KR19980067353U - 반도체용 스퍼터링 장비의 타겟 크리닝(Target Cleaning)장치 - Google Patents

반도체용 스퍼터링 장비의 타겟 크리닝(Target Cleaning)장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 반도체용 스퍼터링(Sputtering) 장비의 타겟 크리닝(Target Cleaning)장치에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 상기 스퍼터링 장비의 공정챔버내에서 웨이퍼가 증착(deposition)되고 난후 상기 공정챔버내의 타겟을 크리닝하는 장치에 관한 것으로 상기 타겟을 크리닝하고 난 후의 셔터 디스크 수명이 연장되도록 함은 물론 상기 스퍼터링 장비의 가동율이 향상되도록 한 것이다.
이를 위해, 공정챔버(1)의 외측에 설치되어 필요에 따라 상기 공정챔버와 연통되는 대기챔버(101)와, 상기 대기챔버내에 착탈가능하게 안착되어 상기 공정챔버(1)와 대기챔버(101)가 필요에 따라 연통될 때 상기 공정챔버(1)내로 이동되는 셔터 디스크(8)와, 상기 대기챔버(101)내에 설치되어 상기 셔터 디스크(8)를 공정챔버(1)내로 이동시키는 이동수단으로 구성하여서 된 것이다.

Description

반도체용 스퍼터링 장비의 타겟 크리닝(Target Cleaning)장치
본 고안은 반도체용 스퍼터링(Sputtering) 장비의 타겟 크리닝(Target Cleaning)장치에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 상기 스퍼터링 장비의 공정챔버내에서 웨이퍼가 증착(deposition)되고 난후 상기 공정챔버내의 타겟을 크리닝하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 스퍼터링 장비는 웨이퍼의 표면에 금속박막과 절연체를 적층하는 장비로서, 상기 스퍼터링 장비의 공정을 개략적으로 설명하면 첨부된 도 1 과같이 먼저, 공정챔버(1)내부를 고진공(high vacuum)상태의 분위기로 안정화 시킨다음 상기 트랜스퍼(Transfer) 챔버(2)내에 대기중인 웨이퍼(3)를 슬릿(slit)밸브(4)를 개방시켜 별도의 이동장치(도시는 생략함)를 이용하여 상기 공정챔버(1)내의 히팅 테이블(heating table)(5)상에 안착시킨다.
이와같은 상태에서 상기 히팅 테이블을 가열하면서 가스주입관(6)을 통해 이온화된 가스(보통 아르곤(Ar)를 사용함)를 주입시키는데, 이때 가스는 양으로 이온화된 상태에서 음전하인 타겟(7)과 상기 공정챔버(1)내의 애노드(Anode)(도시는 생략함)에 의한 양전하와 반응하여 스퍼터링되면서 상기 웨이퍼(3)의 표면에 대한 증착을 하게된다.
한편, 상기 스퍼터링 공정에서는 웨이퍼(3)의 표면에 Ti(Taitanium)와 TiN film 두가지를 증착하게되었고, 상기 두가지의 증착물을 증착하고 난 다음에는 타겟(7)을 크리닝해 주어야 했는데, 이는 페이스트(PAST)방식(=Cleaning, precoating)이라 하여 미국 AMAT(Applied Material 社)가 제작,사용중인 셔텨 디스크(shutter disk)를 사용하고 있다.
여기서, 상기 셔터 디스크를 이용한 종래의 타겟 크리닝장치의 구성 및 작용을 살펴보면 다음과 같이 공정챔버(1)내의 일측에 셔터 디스크(8)가 이동가능하게 설치되어 있고, 상기 공정챔버(1)내의 일측에는 상기 셔터 디스크(8)가 저장되는 셔터 스토리지(Storage)(9)가 공정챔버(1)와 항상 연통된 상태로 설치되어 있으며, 상기 셔터 스토리지(9)에는 셔터 디스크(8)를 공정챔버(1)내로 이동시키도록 셔터 블레이드(Blade)(10)가 별도의 구동수단(도시는 생략함)에 설치되어 있다.
