KR20000019587A - 스퍼터링 장치의 시준기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 위에 박막을 형성하는 스퍼터링 장치에서 열에 의한 변형을 방지하고, 균일한 박막을 형성하기 위해서 중심부의 두께가 가장자리의 두께보다 큰 값을 갖는 시준기에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 고온에서 사용되는 시준기의 형상이 변형되는 것을 방지하는데 있다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 웨이퍼에 박막을 형성하는 스퍼터링 공정에서 표적 물질과 웨이퍼 사이에 위치하며, 복수 개의 관통 구멍이 형성된 시준기에 있어서, 시준기 중심부의 관통 구멍의 높이가 시준기 가장자리의 관통 구멍의 높이보다 더 큰 것을 특징으로 하는 시준기를 제공한다.

Description

스퍼터링 장치의 시준기(Collimator for sputtering apparatus)

본 발명은 스퍼터링 장치의 시준기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 웨이퍼 위에 박막을 형성하는 스퍼터링 장치에서 열에 의한 변형을 방지하고, 균일한 박막을 형성하기 위해서 중심부의 두께가 가장자리의 두께보다 큰 값을 갖는 시준기에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 스퍼터링 장치를 나타내는 개략도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 시준기를 나타내는 종단면도이다. 도 1에서 화살표는 성분 입자의 방향을 나타내고, 도 2에서 'a'는 관통 구멍의 직경, 즉 마주보는 두 면 사이의 거리이고, 'b'는 관통 구멍의 높이를 나타낸다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 웨이퍼(14) 위에 금속층, 절연층 등(이하, '박막'이라 한다)을 증착하기 위한 물리적 기상 증착의 한 가지 방법인 스퍼터링 공정에서는 표적 물질(Target)(16)의 성분 입자를 웨이퍼(14) 위에 증착하기 위해서 플라즈마를 이용한다. 반도체 칩에 형성하는 패턴이 점차 미세해짐에 따라 좁고 큰 종횡비(Aspect Ratio)를 갖는 트렌치(Trench)나 콘택홀(Contact Hole)에 박막을 기공 없이 매립하고, 평탄하게 증착하기 위해서 스퍼터링 장치(10)에는 시준기(Collimator)(12)가 사용된다.

시준기(12)는 벌집 모양의 육각 기둥이나 원기둥 형태의 관통 구멍(18)이 형성된 금속망이다. 웨이퍼(14)에 대해서 낮은 각도로 입사되는 성분 입자는 시준기(12)의 측벽(20) 내에 증착되도록 함으로써 관통 구멍(18)을 통해서 일정한 방향성을 가진 입자만을 통과시키는 성질이 있다. 따라서, 시준기(12)를 설치하면 표적 물질(16)에서 분리된 성분 입자 중에서 웨이퍼(14)에 대해서 수직으로 입사되는 성분 입자만이 웨이퍼(14) 위에 증착되므로 좁고 큰 종횡비를 갖는 트렌치나 비아홀 내부에 박막을 증착시킬 수 있다.

그러나, 종래 기술에 따른 시준기(12)는 관통 구멍의 높이 b가 일정하므로, 고온의 플라즈마에 의해서 시준기(12) 자체의 온도가 상승하여 시준기(12)의 형태가 변형되면 증착될 성분 입자가 시준기(12)를 통과하는 양이 변하여 웨이퍼(14) 위에 증착되는 박막이 균일한 두께를 갖지 못하게 된다. 일반적으로 종래 기술에 따른 시준기(12)를 사용하면 웨이퍼(14)의 가장자리보다 중심부에 증착되는 박막이 더 두껍게 된다. 증착된 박막이 균일한 두께를 갖지 못하면 완성된 제품의 신뢰성을 떨어뜨리게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 고온에서 사용되는 시준기의 형상이 변형되는 것을 방지하는데 있다.

도 1은 일반적인 스퍼터링 장치를 나타내는 개략도,

도 2는 종래 기술에 따른 시준기를 나타내는 종단면도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시준기를 나타내는 종단면도,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 시준기를 나타내는 평면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

10; 스퍼터링 장치 12, 100; 시준기

14; 웨이퍼 16; 표적 물질

18, 110; 관통 구멍 20, 112; 측벽

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 웨이퍼에 박막을 형성하는 스퍼터링 공정에서 표적 물질과 웨이퍼 사이에 위치하며, 복수 개의 관통 구멍이 형성된 시준기에 있어서, 시준기 중심부의 관통 구멍의 높이가 시준기 가장자리의 관통 구멍의 높이보다 더 큰 것을 특징으로 하는 시준기를 제공한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하고자 한다. 도면 전반에 걸쳐서 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시준기를 나타내는 종단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 시준기를 나타내는 평면도이다. 도 3에서 'c'는 관통 구멍의 직경, 즉 마주보는 두 면 사이의 거리이고, 'd'는 관통 구멍의 높이이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 시준기(100)는 복수 개의 정육각기둥의 관통 구멍(110)이 측벽(112)에 의해 분리되어 형성되며, 관통 구멍의 높이 d는 시준기(100)의 중심부에서 시준기(110)의 가장자리로 갈수록 단계적으로 감소한다.

시준기(100)의 두께가 중심부에서 크고 가장자리에서 작기 때문에 플라즈마에 의해서 시준기(100)의 온도가 고온으로 되더라도 시준기(100)의 형상이 변형되지 않는다. 또한, 시준기(100) 중심부의 관통 구멍의 높이 d가 가장자리의 관통 구멍의 높이 d보다 더 크기 때문에, 시준기(100)의 중심부에서 더 많은 성분 입자가 측벽(112)에 증착되어 시준기(100)의 중심부를 통과하는 성분 입자의 양이 줄어든다. 따라서, 웨이퍼의 중심부 형성되는 박막이 감소하여 웨이퍼 위에 균일한 두께의 박막을 형성할 수 있다.

일반적으로 시준기(100)는 증착할 박막에 따라 관통 구멍의 높이 d와 직경 c가 결정된다. 관통 구멍의 높이 d와 직경 c가 시준기(100)에서의 관통 구멍(110)의 위치에 따라 다를 수도 있고, 관통 구멍(110)의 위치에 상관없이 일정할 수도 있다. 본 발명의 실시예에서 관통 구멍의 직경 c는 시준기(100)에서의 관통 구멍(110)의 위치에 상관없이 일정하다. 따라서, 관통 구멍(110)을 통과하는 성분 입자의 양은 관통 구멍의 높이 d에 따라 결정된다.

시준기(100)는 알루미늄, 티타늄, 텅스텐 또는 스테인레스 스틸 등에서 선택된 어느 하나의 재질로 이루어진다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 시준기의 형상이 고온에서 변형되지 않고, 웨이퍼 위에 균일한 두께의 박막을 형성하여 완성된 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 웨이퍼에 박막을 형성하는 스퍼터링 공정에서 표적 물질과 웨이퍼 사이에 위치하며, 복수 개의 관통 구멍이 형성된 시준기에 있어서,

   상기 시준기의 중심부의 상기 관통 구멍의 높이가 상기 시준기의 가장자리의 상기 관통 구멍의 높이보다 더 큰 것을 특징으로 하는 시준기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 시준기의 상기 관통 구멍의 높이는 상기 시준기의 중심부에서부터 상기 시준기의 가장자리까지 단계적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 시준기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 시준기의 관통 구멍의 직경은 일정한 것을 특징으로 하는 시준기.