KR20000024868A - 메탈 증착 챔버 장치 - Google Patents

Abstract

목적 : 본 발명은 하나의 프레임으로 웨이퍼의 크기에 맞춰 쉴드 공간을 조절하여 설치할 수 있는 메탈 증착 챔버 장치를 제공한다.

구성 : 본 발명은 히트 블록의 상면 중앙으로 놓여지는 서셉터의 주변을 쉴드하는 프레임과, 동일한 원주각으로 동기 선회되어 쉴드 공간을 증착되는 웨이퍼에 맞게 증감될 수 있게, 상기 프레임의 내측에서 힌지축에 의해 축 지지되어 둥글게 배열된 복수 매의 브레이드와, 상기 브레이드를 연동시켜 임의 원주각으로 회동시키는 회전링체를 갖춘 구성으로 되어 상기 회전링체의 회동에 의해 복수 매로 배열된 브레이드가 위치 이동되면서 프레임의 내측 쉴드 공간의 면적을 증감시키게 한 것이다.

효과 : 본 발명은 웨이퍼를 증착함에 있어서 하나의 프레임으로 모든 규격의 웨이퍼를 적절히 쉴드할 수 있고, 이러한 쉴드에 의해 불요 증착부가 증착 설비에 형성되지 않게 함과 아울러 웨이퍼가 서셉터 상에서 슬립되는 일도 없게 한다.

Description

메탈 증착 챔버 장치

본 발명은 웨이퍼의 메탈 증착 챔버 장치에 관한 것으로서, 특히 웨이퍼의 규격에 맞추어 쉴드 범위를 가변할 수 있게 되어 있는 메탈 증착 챔버 장치에 관한 것이다.

웨이퍼 가공에 필수적인 식각은 건식 식각과 습식 식각으로 분류될 수 있으며, 습식 식각은 VLSI, ULSI 소자에서 등방성 식각이 보이는 집적도의 한계 때문에 최근에는 주로 건식 식각이 활용되고 있는 추세이다.

건식 식각 기술은 플라즈마를 사용하여 피가공 재료를 플라즈마 상태의 활성 미립자(래디칼)와 화학 반응시켜 제거하는 방법과, 이온을 가속시켜 물리적으로 제거하는 방법이 기초를 이루고 있고, 이들 방법을 각각 또는 혼용하여 적용하고 있다.

이러한 웨이퍼 가공 공정에서 1장의 웨이퍼가 공정에 투입되어 반도체 디바이스로 완성되려면 약 300가지의 제조 공정을 거친다. 예로서 실리콘 기판에 실리콘 산화막을 입히고 이 산화막을 선택적으로 제거하기 위하여 산화막 위에 감광막을 입힌 후 마스크를 통해 노광시키고 에칭하면 노광된 부분은 화학적 반응에 따라 제거되고 산화막이 드러나게 된다. 이렇게 노출된 산화막을 건식 식각 공정에서 원하는 패턴으로 형성하는 것이다.

상기와 같은 웨이퍼 가공을 통해 얻어진 반도체 디바이스에는 내부 배선 및 외부와의 연결 기능을 도모하기 위하여 메탈층이 증착된다.

메탈층은 진공 증착기법에 따라 적층되는 것이며, 증착 중에 웨이퍼는 서셉터 상에서 옆으로 미끄러져 비스듬히 위치하게 되는 일이 없도록 클램프로 위치 고정되고 있다.

그러나, 일반적으로 클램프는 웨이퍼의 표면 면적을 조금이라도 잠식하여 사용할 수 없는 영역을 남기기 때문에 가급적 배제하는 것이 바람직하며, 이를 위하여 수평 모듈의 경우에는 클램프를 사용치 않고 증착할 수 있는 구조로 되어 있다. 한편, 증착 챔버에서는 상기 클램프로 인해 파생되는 문제외에 웨이퍼의 주변부로 불필요하게 메탈 증착이 행해지는 문제점이 심각하게 나타나고 있다.

