KR19990020775U

KR19990020775U - Collimator of Semiconductor Sputtering Device

Info

Publication number: KR19990020775U
Application number: KR2019970034263U
Authority: KR
Inventors: 김대민
Original assignee: 구본준; 엘지반도체 주식회사
Priority date: 1997-11-28
Filing date: 1997-11-28
Publication date: 1999-06-25

Abstract

본 고안은 스퍼터링 증착장비의 콜리메이터(COLLIMATOR)에 관한 것으로, 종래 기술은 콜리메이터에 형성되어 있는 관통홀은 상하방향으로 동일한 직경의 일직선으로 되어 있어서, 콜리메이터의 관통홀 입구측에 부착되는 스퍼터 입자에 의해 관통홀의 출구측으로 나가는 스퍼터 입자가 줄어들어 웨이퍼에 증착되는 증착률이 감소되고, 기판의 전체 막 두께가 균일하지 못하여 콜리메이터의 사용주기가 단축되고, 더불어 제조원가의 상승을 초래하는 바, 이에 본 고안은 콜리메이터(10)에 형성된 다수개의 관통홀(11)의 직경을 입구측에서 출구측으로 갈수록 점차 감소시킴으로써, 콜리메이터를 장기간 사용시 관통홀 입구에 스퍼터링된 입자가 퇴적되어도 웨이퍼에 전해지는 증착률을 거의 일정하게 유지하며, 아울러 콜리메이터의 사용주기가 증가됨으로써 제조원가의 감소를 가져올 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a collimator (COLLIMATOR) of the sputtering deposition equipment, the prior art is a through hole formed in the collimator is a straight line of the same diameter in the vertical direction, by the sputter particles attached to the through hole inlet side of the collimator The sputter particles to the exit side of the through-hole is reduced, the deposition rate deposited on the wafer is reduced, the entire film thickness of the substrate is not uniform, shorten the life cycle of the collimator, and also increases the manufacturing cost, the present invention is a collimator By gradually decreasing the diameters of the plurality of through holes 11 formed at the inlet side from the inlet side to the outlet side, the deposition rate transmitted to the wafer is maintained almost constant even when the sputtered particles are deposited at the inlet through the collimator for a long time. In addition, as the life cycle of the collimator is increased There is an effect that could bring a reduction in manufacturing costs.

Description

Collimator of Semiconductor Sputtering Device

본 고안은 반도체 웨이퍼 스퍼터링 증착장비에 관한 것으로, 특히 스퍼터링 증착장비의 콜리메이터(COLLIMATOR)에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor wafer sputtering deposition equipment, and more particularly to a collimator of the sputtering deposition equipment.

일반적으로 스퍼터링 증착은 대전된 타겟의 표면에 플라즈마 이온을 충돌시켜 금속입자를 떼어 내어 웨이퍼 표면에 증착시키는 것으로, 디바이스의 고집적화 및 배선의 미세화에 따른 충분한 스텝 커버리지(STEP COVERAGE)를 확보하기 위한 것이 중요 관건이 된다.In general, sputtering deposition impinges plasma ions on the surface of a charged target to remove metal particles and deposits them on the wafer surface, and it is important to secure sufficient step coverage due to high integration of devices and miniaturization of wiring. It matters.

따라서, 플라즈마를 이용하여 웨이퍼의 콘택트홀에 금속을 증착하는 스퍼터링 공정에 있어서, 16메가디램 이하에서는 종횡비(ASPECT RATIO)가 낮기 때문에 콜리메이터를 사용하지 않으나, 16메가디램 이상에서는 종횡비가 높기 때문에 티타늄 원자의 직진성을 부여하기 위하여 콜리메이터를 사용하게 된다.Therefore, in the sputtering process of depositing a metal in the contact hole of a wafer using plasma, a titanium atom is not used because a aspect ratio (ASPECT RATIO) is low at 16 mega DRAM or less, but the aspect ratio is high at 16 mega DRAM or more. The collimator is used to give the straightness of.

도 1은 종래 반도체 웨이퍼 메탈 증착장치의 구성을 보인 종단면도로서, 도시된 바와 같이, 종래 증착장비는 공정 챔버(CHAMBER)(1)의 내부 상측에 증착원이 되도록 설치되어 있는 티타늄 타겟(Ti TARGET)(2)과, 그 타게(2)의 일정 거리 하부에 설치되어 웨이퍼(W)를 고정시키기 위한 패대스탈(PEDESTAL)(4)과, 상기 타겟(2)과 패대스탈(4) 사이에 설치되어 타겟에서 스퍼터링(SPUTTERING)되는 티타늄 원자가 웨이퍼에 직진성을 가지고 도달하도록 하기 위한 콜리메이터(COLLIMATOR)(5)로 구성되어 있다.1 is a vertical cross-sectional view showing a configuration of a conventional semiconductor wafer metal deposition apparatus. As shown in the drawing, the conventional deposition apparatus is a titanium target (Ti TARGET) installed to be a deposition source on the upper side of a process chamber (CHAMBER) 1. (2), a paddle staple (4) for fixing the wafer (W), which is installed below a certain distance of the target (2), and between the target (2) and the pad staple (4). And a collimator 5 for allowing titanium atoms to be sputtered at the target to reach the wafer with straightness.

