KR20000002614A

KR20000002614A - Sputtering device

Info

Publication number: KR20000002614A
Application number: KR1019980023457A
Authority: KR
Inventors: 유지상; 조홍일; 전재홍
Original assignee: 김덕중; 페어차일드코리아반도체 주식회사
Priority date: 1998-06-22
Filing date: 1998-06-22
Publication date: 2000-01-15

Abstract

PURPOSE: A sputtering device is provided to lengthen a life span and to improve the efficiency of an equipment by increasing an evaporation speed. CONSTITUTION: The sputtering device comprises: a pair of magnets (22)(24) combined to possibly revolve at a center inside a gun; a driving motor(30) for generating a driving force for revolving the magnet; a pair of support bars(42)(44) combined for supporting the magnet on the vertical hem of the shaft of the driving motor; a target attached with a magnetic field formed along with the rotation of the magnet and a material for sputtering by an action of supplying gas.

Description

Sputtering device

본 발명은 스퍼터링 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수의 마그네트를 이용하여 증착시킬 소재의 침식 범위를 넓게 그리고 완만한 깊이를 갖게 함으로써 타겟(Target)의 수명을 연장시킬 수 있도록 하는 스퍼터링 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sputtering apparatus, and more particularly, to a sputtering apparatus capable of extending the life of a target by having a wide and gentle depth of erosion range of a material to be deposited using a plurality of magnets. will be.

일반적으로 반도체 소자를 제조하는데 사용되는 스퍼터링(Sputtering) 장치는 알루미늄(Al)이나 티타늄(Ti) 등의 금속막을 반도체 웨이퍼 위에 증착시켜 전극이나 배선을 형성시키는 장치이다.Generally, a sputtering apparatus used to manufacture a semiconductor device is an apparatus for forming electrodes or wirings by depositing a metal film such as aluminum (Al) or titanium (Ti) on a semiconductor wafer.

즉, 불활성 기체인 아르곤(Ar) 가스가 존재하는 진공 용기 속에서 양극과 음극사이에 고전압을 인가하면, 강한 전기장 속에서 아르곤 가스는 Ar⁺이나 Ar⁺⁺로 이온화된다. 상기 양(+) 이온들은 음(-)으로 대전된 타겟(Target)으로 가속되어 충돌을 일으키고, 이러한 충돌력에 의하여 타겟의 소재, 예를 들어 Al 원자를 튀어나오게 함으로써 웨이퍼 상에 얇은 막으로 부착시키는 것이다.That is, when a high voltage is applied between the anode and the cathode in a vacuum vessel in which argon (Ar) gas, which is an inert gas, is present, the argon gas is ionized to Ar ⁺ or Ar ⁺⁺ in a strong electric field. The positive ions accelerate to a negatively charged target and cause a collision, and the impact force causes the material of the target, for example, Al atoms, to stick out to a thin film on the wafer. It is to let.

도 1 은 종래의 스퍼터링 장치를 나타낸 개략도로서, 건(Gun)(1)의 내부에 하나의 마그네트(Magnet)(2)가 내장되고, 상기 마그네트(2)는 구동 모터(3)에 의하여 회전 가능하게 결합되어 있다.1 is a schematic view showing a conventional sputtering apparatus, in which a magnet 2 is built into the gun 1, and the magnet 2 is rotatable by a drive motor 3. Are combined.

여기서, 상기 마그네트(2)는 구동 모터(3)의 축(3a) 선단에 소정 길이의 지지대(4)에 의하여 연결된 것으로, 도 2 에서 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 N 극 및 S 극이 각 각 서로 마주보도록 부착된 것이다.Here, the magnet 2 is connected to the tip of the shaft (3a) of the drive motor 3 by a support 4 of a predetermined length, as shown in Figure 2, a pair of N pole and S pole is respectively Attached to face each other.

그리고, 상기 건(1)의 전면에는 도시되지 않은 웨이퍼 표면에 증착시킬 금속 소재(6)를 부착한 타겟(5)이 장착된다.In addition, a target 5 having a metal material 6 to be deposited on a wafer surface (not shown) is mounted on the front surface of the gun 1.

이와 같이 구성된 종래의 스퍼터링 장치는, 반응실 내부가 불활성 기체로 된 가스(G)가 진공 상태로 채워지면, 구동 모터(3)의 작동에 따라 마그네트(2)가 회전 됨으로써 타겟(5) 주위, 즉 금속 소재(6)의 표면에 자장을 형성시켜 준다.In the conventional sputtering apparatus configured as described above, when the gas G of the inert gas inside the reaction chamber is filled in a vacuum state, the magnet 2 is rotated in response to the operation of the drive motor 3, thereby surrounding the target 5. That is, the magnetic field is formed on the surface of the metal material 6.