따라서, 25매 정도의 웨이퍼(3)에 대한 증착이 완료되면 상기 웨이퍼를 다음 공정으로 이송시킨다음 셔터 블레이드(10)를 작동하여 셔터 디스크(8)를 히팅 테이블(5)의 상부로 이동시키는데, 이때 상기 셔터 디스크(8)의 표면에도 상기 웨이퍼(3)에 증착된 Ti 또는 TiN 필름이 증착된다.
상기와같이 셔터 디스크(8)의 표면에 일정량의 막이 증착되고 나면 셔터 블레이드(10)를 작동하여 상기 셔터 디스크(8)를 셔터 스토리지(9)로 복귀시킨다.
한편, 상기 셔터 디스크(8)상에 증착된 막의 두께가 약 300μm 되거나 또는 150kwh 전원 사용주기가 되면 공정챔버(1)를 개방하여 상기 셔터 디스크(8)를 교체해 주면된다.
그리고, 상기 공정챔버(1)를 개방시킨 다음에는 공정챔버 내부를 고진공 상태의 분위기로 안정화 시켜야 다음의 웨이퍼에 대한 증착을 할 수 있는데, 이를 위해서는 상기 공정챔버(1)내의 히팅 테이블(5)을 가열시킴과 함께 파트 체인지(part chang),베이크-아웃(bake-out) 등의 예비과정이 필요하게 되고 이는 약 8시간 정도 소요하게 된다.
그러나, 종래에는 상기한 바와같이 셔터 디스크에 누적된 필름의 두께가 매우 두껍기 때문에 상기 셔터 디스크의 재생가능성이 매우 희박하여 1회사용으로 폐기하거나 2회 정도 사용하는데 그쳤음은 물론 상기 셔터 디스크가 공정챔버내에 설치됨으로 인해 공정중 발생된 필름이 셔터 디스크에 계속적으로 누적되어 이또한 상기 셔터 디스크의 수명을 단축하는 문제점이 있었다.
또한, 상기와같이 셔터 디스크를 교체하기 위해서 공정챔버를 개방하므로 상기와같이 공정챔버를 조립하기까지 8시간이나 걸려 장비의 가동율이 저하되는 문제점이 있었다.
본 고안은 종래의 이와같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 상기 셔터 디스크의 수명을 연장함은 물론 이에 따른 장비의 가동율을 향상시키도록 하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 형태에 따르면 공정챔버의 외측에 설치되어 필요에 따라 상기 공정챔버와 연통되는 대기챔버와, 상기 대기챔버내에 착탈가능하게 안착되어 상기 공정챔버와 대기챔버가 필요에 따라 연통될 때 상기 공정챔버내로 이동되는 셔터 디스크와, 상기 대기챔버내에 설치되어 상기 셔터 디스크를 공정챔버내로 이동시키는 이동수단으로 구성됨을 특징으로하는 반도체용 스퍼터링 장비의 타겟 크리닝(Target Cleaning)장치가 제공된다.
도 1은 일반적인 스퍼터링 공정용 챔버를 개략적으로 나타낸 구성도
도 2는 도 1의 개략적인 평면도
도 3은 본 고안의 타겟 크리닝장치를 나타낸 평면도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명*
1 : 공정챔버8 : 셔터 디스크
101: 대기챔버
이하, 본 고안을 일 실시예로 나타낸 첨부된 도 3을 참고로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 고안의 타겟 크리닝장치를 나타낸 평면도이다.
본 고안은 공정챔버(1)의 외측으로 상기 공정챔버에 연통되게 대기챔버(101)가 설치되어 있고, 상기 공정챔버(1)와 대기챔버(101)는 슬릿밸브(4)에 의해 개폐되도록 되어 있으며, 상기 대기챔버(101)내에는 셔터 디스크(8)가 공정챔버(1)내로 이동가능하게 설치되어 있고, 상기 대기챔버(101)내에는 셔터 디스크(8)를 공정챔버(1)내로 슬릿밸브(4)를 통해 이동시키도록 별도의 구동수단(도시는 생략함)에 의해 셔터 블레이드(10)가 설치되어 있다.
이와같이 구성된 본 고안의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 증착이 완료된 웨이퍼(3)가 다음공정으로 이송되기 까지는 그 작용이 동일하므로 이하 생략하고 상기 셔터 디스크(8)를 공정챔버(1)내로 이동시키는 과정을 설명한다.
