KR20010039233A

KR20010039233A - 반도체 스퍼터링 설비의 웨이퍼 에칭 장치

Info

Publication number: KR20010039233A
Application number: KR1019990047537A
Authority: KR
Inventors: 곽준근
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2001-05-15

Abstract

본 발명은 반도체 스퍼터링 설비의 웨이퍼 에칭 장치에 관한 것으로서, 반응 가스를 양(+) 이온으로 이온화시키는 플라즈마 영역이 형성되는 진공 챔버와, 상기 진공 챔버 내측 하부에 구비되어 고주파의 인가에 의하여 (-)로 대전되는 웨이퍼와, 상기 웨이퍼의 직 상단 쪽에 소정 간격을 두고 구비되어 상기 (+)이온을 통과시킬 수 있는 통공을 갖춘 쉴드 판을 포함하는 반도체 스퍼터링 설비의 웨이퍼 에칭 장치에 있어서, 상기 쉴드 판의 통공은 웨이퍼의 크기와 거의 동일한 형태로 이루어지고, 상기 통공 둘레에는 웨이퍼의 가장자리 쪽으로 양(+) 이온이 집중적으로 통과되지 못하도록 돌출 턱이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 의하면 반응 가스의 양(+) 이온이 웨이퍼의 가장자리 쪽으로 집중되지 않게 유도시킴으로써 웨이퍼 중앙으로부터 가장자리 쪽까지 균일한 에칭률을 얻을 수 있다.

Description

반도체 스퍼터링 설비의 웨이퍼 에칭 장치{Apparatus for etching wafer in semiconductor sputtering system}

본 발명은 반도체 스퍼터링 설비의 웨이퍼 에칭 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼의 가장자리 쪽에 치우치지 않고 전면에 걸쳐서 균일하게 에칭될 수 있도록 하는 반도체 스퍼터링 설비의 웨이퍼 에칭 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조 설비 중 스퍼터링(Sputtering) 설비는 고전압(RF)이 인가된 진공 챔버 내에 불활성 기체인 아르곤(Ar) 가스를 주입시켜 플라즈마(Plazma) 상태로 만든 후, 이온(ion)간의 가속 충돌력에 의하여 증착될 금속 소재, 예를 들어 알루미늄(Al)이나 티타늄(Ti)으로 이루어진 타겟(Target)으로부터 금속 원자를 튀어나오게 하여 반도체 웨이퍼(wafer) 위에 금속막을 증착시킴으로써 전극이나 배선을 형성시키는 설비이다.

이러한 스퍼터링 설비 중에는, 예를 들어 알루미늄(Al) 금속막 증착 공정을 진행하기 전에 웨이퍼 표면에 생성된 자연 산화막을 제거하기 위한 고주파 에칭 공정(R.F Etching Process)을 수행하는 장치가 포함되어 있다.

즉, 웨이퍼 에칭 장치는, 도 1 에서 나타낸 바와 같이, 진공 챔버(1)의 내측 상부에 원형 판 형태의 캐쳐(Catcher)(2)가 구비되는 한편, 그 하부에는 웨이퍼(3)가 홀더(Holder)(4)에 의하여 고정된 상태로 대향 구비된다. 상기 웨이퍼(3)는 히터 블록(Heater Block)(5) 위에 안착되고, 상기 웨이퍼(1)의 바로 위에는 에칭을 균일하게 유도할 수 있는 쉴드(Shield)판(6)이 구비된다. 상기 진공 챔버(1)의 일측에는 플라즈마 생성을 위한 글로우 방전기(Glow discharger)(7)가 구비되고, 캐쳐(2) 쪽의 외부에는 영구 자석(8)이 구비된다. 물론, 상기 챔버(1) 쪽에는 내부 진공도를 유지하기 위한 진공 펌프(Pump)(도시 생략)도 부설되어 있다.

