가 충분히 이루어지고, 또한 가스 배출공(13)으로 배출되는 불활성 가스의 가열 방지도 이루어져 웨이퍼(1)의 냉각이 효과적으로 이루어진다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 스퍼터링 챔버의 웨이퍼 장착용 테이블에 설치된 웨이퍼 냉각장치의 가스 공급관을 감싸는 냉각용 관을 추가로 설치하고 상기 냉각용 관을 통하여 냉각 매체를 흐르게 함으로써 가열 챔버로부터 스퍼터링 챔버로 이송된 웨이퍼에 의한 상기 가스 공급관과 웨이퍼 장착용 테이블의 가열을 방지한다.

따라서, 본 발명은 상기 웨이퍼를 스퍼터링에 적합한 온도로 유지하여 양질의 알루미늄층을 적층하는 효과를 갖는다.

Claims (3)

1. 스퍼터링 챔버의 웨이퍼 탑재용 테이블의 표면에 가스 배출공들이 형성되고, 상기 가스 배출공들에 공통 연통되도록 상기 테이블의 내부에 공통 가스 연결공이 형성되고, 상기 공통 가스 연결공의 소정의 지점에 가스 공급관이 연통되어 상기 가스 공급관과 상기 공통 가스 연결공을 거쳐 상기 가스 배출공으로 배출되는 냉각용 불활성 가스에 의해 상기 테이블에 장착된 웨이퍼를 냉각시키는 스퍼터링 챔버의 웨이퍼 냉각장치에 있어서, 상기 가스 공급관을 냉각하는 소정의 냉각 매체가 흐르는 냉각용 관이 상기 가스 공급관에 설치되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 챔버의 웨이퍼 냉각장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각용 관은 상기 가스 공급관을 감싸는 형태로 설치되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 챔버의 웨이퍼 냉각장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 매체는 냉각수인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 챔버의 웨이퍼 냉각장치.