도 1은 종래의 메탈 증착 챔버 장치에 관련된 구조를 도시하는 측단면도로서, 웨이퍼(2)는 서셉터(4) 상에 놓여지고, 그 주변은 쉴드(6)로 차폐된 채로 증착 공정에 제공된다. 이와 같은 증착 과정에서 메탈 증착은 웨이퍼(2)의 표면에만 이루어져야 함에도 메탈막은 서셉터(4)의 주변까지 퍼져 히트 블록(8)의 상면에 불요 증착막(10)을 형성하게 된다.

이와 같이 형성된 불요 증착막(10)은 얇은 박막 형태이지만 회수를 반복하면 점차 두터워져서 일정 이상으로 되면 이를 제거해야 한다.

이에 따라 쉴드(6)를 웨이퍼(2)의 가장자리에 근접하는 규격으로 하여 히트 블록(8)의 상면으로 메탈막이 증착되는 일이 없도록 하고 있으나, 이 방식은 웨이퍼의 규격에 맞는 전용의 쉴드로 조절해야 하므로 범용성이 떨어진다.

또한, 현재 웨이퍼는 6인치, 8인치, 12인치로 구별하여 생산되고 있기 때문에 적어도 하나의 메탈 증착 챔버 장치에 3개의 쉴드를 부속시켜야 하고, 증착 공정에 투입되는 웨이퍼의 사이즈가 달라질 때마다 전용의 쉴드로 교체해야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 웨이퍼의 크기에 맞춰 쉴드를 조절할 수 있는 메탈 증착 챔버 장치를 제공함에 그 목적을 두고 있다.

상기의 목적에 따라, 본 발명은 히트 블록의 상면 중앙으로 놓여지는 서셉터의 주변을 쉴드하는 프레임과, 동일한 원주각으로 동기 선회되어 그 선단 측에 형성된 수직 벽체로 정의되는 쉴드 공간을 증착되는 웨이퍼의 크기에 맞게 증감될 수 있게, 일측단부가 상기 프레임의 내측에서 힌지축에 의해 축 지지되어 둥글게 배열된 복수 매의 브레이드와, 상기 브레이드를 연동시켜 임의 원주각으로 회동시키는 회전링체를 갖춘 구성으로 된다.

상기 구성에서, 브레이드는 6매 내지 20매 범위에서 짝수로 배열되는 것이 바람직하고, 매수가 많을수록 원형에 가까운 쉴드 공간이 형성된다.

상기 회전링체는 상기 프레임의 외측방에 비치되는 조작 핸들과 일체로 연결되어 외부에서의 조작에 의해 연동 회전하는 구성으로 변형 실시 될 수 있다.

이 때, 상기 조작 핸들은 프레임에 형성된 안내홈이 정의하는 궤적에 따라 위치 이동되고, 상기 안내홈의 주변에는 웨이퍼의 규격을 나타내는 눈금이 표시된 구성으로 된다.

상기 브레이드의 작동은 상기 회전링체의 캠홈에 끼워지는 캠핀에 대한 상기 캠홈의 상대적 이동에 의해 일정 원주 각도로 연동 선회하는 것으로 나타나고, 이러한 작동의 결과로 프레임의 중앙에 형성되는 쉴드 공간의 면적이 증감된다.

또, 상기 회전링체는 프레임의 밑면으로 축 지지된 다수의 가이드 롤러에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있는 것이며, 이 경우에 상기 가이드 롤러는 홈붙이 롤러가 적합하다.

그리고 상기 프레임의 내측에는 상기 회전링체의 하측방에 위치하는 더스트 커버가 더 부착된 구성으로 하여 파티클의 발산이 방지되게 할 수도 있다.