그리고 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 콜리메이터(5)에는 입구측과 출구측의 직경이 동일한 다수개의 관통홀(5a)이 형성되어 있다.As shown in FIG. 4, the collimator 5 has a plurality of through holes 5a having the same diameter at the inlet side and the outlet side.

미설명부호 (3)은 마그네트이고, (6)은 마그네트에 DC전원을 공급하기 위한 장치이다.Reference numeral 3 denotes a magnet, and 6 denotes a device for supplying DC power to the magnet.

상기와 같이 구성되어 있는 종래 반도체 웨이퍼 메탈 증착장치는 타겟(2)에 DC 파워를 공급하면 타겟(2)이 음극(-)으로 대전되어 타겟의 하면에 전자(e^-)가 형성되고, 타겟(2)과 웨이퍼(W) 사이에 플라즈마가 형성되고, 가스공급관(미도시)을 통하여 챔버(1)의 내측으로 아르곤 가스를 공급하면 아르곤 가스와 전자의 반응과정에서 2차전자가 발생되며, 이와 같은 2차전자에 의하여 타겟(2)의 하면은 침식되어 티타늄 원자가 떨어져 나오고, 그 떨어진 티타늄 원자는 콜리메이터(5)에 의하여 입사각이 일정하게 유도되어 웨이퍼(W)의 상면에 증착하게 된다.In the conventional semiconductor wafer metal deposition apparatus configured as described above, when DC power is supplied to the target 2, the target 2 is charged with the cathode (−), and electrons (e ⁻ ) are formed on the lower surface of the target. Plasma is formed between 2) and the wafer W, and when argon gas is supplied into the chamber 1 through a gas supply pipe (not shown), secondary electrons are generated in a reaction process between the argon gas and the electrons. The lower surface of the target 2 is eroded by the same secondary electrons, and titanium atoms are separated. The titanium atoms are separated by the collimator 5 and the incident angle is uniformly induced to deposit on the upper surface of the wafer (W).

그러나, 상기와 같은 종래 기술은 콜리메이터(5)에 형성되어 있는 관통홀(5a)은 상하방향으로 동일한 직경의 일직선으로 되어 있어서, 도 4에 도시된 바와 같이 콜리메이터(5)의 관통홀(5a) 입구측에 부착되는 스퍼터 입자에 의해 관통홀(5a)의 출구측으로 나가는 스퍼터 입자가 줄어들어 웨이퍼에 증착되는 증착률이 감소되고, 기판의 전체 막 두께가 균일하지 못하여 콜리메이터(5)의 사용주기가 단축되고, 더불어 제조원가가 상승을 초래하는 문제점이 있었다.However, in the prior art as described above, the through holes 5a formed in the collimator 5 are straight in the same diameter in the vertical direction, so that the through holes 5a of the collimator 5 are shown in FIG. 4. Sputter particles adhering to the inlet side of the through hole 5a are reduced by the sputter particles attached to the inlet side, so that the deposition rate deposited on the wafer is reduced, and the overall film thickness of the substrate is not uniform, which shortens the use cycle of the collimator 5. In addition, there was a problem that the manufacturing cost rises.

따라서, 본 고안은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 콜리메이터의 관통홀에 타겟의 원자가 증착하여도 관통홀을 막는 것을 방지하여 웨이퍼 전체의 증착률이 일정하고 콜리메이터의 수명이 증가되어 공정 비용이 절감되는데 적합한 콜리메이터를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been devised to solve the above-described problems, and prevents the through-holes from being blocked even when atoms of the target are deposited in the through-holes of the collimator, so that the deposition rate of the entire wafer is constant and the life of the collimator is increased. The aim is to provide a collimator suitable for reducing process costs.

도 1은 콜리메이터가 구비된 일반적인 스퍼터링 증착장비를 보인 개략도,1 is a schematic view showing a typical sputtering deposition apparatus equipped with a collimator,

도 2는 일반적인 콜리메이터를 보인 평면도.2 is a plan view showing a typical collimator.

도 3a는 콜리메이터를 사용하지 않을 때의 웨이퍼의 콘택트홀을 보인 단면도.3A is a cross-sectional view showing a contact hole of a wafer when no collimator is used.

도 3b는 콜리메이터를 사용할 때의 웨이퍼의 콘택트홀을 보인 단면도.3B is a cross-sectional view showing a contact hole of a wafer when using a collimator.

도 4는 종래 콜리메이터의 관통홀을 보인 단면도.Figure 4 is a cross-sectional view showing a through hole of a conventional collimator.

