KR200149909Y1 - 스퍼터링 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안의 스퍼터링 장치는 내부의 타겟물질을 발생시키는 타겟이 형성되고, 상기 타겟과 일정거리 간격으로 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼안착부가 형성된 진공챔버와, 상기 진공챔버에 형성되어, 반응가스를 주입하기 위한 반응가스주입관과, 상기 타겟에 음극전압을 인가하고, 웨이퍼 안착부에 양극전압을 인가하기 위한 주전원인가부를 포함하여 이루어지며, 상기 진공챔버에서 상기 타겟과 상기 웨이퍼 안착부의 사이에 반응가스의 운동에너지를 증가시키기 위한 진동수단을 부가하여 타켓물질이 웨이퍼 상에 증착되는 속도를 증대시킬 수 있다.

Description

스퍼터링 장치

제1도는 종래의 스퍼터링 장치를 설명하기 위하여 도시한 도면.

제2도는 본 고안에 따른 스퍼터링 장치를 설명하기 위하여 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10, 20 : 진공챔버 11, 21 : 웨이퍼안착부

11-1, 21-1 : 웨이퍼 12, 22 : 반응가스주입관

13, 23 : 타겟 14, 24 : 주전원인가부

25 : 진동체 26 : 가변저항기

27 : 보조전원인가부

본 고안은 스퍼터링(sputtering) 장치에 관한 것으로서, 특히 금속 중착속도 및 스텝 커버리지를 개선할 수 있는 스퍼터링 장치에 관한 것이다.

스퍼터링은 웨이퍼 또는 금속 등의 기판 상에 원하는 물질의 박막을 층착시키는 방법으로, 진공속의 2개의 전극에 직류전압을 가하고 반응가스인 아르곤가스 등을 주입하면 중성의 아르곤가스가 이온화되면서 음극으로 가속되어, 타겟과(target)의 충돌에 의해 음극에 준비된 타겟의 원자를 떼어내고, 이 방출된 원자가 양극에 있는 기판에 부착되는 원리를 이용한 것이다.

제1도는 종래의 스퍼터링 장치를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.

종래의 반도체 제조장치의 스퍼터링 장치는 내부에 타겟물질을 발생시키는 타겟(13)이 형성되고, 타겟(13)와 일정거리 간격으로 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼안착부(11)가 형성된 진공챔버(10)와, 진공챔버(10)에 형성되어 반응가스를 주입하기 위한 반응가스주입관(12)과, 타겟(13)에 음극전압을 인가하고, 웨이퍼(11-1)에 전압을 인가하기 위한 주전원인가부(14)로 이루어진다.

종래의 스퍼터링 장치의 동작은 다음과 같다.

진공챔버(10) 상단에 타겟(13)을 장착하고, 챔버(10) 내에 전압을 인가하기 위하여 챔버외부에 형성된 주전원인가부(14)를 통하여 타겟(13)의 전원은 마이너스에 연결하며, 플러스극은 웨이퍼(11-1)에 연결한다.

그리고 주전원인가부(14)의 전원을 온(on) 시키면서 챔버 측면에 형성된 반응가스주입관(12)을 통하여 반응가스인 아르곤가스를 진공챔버(10) 내로 공급하면, 타겟(13)에서 전자가 웨이퍼 방향으로 이동하여 챔버(10) 내에 공급되는 반응가스인 중성의 아르곤가스와 충돌하게 된다.

이때, 아르곤가스는 이온화되고, 이온화된 아르곤이온(Ar⁺)은 마이너스극인 타겟(13)과 충돌하며, 충돌로 인하여 발생되는 타겟물질은 웨이퍼(11-1) 상에 증착된다.

그러나 종래의 스퍼터링 장치에서는 반응가스주입관에서 주입된 진공챔버 내의 아르곤 가스는 전원이 인가되기 전에는 안정된 상태로 존재하다가 타겟으로부터 전자가 발생될때만 아르곤 가스는 이온화되어 타겟과 충돌하여 발생되는 타겟물질이 웨이퍼 상에 증착되므로 증착속도가 느리고 스텝 커버리지도 떨어져 생산성이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.

따라서 상기 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 스퍼터링 장치는 반응가스의 이온화속도를 빠르게하여 결과적으로 웨이퍼에 증착되는 타겟물질의 속도를 증대시키는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 스퍼터링 장치는 내부에 타겟물질을 발생시키는 타겟이 형성되고, 타겟과 일정거리 간격으로 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼안착부가 형성된 진공챔버와, 진공챔버에 형성되어, 반응가스를 주입하기 위한 반응가스주입관과, 타겟에 음극전압을 인가하고, 웨이퍼 안착부에 양극전압을 인가하기 위한 주전원인가부를 포함하여 이루어지는 반도체 제조장비의 스퍼터링 장치에 있어서, 진공챔버에서 타겟과 웨이퍼 안착부 사이에 반응가스에 운동에너지를 갖게 하기 위한 진동수단을 부가하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 고안에 따른 스퍼터링 장치를 설명한다.