이 때, 투입된 가스(G)가 (+)로 이온화하고, 소재(6) 표면에 형성된 자장이 (-) 장력에 의하여 가속 충돌하여 상기 소재(6)로부터 금속 원자가 스퍼터링(Sputtering)됨으로써 웨이퍼(도시 안됨) 위에 소정의 금속을 증착시킬 수 있게 된다.At this time, the injected gas (G) is ionized to (+), the magnetic field formed on the surface of the material (6) accelerated collision by the (-) tension and the metal atoms are sputtered from the material (6) by the wafer (not shown) May be deposited on the metal.

그러나, 종래와 같이 하나의 마그네트(2)에 의하여 가동되는 장치로 스퍼터링된 소재(6)의 표면에는, 도 3 에서 나타낸 바와 같이, 침식되는 지름이 2 개인 침식부(6a)가 형성된다.However, as shown in Fig. 3, on the surface of the material 6 sputtered by the apparatus actuated by one magnet 2, an erosion portion 6a having two diameters to be eroded is formed.

그러므로, 소재(6)의 침식부(6a) 폭이 좁게 형성됨은 물론 그 깊이도 깊게 형성되므로 타겟(5)의 수명을 단축시키는 문제점이 있다.Therefore, the width of the erosion portion 6a of the material 6 is not only narrowly formed but also deeply formed, thereby shortening the life of the target 5.

또한, 상기 침식부(6a)의 폭이 좁게 형성됨으로 인하여 증착 속도도 떨어지게 되어 설비의 효율이 저하되는 문제점도 있다.In addition, since the width of the erosion portion 6a is formed to be narrow, the deposition rate is also lowered, thereby lowering the efficiency of the installation.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위하여 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 다수의 마그네트를 이용하여 증착시킬 소재의 침식 범위를 넓게 그리고 완만한 깊이를 갖게 함으로써 타겟의 수명을 연장시킬 수 있도록 하는 스퍼터링 장치를 제공하는 데 있다.Therefore, the present invention was created to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to extend the life of the target by having a wide and gentle depth of erosion range of a material to be deposited using a plurality of magnets. It is to provide a sputtering apparatus.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스퍼터링 장치는, 건의 내부 중앙에 회전 가능하게 결합된 한 쌍의 마그네트와, 상기 마그네트를 회전시킬 수 있는 구동력을 발생하는 구동 모터와, 상기 구동 모터의 축 선단에 마그네트를 지지할 수 있도록 결합된 한 쌍의 지지대와, 상기 마그네트의 회전에 따라 형성된 자장과 공급 가스의 작용에 의하여 스퍼터링되는 소재를 부착한 타겟을 포함하는 것을 특징으로 한다.A sputtering apparatus according to the present invention for achieving the above object, a pair of magnets rotatably coupled to the inner center of the gun, a drive motor for generating a driving force for rotating the magnet, and the shaft of the drive motor And a target having a pair of supports coupled to support the magnet at the tip, and a material to which the magnetic material formed by the rotation of the magnet is sputtered by the action of the supply gas.

도 1 은 종래 스퍼터링 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.1 is a view schematically showing a configuration of a conventional sputtering apparatus.

도 2 는 도 1 에 도시된 마그네트의 장착 구조를 나타낸 저면도.Figure 2 is a bottom view showing the mounting structure of the magnet shown in FIG.

도 3 은 종래의 스퍼터링 장치에 의하여 소재가 침식된 상태를 나타낸 단면도.3 is a cross-sectional view showing a state in which a material is eroded by a conventional sputtering apparatus.

도 4 는 본 발명에 따른 스퍼터링 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.4 schematically shows the configuration of a sputtering apparatus according to the present invention.

도 5 는 도 4 에 도시된 마그네트의 장착 구조를 나타낸 저면도.5 is a bottom view showing the mounting structure of the magnet shown in FIG.

도 6 은 본 발명의 스퍼터링 장치에 의하여 소재가 침식된 상태를 나타낸 단면도.6 is a cross-sectional view showing a state in which the material is eroded by the sputtering device of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10 ; 건(Gun), 22, 24 : 마그네트,10; Gun, 22, 24: magnet,

30 : 구동 모터, 32 ; 모터 축,30: drive motor, 32; Motor shaft,

42, 44 : 지지대, 50 : 타겟,42, 44: support, 50: target,

52 : 소재, 52a : 침식부,52: material, 52a: erosion portion,

G : 가스.G: gas.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 4 는 본 발명에 따른 스퍼터링 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 5 는 도 4 에 도시된 마그네트의 장착 구조를 나타낸 저면도이다.4 is a view schematically showing the configuration of a sputtering apparatus according to the present invention, Figure 5 is a bottom view showing the mounting structure of the magnet shown in FIG.