이와같이 상기 웨이퍼(3)가 다음공정으로 이송되면 외부의 제어에 따라 대기챔버(101)에 설치된 슬릿밸브(4)가 개방된다.
그런다음 상기 셔터 블레이드(10)가 작동하여 셔터 디스크(8)를 공정챔버(1)내로 이동시키는데, 이때 상기 셔터 디스크(8)는 슬릿밸브(4)를 통과하여 상기 공정챔버(1)내의 히팅 테이블(5)상부로 위치하게 된다.
그리고, 종래에 상술한 바와같이 공정챔버(1)내의 필름이 상기 셔터 디스크(8)에 증착되면 이 증착된 셔터 디스크를 셔터 블레이드(10)에 의해 상기 슬릿밸브(4)를 통과시켜 대기챔버(101)내로 이동시킨다.
상기 셔터 디스크(8)가 대기챔버(101)내로 이동을 완료하면 상기 슬릿밸브(4)를 폐쇄하고 트랜스퍼 챔버(2)내에 있는 웨이퍼(3)를 공정챔버(1)내로 인입시켜 증착작업을 수행한다.
한편, 상기 셔터 디스크(8)가 대기챔버(101)내로 이동완료하게 되면 상기 슬릿밸브(4)를 폐쇄한 다음 건식 식각을 하는데, 이때 상기 건식 식각에는 clF3+ SF6가스를 사용하며 상기 식각의 온도는 약 250℃정도가 적당하다.
또한, 상기 셔터 디스크(8)에 증착되는 1회의 필름 두께는 약 1.0μm이며 이와같은 얇은 두께의 필름은 공정챔버(1)내에서 하나의 웨이퍼(3)에 대한 증착작업시간 동안 충분히 식각처리되게 되는데, 여기서 상기 셔터 디스크(8)에 대한 식각처리 및 공정챔버(1) 내에서의 웨이퍼(3)에 대한 증착이 완료되면 셔터 디스크(8)를 상기한 바와같이 반복 사용하면 된다.
이상에서와같이 본 고안은 웨이퍼에 대한 증착작업중 셔터 디스크를 식각하므로 장비의 효율성이 향상될 뿐만 아니라 상기 셔터 디스크가 재사용 가능하게 되어 원가의 절감을 가져오는 효과가 있다.
또한, 상기와같이 웨이퍼에 대한 증착작업중 셔터 디스크를 식각하게 됨에 따라 공정챔버를 개방시키지 않아도 되므로 상기 공정챔버를 재가동 시키는데 걸리는 예비과정 작업이 대폭 줄어들게 되어 상기 스퍼터링 장비의 가동율이 향상되는매우 유용한 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 공정챔버의 외측에 설치되어 필요에 따라 상기 공정챔버와 연통되는 대기챔버와,
    상기 대기챔버내에 착탈가능하게 안착되어 상기 공정챔버와 대기챔버가 필요에 따라 연통될 때 상기 공정챔버내로 이동되는 셔터 디스크와,
    상기 대기챔버내에 설치되어 상기 셔터 디스크를 공정챔버내로 이동시키는 이동수단으로 구성됨을 특징으로하는 반도체용 스퍼터링 장비의 타겟 크리닝(Target Cleaning)장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공정챔버와 대기챔버사이에는 공정챔버와 대기챔버가 필요에 따라 연통되도록 슬릿밸브를 설치하여서 됨을 특징으로하는 반도체용 스퍼터링 장비의 타겟 크리닝(Target Cleaning)장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100427816B1 (ko) * 1999-12-15 2004-04-30 주성엔지니어링(주) 반도체 소자 제조장치
KR100620193B1 (ko) * 2002-12-30 2006-09-01 동부일렉트로닉스 주식회사 스퍼터링 장치의 셔터 플레이트

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KR100427816B1 (ko) * 1999-12-15 2004-04-30 주성엔지니어링(주) 반도체 소자 제조장치
KR100620193B1 (ko) * 2002-12-30 2006-09-01 동부일렉트로닉스 주식회사 스퍼터링 장치의 셔터 플레이트

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