이와 같이 구비된 웨이퍼 에칭 장치는, 예를 들어 MRC 의 ECL 360 설비인 경우 약 13. 56 MHz 의 고주파(RF)가 캐쳐(2)에 인가되고, 고 진공(2.0E 7 Torr 이하) 상태의 진공 챔버(1) 내부로 아르곤(Ar)을 주입시켜 글로우 방전기(7)에 의하여 방전시키면, 상기 챔버(1) 내부는 플라즈마(Plazma) 영역이 형성된다. 이 때, 아르곤 가스는 Ar⁺로 이온화되고, 이러한 양(+) 이온은 고주파(RF)에 의하여 (-)로 대전된 캐소드(Cathode) 위에 있는 웨이퍼(3) 표면에 충돌된다. 이에 따라 Ar⁺이온의 에너지에 의하여 웨이퍼(3) 표면의 자연 산화막이 떨어져 나와 캐쳐(2) 위에 달라붙게 되는 것이다. 이러한 스퍼터링 에칭시에는 대략 100 Å ~ 300 Å 정도로 에칭시켜 금속의 접촉 저항을 낮추는 역할을 한다.

그러나, 웨이퍼(3)의 전면에 걸쳐 고르게 에칭되어 균일한 에칭률을 갖는 것이 가장 이상적이지만, 예를 들어 MRC 설비의 경우 최대치와 최소치의 차이가 많이 난다. 즉, 250 Å 정도의 최소치를 얻기 위하여 에칭시킬 경우 최대치가 대략 350 ±30 Å 정도로 큰 차이가 나게 되었다. 이러한 차이는 표면 거칠기(Roughness)가 유발되어 후속 공정에서 막질의 불량이나 정렬 불량을 일으킬 수 있을 뿐만 아니라, 접촉 저항을 감소시키기 위한 최소 에칭률을 얻기 위하여 장시간 동안 에칭을 하게 되므로 전반적으로 공정 소요 시간을 증가시키기도 한다.

이와 같은 에칭률의 불균형 현상은 진공 챔버(1)의 내부 구조에 기인하는 바가 크다. 즉, 종래의 웨이퍼 에칭 장치에 의하면, 도 2 에서 나타낸 바와 같이, 대개 최소한의 에칭률은 웨이퍼(3)의 중앙 쪽에 나타나는 반면에, 웨이퍼(3)의 가장자리 쪽에는 높은 에칭률을 얻게 된다. 이는 웨이퍼(3)를 지지해 주는 홀더(4)에까지 (-)로 대전되지만, 웨이퍼(3) 주위의 가장 가까운 쉴드 판(6)은 웨이퍼(3)로부터의 거리와 높이 차가 많이 나기 때문이다. 따라서, 웨이퍼(3) 주변 쪽으로 Ar⁺이온이 집중되는 영향으로 인하여 웨이퍼(3)의 에칭률이 불균일해진다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위하여 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 웨이퍼의 가장자리 쪽으로 양(+) 이온이 집중되지 않도록 막아 줌으로써 웨이퍼 전면에 걸쳐 고르게 에칭될 수 있도록 하는 반도체 스퍼터링 설비의 웨이퍼 에칭 장치를 제공하는 데 있다.

도 1 은 일반적인 반도체 스퍼터링 설비의 웨이퍼 에칭 장치의 전체적인 구성을 나타낸 단면도.

도 2 는 종래 실시예에 따른 반도체 스퍼터링 설비의 웨이퍼 에칭 장치의 주요 구성 및 작용 상태를 나타낸 도면.

도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 스퍼터링 설비의 웨이퍼 에칭 장치의 요부 구성 및 작용 상태를 개략적으로 나타낸 도면.

도 4 는 도 3 에서 도시된 쉴드 판의 평면도.

도 5 는 도 4 의 A - A 선 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 진공 챔버, 3 : 웨이퍼,

60 : 쉴드 판, 62 : 통공,

64 : 돌출 턱.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 스퍼터링 설비의 웨이퍼 에칭 장치는, 반응 가스를 양(+) 이온으로 이온화시키는 플라즈마 영역이 형성되는 진공 챔버와, 상기 진공 챔버 내측 하부에 구비되어 고주파의 인가에 의하여 (-)로 대전되는 웨이퍼와, 상기 웨이퍼의 직 상단 쪽에 소정 간격을 두고 구비되어 상기 (+)이온을 통과시킬 수 있는 통공을 갖춘 쉴드 판을 포함하는 반도체 스퍼터링 설비의 웨이퍼 에칭 장치에 있어서, 상기 쉴드 판의 통공은 웨이퍼의 크기와 거의 동일한 형태로 이루어지고, 상기 통공 둘레에는 웨이퍼의 가장자리 쪽으로 양(+) 이온이 집중적으로 통과되지 못하도록 돌출 턱이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명한다.