상기 도면에서, 부호 22, 24 는 본 실시예의 마그네트로서, 종래와는 달리 한 쌍으로 이루어지고, 이 들은 각 각 한 쌍의 N 극 및 S 극이 서로 마주보도록 부착된 대칭 구조를 취하고 있다.In the figure, reference numerals 22 and 24 are magnets of the present embodiment, and are made of a pair unlike the prior art, and they have a symmetrical structure attached so that each pair of N poles and S poles face each other.

상기 마그네트(22)(24) 들은 건(10)의 내부에 구동 모터(30)에 의하여 회전 가능하게 장착되고, 또한 상기 모터(30)의 축(32) 선단에 한 쌍의 지지대(42)(44)로써 연결 지지된다.The magnets 22 and 24 are rotatably mounted inside the gun 10 by a drive motor 30, and also have a pair of supports 42 at the tip of the shaft 32 of the motor 30. 44) are connected and supported.

여기서, 상기 지지대(42)(44)는 그 길이(L1)(L2)가 모터 축(32)을 중심으로 서로 다르게 이루지면 매우 바람직하다.Here, the support 42, 44 is very preferably if the length (L1) (L2) is made different from each other around the motor shaft (32).

그리고, 건(10)의 전면에 도시되지 않은 웨이퍼 표면에 증착시킬, 예를 들어 Al 이나 Ti 등과 같은 금속 소재(52)를 부착한 타겟(50)이 장착된다.Then, a target 50 to which a metal material 52 such as Al or Ti is deposited, for example, is deposited on a wafer surface not shown in front of the gun 10.

이와 같이 구비된 본 발명에 따른 스퍼터링 장치의 작용 관계를 살펴보면, 구동 모터(30)의 작동에 따라 한 쌍의 마그네트(22)(24)가 회전하게 되면, 공급된 불활성 가스(G)와의 상호 작용에 의하여 소위 플라즈마 영역(Plasma Field)이 타켓(50)의 소재(52) 주변에 4 곳으로 형성된다.Looking at the operation relationship of the sputtering apparatus according to the present invention provided as described above, when a pair of magnets (22, 24) is rotated in accordance with the operation of the drive motor 30, the interaction with the supplied inert gas (G) As a result, four so-called plasma fields are formed around the material 52 of the target 50.

이 때, 전술한 바와 같이 상기 플라즈마 영역 내에서 양이온(+)과 전자(-)의 충돌 작용으로 상기 타겟(50)의 소재(52)로부터 Al 이나 Ti 등의 금속이 튀어나와 웨이퍼(도시 생략)에 금속막을 증착시키게 된다.At this time, as described above, a metal such as Al, Ti, or the like protrudes from the material 52 of the target 50 due to the collision action of the cation (+) and the electron (-) in the plasma region (not shown). A metal film is deposited on the film.

특히, 본 실시예는 종래와는 달리 한 쌍의 마그네트(22)(24)가 회전축(32)을 중심으로 서로 다른 길이(L1)(L2)의 지지대(42)(44)에 연결되어 회전하게 되므로 도 6 에서 나타낸 바와 같은 형태로 소재(52) 상에 침식부(52a)가 형성된다. 즉, 상기 침식부(52a)의 폭이 종래에 비하면 더 넓어짐은 물론, 그 깊이도 오히려 얕아지게 된다.In particular, in the present embodiment, unlike the prior art, a pair of magnets 22 and 24 are connected to the supports 42 and 44 of different lengths L1 and L2 about the rotation shaft 32 to rotate. Therefore, the erosion portion 52a is formed on the material 52 in the form as shown in FIG. 6. That is, the width of the erosion portion 52a becomes wider than the conventional one, and the depth thereof becomes rather shallow.

이렇게 되면, 타겟(50)의 수명은 더욱 더 연장될 뿐만 아니라 침식부(52a)의 폭이 넓어짐으로 인하여 증착 속도도 증가된다.In this case, not only the life of the target 50 is further extended, but also the deposition rate is increased due to the widening of the erosion portion 52a.

상술한 본 발명에 의하면, 타겟 소재의 침식 폭이 더욱 넓어지고도 얕아짐으로 인하여 타겟의 수명을 더욱 연장시킬 수 있을 뿐만 아니라 증착 속도를 증가시켜 설비의 효율성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention described above, because the erosion width of the target material becomes wider and shallower, not only can the life of the target be further extended, but also the deposition rate can be increased to improve the efficiency of the installation.

Claims

A pair of magnets rotatably coupled to the inner center of the gun,

A driving motor generating a driving force capable of rotating the magnet;

A pair of supports coupled to support the magnet at the shaft end of the drive motor;

Sputtering apparatus comprising a target attached to the material sputtered by the action of the magnetic field and the supply gas formed by the rotation of the magnet.

The method of claim 1,

Sputtering apparatus, characterized in that the support is provided with a different length around the axis of the drive motor.