상기와 같은 본 발명은 웨이퍼를 증착함에 있어서 하나의 프레임으로 모든 규격의 웨이퍼를 적절히 쉴드할 수 있고, 이러한 쉴드에 의해 불요 증착부의 형성이 방지됨과 아울러 웨이퍼가 서셉터 상에서 슬립되는 일도 없게 된다.

도 1은 종래의 메탈 증착 챔버 장치의 구성을 설명하는 측단면도.

도 2는 본 발명에 관련된 메탈 증착 챔버 장치의 사시도.

도 3은 본 발명의 주요부 브레이드의 배열 관계를 설명하기 위한 평면 배치도.

도 4는 본 발명에서 브레이드의 위치 가변에 관련된 작동 관계를 설명하는 개념도.

도 5는 도 2에 도시된 가변 쉴드의 조립 구조를 도시하는 측단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

20 : 히트 블록 22 : 서셉터

24 : 프레임 26a - 26n : 복수 매의 브레이드

28a - 28n : 힌지축 29a - 29n : 수직벽체

30 : 조작 핸들 32 : 안내홈

34a - 34c : 눈금 36 : 회전링체

38a - 38n : 캠홈 40a - 40n : 캠핀

42 : 가이드 롤러 44 : 축

46 : 더스트 커버 A : 최소 원

B : 중간 원 C : 최대 원

상술한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도 2 내지 도 5에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2에서 통상의 히트 블록은 부호 20으로 표시되어 있다. 이 히트 블록(20)의 상면 중앙에는 서셉터(22)가 설치되고 그 주위는 프레임(24)에 의해 지지되는 복수 매의 브레이드(26a - 26n)가 둥글게 배열되어 있다.

이들 브레이드(26a - 26n)는 6매 내지 20매 범위에서 짝수로 배열할 수 있고, 배열 매수가 많을수록 원형에 근사한 형태로 배열된다.

예시한 실시예는 8매 배열 방식을 도시하고 있으며, 각각의 브레이드(26a - 26n)는 프레임(24)의 내측으로 위치하는 종단부는 각각 대응하는 힌지축(28a -28n)에 의해 축 지지되어 있고, 또 반대측 선단부는 거의 직각으로 절곡되어 수직벽체(29a - 29n)를 형성하고 있다. 상기 프레임(24)의 일측 소정 부위에는 조작 핸들(30)의 이동 궤적을 정의하는 안내홈(32)이 열려져 있고, 이 안내홈(32)에는 웨이퍼의 규격을 나타내는 눈금(34a - 34c)이 표시되어 있다.

도 3은 상술한 복수 매의 브레이드(26a - 26n)에 관계된 배열 구성을 나타내기 위하여 프레임(24)을 생략하고 도시한 평면도이고, 도 4는 브레이드의 위치 가변에 관련된 작동 관계를 설명하는 개념도이다.

각각 힌지축(28a - 28n)에 의해 회동 가능하게 지지된 브레이드(26a - 26n)는 상기 조작 핸들(30)과 일체로 연결된 회전링체(36)의 캠홈(38a - 38n)으로 끼워지는 캠핀(40a - 40n)을 밑면에 보유하고 있으며, 상기 회전링체(36)는 프레임(24)에 축 지지된 다수의 가이드 롤러(42)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다.

상술한 구성에서, 상기 회전링체(36)가 조작 핸들(30)에 연동하여 일정 원주각 범위로 회전할 때에 정지상태로 놓여진 각 브레이드(26a - 26n)의 캠핀(40a - 40n)은 도 4로 도시한 바와 같은 캠홈(38a - 38n)의 상대적 원주 방향 이동에 연동되면서 반경 방향으로 위치 이동하게 되며, 그 결과로 각 브레이드(26a - 26n)는 최소 원(A)에 접선하는 상태로 집합되어 가장 작은 쉴드 공간을 제공하거나 중간 원(B)에 접선하는 중간 쉴드 공간, 또는 가장 큰 최대 원(C)에 접선하는 최대 쉴드 공간을 제공하도록 위치 변화된다.