도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 스퍼터링 설비의 웨이퍼 에칭 장치의 요부 구성 및 작용 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 4 는 도 3 에서 도시된 쉴드 판의 평면도이고, 도 5 는 도 4 의 A - A 선 단면도이다.

도면 중 본 발명의 요부 구성을 제외한 일반적인 구성 요소는 편의상 종래와 동일한 부호 및 명칭을 부여하고, 이에 대한 상세한 설명은 중복을 피하기 위하여 생략하기로 한다.

상기 도면에서, 부호 60 은 쉴드 판을 나타낸 것으로서, 이는 웨이퍼(3)의 직 상단 쪽에 소정 간격을 두고 구비되어, 에칭을 균일하게 유도할 수 있도록 접지(Ground)되는 부재이다.

상기 쉴드 판(60)의 중앙에는 웨이퍼(3)의 형상 및 크기와 거의 유사한, 즉 플랫 존(Flat Zone)의 형상도 갖춘 통공(62)이 구비된다. 그리고, 상기 쉴드 판(60)의 가장자리 쪽에는 나사 등과 같은 고정 부재(도시 생략)가 삽입될 수 있는 복수의 체결공(61)이 형성된다.

특히, 상기 쉴드 판(60)의 통공(62) 둘레에는 돌출 턱(64)이 웨이퍼의 가장자리 쪽으로 양(+) 이온이 집중적으로 통과되지 못하도록 더 형성된다.

이와 같이 구비된 본 발명에 따른 반도체 스퍼터링 설비의 웨이퍼 에칭 장치는 고 진공 상태의 진공 챔버(1) 내부에 아르곤(Ar)과 같은 반응 가스가 공급된 후 방전시키면, 챔버(1) 내부는 플라즈마(Plazma) 영역이 형성되고, 상기 아르곤 가스는 Ar⁺로 이온화된다. 이러한 Ar⁺이온은 고주파(RF)에 의하여 (-)로 대전된 웨이퍼(3) 표면 쪽으로 전위차에 의하여 이동된다.

이 때, 상기 양(+) 이온은 쉴드 판(60)의 통공(62)을 통과하게 되는데, 상기 통공(62) 둘레에 형성된 돌출 턱(64)에 의하여 웨이퍼(3)의 가장자리 쪽을 향하여 돌진되던 양(+) 이온들의 경로는 가로막히게(차단) 된다. 이는 상기 통공(62)의 크기를 웨이퍼(3)의 형상에 맞도록 변형시킴으로써 웨이퍼(3) 가장자리 쪽으로 양(+) 이온이 침투되는 것을 원천적으로 봉쇄할 수 있고, 더욱이 돌출 턱(64)을 더 구비시킴으로써 봉쇄 작용을 더 보강할 수 있기 때문이다.

따라서, 상기 양(+)이온은 웨이퍼(3)의 전면에 걸쳐 고르게 충돌된 후 웨이퍼(3) 표면을 균일하게 에칭시킨다.

상술한 본 발명에 의하면, 반응 가스의 양(+) 이온이 웨이퍼의 가장자리 쪽으로 집중되지 않게 유도시킴으로써 웨이퍼 중앙으로부터 가장자리 쪽까지 균일한 에칭률을 얻을 수 있다.

Claims

반응 가스를 양(+) 이온으로 이온화시키는 플라즈마 영역이 형성되는 진공 챔버와, 상기 진공 챔버 내측 하부에 구비되어 고주파의 인가에 의하여 (-)로 대전되는 웨이퍼와, 상기 웨이퍼의 직 상단 쪽에 소정 간격을 두고 구비되어 상기 (+)이온을 통과시킬 수 있는 통공을 갖춘 쉴드 판을 포함하는 반도체 스퍼터링 설비의 웨이퍼 에칭 장치에 있어서,

상기 쉴드 판의 통공은 웨이퍼의 크기와 거의 동일한 형태로 이루어지고, 상기 통공 둘레에는 웨이퍼의 가장자리 쪽으로 양(+) 이온이 집중적으로 통과되지 못하도록 돌출 턱이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 스퍼터링 설비의 웨이퍼 에칭 장치.