도 5는 본 고안에 의한 콜리메이터의 관통홀을 보인 단면도.5 is a cross-sectional view showing a through hole of the collimator according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 콜리메이터11 : 관통홀10 collimator 11: through hole

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 콜리메이터에 형성된 다수개의 관통홀의 직경을 입구측에서 출구측으로 갈수록 점차 감소시키는 것을 특징으로 하는 반도체 스퍼터링장치의 콜리메이터가 제공된다.The present invention for achieving the above object is provided with a collimator of a semiconductor sputtering apparatus, characterized in that the diameter of the plurality of through holes formed in the collimator gradually decreases from the inlet side to the outlet side.

이하, 본 고안에 의한 콜리메이터의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the collimator according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 고안에 의한 콜리메이터가 구비된 반도체 스퍼터링장치는 고정챔버의 내부 상측에 증착원이 되는 타겟이 설치되고, 그 타겟의 하부에는 타겟에서 스퍼터링되는 타겟의 원자가 웨이퍼에 직진성을 가지도록 하기 위한 콜리메이터가 설치되며, 이것은 종래의 기술과 동일하다.In the semiconductor sputtering apparatus equipped with the collimator according to the present invention, a target serving as a deposition source is installed on the upper side of the fixed chamber, and a collimator is installed below the target to have the valence of the target sputtered on the target on the wafer This is the same as in the prior art.

그러나, 본 고안의 콜리메이터(10)는 도 5에 도시된 바와 같이, 타겟의 원자가 통과하는 다수개의 관통홀(11)을 상측에서 하측으로 내려갈수록 직경을 작게 형성한다.However, as shown in FIG. 5, the collimator 10 of the present invention forms a plurality of through holes 11 through which atoms of a target pass down from the upper side to the lower side.

상기와 같이 구성된 본 고안에 의한 콜리메이터의 작용에 대해서 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the collimator according to the present invention configured as described above are as follows.

공정챔버의 내부로 공정가스인 아르곤을 투입하면서 타겟에는 (-)전원을 걸어주고, 챔버에는 (+)전원을 걸어주면 플라즈마가 발생하여 아르곤 가스에서 분리된 (+)이온이 타겟을 때리게 된다.When argon which is a process gas is introduced into the process chamber, a negative power is applied to the target, and a positive power is applied to the chamber, whereby plasma is generated and the positive ion separated from the argon gas hits the target.

이와 같이 타겟의 스퍼터링되면서 티타늄 원자가 타겟으로부터 이탈하고, 그 이탈된 티타늄 원자가 콜리메이터(10)의 관통홀(11)을 통과하여 웨이퍼의 상면으로 이동하며, 웨이퍼의 콘택트홀(C)에 쌓이게 된다.As described above, the titanium atoms are separated from the target by sputtering of the target, and the separated titanium atoms pass through the through hole 11 of the collimator 10 and move to the upper surface of the wafer, and are accumulated in the contact holes C of the wafer.

상기와 같이 장기간에 걸쳐 콜리메이터(10)를 반복 사용할 때 콜리메이터(10)의 관통홀(11)에 티타늄 원자가 증착하게 되어 웨이퍼에 균일한 증착률을 유지시키기가 어려운데, 본 고안에서는 콜리메이터(10)의 관통홀(11)의 입구보다 출구측으로 갈수록 직경을 점점 좁게 형성함으로써 스퍼터링된 입자가 콜리메이터(10)의 관통홀(11) 입구에 퇴적되어도 입구와 출구측의 너비가 비슷하게 되어 웨이퍼에 증착되는 증착률이 거의 일정하게 유지된다.As described above, when the collimator 10 is repeatedly used for a long period of time, titanium atoms are deposited in the through holes 11 of the collimator 10, so that it is difficult to maintain a uniform deposition rate on the wafer. As the diameter is narrower toward the outlet side than the inlet of the through hole 11, even if sputtered particles are deposited at the inlet of the through hole 11 of the collimator 10, the widths of the inlet and outlet sides are similar, and the deposition rate is deposited on the wafer. This remains almost constant.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 의하면 콜리메이터는 콜리메이터의 관통홀을 입구측에서 출구측으로 내려갈수록 직경을 좁게 형성하여 장기간 사용시 관통홀 입구에 스퍼터링된 입자가 퇴적되어도 웨이퍼에 전해지는 증착률을 거의 일정하게 유지하며, 아울러 콜리메이터의 사용주기가 증가됨으로써 제조원가의 감소를 가져올 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the collimator forms a narrower diameter as the collimator penetrates the inlet side from the inlet side to the outlet side, and the deposition rate transmitted to the wafer is almost constant even if sputtered particles are deposited at the inlet hole in the long term use. In addition, the increase in the life cycle of the collimator has the effect of reducing the manufacturing cost.

Claims

A collimator of a semiconductor sputtering apparatus, characterized in that the diameter of the plurality of through holes formed in the collimator gradually decreases from the inlet side to the outlet side.