이에 따라 각 브레이드(26a - 26n)가 최소 반경으로 오므라들어 있을 때를 6인치 웨이퍼에 맞추고, 최대 반경으로 벌어져 배열된 때를 12인치 웨이퍼에 맞춰 설정하면, 각 브레이드(26a - 26n)가 최소 반경에서 최대 반경으로 변화되는 사이에 중간 반경을 이루게 되는 배열은 자연히 8인치 웨이퍼에 맞춰지게 되어 현존하는 6인치, 8인치, 12인치 웨이퍼 모두를 하나의 장치로 증착 공정에서 완전하게 쉴드하여 줄 수 있다.

다시 말해서, 본 발명은 웨이퍼의 규격에 맞춰 각 브레이드(26a - 26n)가 집합되어 그 내측에 형성되는 원형에 가까운 쉴드 공간의 반경을 임의로 조절할 수 있는 작용을 나타내고, 이러한 작용은 작업자의 조작 핸들(30) 조정을 통해 연동 회전하는 회전링체(36)가 상기 각 브레이드(26a - 26n)를 동기 작동시키는 것으로 이루어 지는 것이다.

한편, 상기 회전링체(36)의 외주측에 등간격을 이루도록 다수 배치되어 회전링체(36)를 지지하는 가이드 롤러(42)는 도 5로 도시한 바와 같이 홈붙이 롤러를 적용하면 회전링체(36)의 지지상태가 더욱 안정적으로 될 수 있다.

가이드 롤러(42)는 도 5에 도시한 바와 같이 프레임(24)에 고정되는 축(44)으로 지지되는 구조로 설치되어야 하기 때문에 구성 부품 사이에 비교적 빈번하게 마찰을 일으키게 되고, 이 때의 마찰로 인하여 진개(塵芥) 등의 파티클이 발생하게 된다.

그렇지만 각 브레이드(26a - 26n)에 의한 쉴드 공간의 조절은 프레임을 증착 설비에 투입하기 전에 행해지는 것이고, 증착 중에는 전혀 조절할 필요가 없어서 파티클에 의한 웨이퍼의 손상 문제는 미리 예방이 가능하다.

보다 구체적으로는, 각 브레이드(26a - 26n)의 배열을 조절한 후 에어 샤워링을 하거나 초음파 세척하여 발생된 파티클을 제거할 수 있고, 또 한편으로 상기 프레임(24)의 내측에서 회전링체(36)의 하측방으로 더스트 커버(46)를 배치하여 파티클이 주변으로 발산되지 않게 하여도 된다.

상술한 바와 같은 본 발명은 증착되는 웨이퍼의 크기에 맞춰 복수 매로 배열된 브레이드(26a - 26n)의 배열 형태를 변화시킴으로써 하나의 장비로 모든 규격의 웨이퍼에 적용할 수 있고, 또 작업자가 조작 핸들(30)을 표시 눈금(34a - 34c) 중에 선택된 하나로 일치시키면, 프레임(24)의 내측에서 둥글게 배열된 복수 매의 브레이드(26a - 26n)가 상기 회전링체(36)의 캠홈(38a - 38n)으로 끼워진 캠핀(40a - 40n)의 위치 변화에 의해 각각 힌지축(28a - 28n)을 지점으로 동일 원주각만큼 동시에 선회되어 그 선단부의 수직벽체(29a - 29n)를 통해 프레임(24)의 중앙부로 형성된 쉴드 공간의 면적을 증감시켜 증착되는 웨이퍼의 규격에 일치하는 쉴드 공간으로 조절할 수 있다.

이와 같이 웨이퍼의 규격에 맞추어 조절된 쉴드 공간은 프레임(24)의 하측방에 위치한 히트 블록(20)의 상면이 외부로 노출되지 않게 완전히 은폐하여 주게 되므로 불필요한 증착부가 형성되는 사례가 근본적으로 방지된다.