제2도는 본 고안에 따른 스퍼터링 장치를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

본 고안에 스퍼터링 장치는 내부에 타겟물질을 발생시키는 타겟(23)이 형성되고, 타겟(23)과 일정거리 간격으로 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼안착부(21)가 형성된 진공챔버(20)와, 진공챔버(20)에 형성되어, 반응가스를 주입하기 위한 반응가스주입관(22)과, 타겟에 음극전압을 인가하고, 웨이퍼(21-1)에 양극전압을 인가하기 위한 주전원인가부(24)와, 진공챔버(20)에서 타겟(24)과 웨이퍼 안착부(21)의 사이에 위치하여, 반응가스에 운동에너지를 주기 위한 진동수단으로 이루어지는데, 이때 진동수단으로는 타겟(23)과 웨이퍼 안착부(21)의 사이의 진공챔버(20)에 형성된 진동체(25)와, 진공챔버(20)의 외부에 형성되어, 진동체(25)에 전압을 인가하는 보조전원인가부(27)와, 보조전원인가부(27)와 진동체(25) 사이에 형성되어, 보조전원인가부(27)에서 진동체(25)에 인가되는 전압의 크기를 조절하기 위한 가변저항기(26)를 포함하여 이루어진다.

본 고안의 스퍼터링 장치의 동작을 제2도를 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.

반응가스공급관(22)을 통하여 챔버(20) 내로 공급된 중성의 아르곤가스는 전원이 인가되지 않은 상태에 일 때, 먼저 보조전압인가부(27)에 전압을 인가하여 챔버(20)에 형성된 진동체(25)를 구동시킨다. 상기 진동체(25)의 진동에너지가 아르곤 가스에 운동에너지를 가지게 한다.

주전원인가부(24)의 전원을 온시켰을 때, 타겟(23)에서 전자가 웨이퍼 방향으로 이동하여 운동에너지를 가지는 중성의 아르곤 가스와 충돌하게 되고, 이때 이온화된 아르곤 이온은 마이너스극인 타겟(23)과 충돌한다.

즉, 아르곤가스가 이온화되기 전에 미리 운동에너지를 가지게 하여 아르곤가스의 이온화율을 증가시키며, 이온화율이 증가에 의한 더 많은 수의 아르곤 이온이 타겟(23)에 충돌하게 되어 충돌하는 횟수가 늘어남에 따라 타겟물질이 웨이퍼(21-1)에 증착되는 속도가 증가되고 웨이퍼(21-1) 내에 형성된 콘택에서의 스텝 커버리지도 개선된다.

그리고 타겟물질의 웨이퍼에 증착속도에 따라, 가변저항기(26)로 진동체(25)에 공급되는 전압을 제어하여 진동체(25)의 진동주파수를 제어한다.

따라서 본 고안에 따른 스퍼터링 장치에서는 챔버에 진동에너지를 발생시켜, 타겟물질이 웨이퍼에 증착되는 속도를 증대시키며, 웨이퍼내의 콘택에서의 스텝 커버리지를 개선하여 생산성이 향상되는 잇점을 갖는다.

Claims (3)

1. 내부에 타겟물질을 형성시키는 타겟이 형성되고, 상기 타겟과 일정거리 간격으로 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼안착부가 형성된 진공챔버와, 상기 진공챔버에 형성되어, 반응가스를 주입하기 위한 반응가스주입관과, 상기 타겟에 음극전압을 인가하고, 웨이퍼 안착부에 양극전압을 인가하기 위한 주전원인가부를 포함하여 이루어지는 스퍼터링 장치에 있어서, 상기 진공챔버에서 상기 타겟과 상기 웨이퍼 안착부의 사이에 반응가스에 운동에너지를 증가시키기 위한 진동수단을 부가하여 타겟물질이 웨이퍼상에 증착되는 속도를 증대시키는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 진동수단은, 상기 진공챔버에 설치되어, 상기 타겟과 상기 웨이퍼 안착부의 사이에 형성된 진동체와, 상기 진공챔버 외부에 설치되어, 상기 진동체에 전압을 인가하는 보조전원인가부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 진공수단의 보조전원인가부와 진동체 사이에 형성되어, 보조전원인가부에서 진동체에 인가되는 전압의 크기를 조절하기 위한 가변저항기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.