게다가 복수 매로 배열되는 브레이드(26a - 26n)의 선단측 수직벽체(29a - 29n)가 집합하여 형성되는 쉴드 공간을 피증착물인 웨이퍼의 반경에 일치하는 면적으로 조절할 수 있으므로, 서셉터(22) 상에 적치되어 증착되는 웨이퍼는 공정 중에 상기 수직벽체(29a - 29n)가 정의하는 쉴드 공간 내에서 슬립되지 않게 안정적으로 배치되어 웨이퍼가 설비의 다른 부분에 충돌하여 외주단이 깨지는 등의 문제도 방지된다.

한편, 본 발명에서는 복수로 배열된 브레이드(26a - 26n)의 수직벽체(29a - 29n)와 그 주변에 메탈막이 불필요하게 증착되는 불요 증착부가 될 수도 있지만, 여기에 증착되는 메탈은 미미하여 별 문제가 되지 않는 것이고, 브레이드의 재질 선택을 통해 더 줄이거나 또는 프레임(24)의 상면에 별도의 차폐 수단을 부가시키는 방법으로 해결할 수 있는 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 증착에 따르는 불요 증착부의 형성 문제를 근본적으로 해결한 것이고, 또 그 하나의 설비로 현존하는 모든 규격의 웨이퍼에 적용할 수 있도록 쉴드 공간의 면적을 증감시킬 수 있는 것이기 때문에 최소의 설비 비용으로 장치 관리를 극대화 할 수 있는 효과를 가지고 있는 것이다.

Claims (8)

1. 히트 블록의 상면 중앙으로 놓여지는 서셉터의 주변을 쉴드하는 프레임과;

   동일한 원주각으로 동기 선회되어 쉴드 공간을 증착되는 웨이퍼에 맞게 증감될 수 있게, 일측단부가 상기 프레임의 내측에서 힌지축에 의해 축 지지되어 둥글게 배열된 복수 매의 브레이드와;

   상기 브레이드를 연동시켜 임의 원주각으로 회동시키는 회전링체를 갖춘 구성으로 된 메탈 증착 챔버 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 브레이드는 6매 내지 20매 범위에서 짝수로 배열됨을 특징으로 하는 메탈 증착 챔버 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 회전링체는 상기 프레임의 외측방에 비치되는 조작 핸들과 일체로 연결되어 외부에서의 조작에 의해 연동 회전하게 되어 있는 구성으로 됨을 특징으로 하는 메탈 증착 챔버 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 조작 핸들은 프레임에 형성된 안내홈이 정의하는 궤적에 따라 위치 이동되고, 상기 안내홈의 주변에는 웨이퍼의 규격을 나타내는 눈금이 표시되어 있는 구성으로 됨을 특징으로 하는 메탈 증착 챔버 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 브레이드는 상기 회전링체의 캠홈에 끼워지는 캠핀을 보유하고 있고, 각 브레이드는 상기 회전링체의 캠홈이 캠핀에 대하여 행하는 상대적 이동에 의해 일정 원주 각도로 연동 선회하여 중앙의 쉴드 공간을 증감시키게 되어 있는 구성으로 됨을 특징으로 하는 메탈 증착 챔버 장치.
6. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 회전링체는 프레임의 밑면으로 축 지지된 다수의 가이드 롤러에 의해 회전 가능하게 지지된 구성으로 됨을 특징으로 하는 메탈 증착 챔버 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 가이드 롤러는 홈붙이 롤러에 의한 구성으로 됨을 특징으로 하는 메탈 증착 챔버 장치.
8. 제 1 항 , 제 3 항, 제 4 항, 제 5 항 중의 어느 하나에 있어서, 상기 프레임의 내측에는 상기 회전링체의 하측방으로 더스트 커버가 더 부착된 구성으로 됨을 특징으로 하는 메탈 증착 챔버 장치.