KR200205842Y1

KR200205842Y1 - 스퍼터링장치

Info

Publication number: KR200205842Y1
Application number: KR2019970042171U
Authority: KR
Inventors: 장정웅
Original assignee: 장정수; 에이스하이텍주식회사
Priority date: 1997-12-29
Filing date: 1997-12-29
Publication date: 2000-12-01
Also published as: KR19990029506U

Abstract

고온으로 가열된 금속타켓으로부터 비산되는 금속입자를 대상물에 한정되도록 집속하기 위하여 금속타켓과 대상물 사이에 설치된 금속입자 집속수단을 구비하는 스퍼터링 장치에 있어서, 금속입자 집속수단의 표면에는, 용융상태의 금속의 입자군을 뿜어서 형성시키는 적층피막층이 마련되어 금속타켓으로부터 비산되는 금속입자를 흡착할 수 있으며, 금속입자 집속수단의 재질이 스테인레스인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치가 개시되어 있다.

Description

스퍼터링 장치{Sputtering system}

본 고안은 스퍼터링 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 고온으로 가열된 금속타켓으로부터 비산되는 금속입자를 대상물에 한정되게 집속시키기 위한 금속입자 집속수단을 구비하는 스퍼터링 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 스퍼터링 장치는 반도체 제조공정중 웨이퍼나 LCD 패널과 같은 대상물의 표면에 소정의 금속을 증착하기 위하여 사용되는 장치이다.

도 1은 종래의 스퍼터링 장치에 채용된 금속입자 집속수단의 측면도이다. 도시한 바와 같이, 스퍼터링 장치는, 진공이 형성되는 챔버(10)와, 그 챔버(10) 내부에 설치되며 금속타켓(14)이 금속입자를 발생하도록 가열시키기 위한 히터(12)와, 금속입자가 증착되는 대상물(16)이 올려지는 지지대(18)를 포함한다. 이때, 금속타켓(14)과 대상물(16) 사이에는 금속타켓으로부터 비산되는 금속입자가 대상물(16)로 한정되도록 집속시키기 위한 금속입자 집속수단(20)이 설치된다.

상기 금속입자 집속수단(20)에는 입사되는 금속입자를 대상물(16)로 직진시키거나, 또는 대상물(16) 외부로 금속입자가 진행되지 않도록 하기 위기 위하여 금속입자의 운동행로를 가이드하기 위한 다수의 가이드공(21)이 형성되어 있다. 금속입자 집속수단(20)의 표면에는 공지의 비드 블러스트 처리에 의해 형성된 흡착부(22)가 마련되어 있고, 흡착부(22)는 대상물(16)로 진행되지 않는 금속입자를 흡착한다. 일반적으로 이러한 금속입자 집속수단(20)은 알루미늄으로 만들어진다.

이와 같은 스퍼터링 장치에 있어서, 히터(12)가 금속타켓(14)을 가열시킴에 따라 금속타켓(14)에서 금속입자가 튀어나온다. 실질적으로 웨이퍼나 LCD 패널과 같은 대상물(16)에 촘촘히 식각된 금속패턴이 형성되어 있으므로, 금속패턴 사이의 간격을 유지하기 위하여 대상물에 금속입자가 수직으로 입사되어야 한다.

이러한 이유로, 수직하게 비산되지 않는 금속입자는 대상물(16)로 입사되지 않도록 하여야 하는데, 이를 위하여 금속입자 집속수단(20)이 채용되는 것이다. 대상물에 수직으로 입사되지 않는 금속입자는 금속입자 집속수단(20)의 표면에 형성된 흡착부(22)에 흡착된다.

그러나, 상기와 같은 금속입자 집속수단의 흡착부에 과도한 양의 금속입자가 흡착되는 경우, 비드 블러스트 처리하여 된 흡착부는 금속입자를 흡착부로부터 잘 분리되지 않게 하나 반면에 흡착력이 약하여, 증착공정중에 금속입자들은 불순물이 되어 대상물에 묻게 될 수 도 있다. 그러면, 대상물에 형성된 금속패턴은 쇼트가 되고 심한 경우 제조된 대상물을 폐기하는 경우도 있다.

또한, 흡착부에 과도한 양의 금속입자가 흡착되면 더 이상 금속입자가 흡착되지 않으므로, 적절한 때에 흡착부의 금속입자를 제거하여야 한다. 금속입자를 제거하기 위하여 화공약품을 이용한 클리닝 공정을 수행하는데, 이러한 클리닝 공정에서 금속입자 집속수단 자체에 식각 작용이 일어나서 올바른 기능을 할 수 없게 된다. 따라서, 클리닝 회수가 제한되고 결국 재사용하기가 어렵게 된다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 표면에 용사처리를 하여 표면에 금속입자가 잘 흡착되도록 하고, 클리닝 공정에서 식각되지 않아 재사용 회수를 늘릴 수 있는 금속입자 집속장치를 구비한 스퍼터링 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래의 스퍼터링 장치에 채용된 금속입자 집속수단의 측면도,

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 스퍼터링 장치에 채용된 금속입자 집속수단의 측면도,

도 3은 도 2의 금속입자 집속수단의 사시도,

도 4는 도 2의 금속입자 집속수단을 발췌하여 도시한 측면도,

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 스퍼터링 장치에 채용된 금속입자 집속수단의 측면도,

도 6은 도 5의 금속입자 집속수단의 사시도,

도 7은 종래 스퍼터링 장치에 채용된 금속입자 집속수단과 본 발명의 스퍼터링 장치에 채용된 금속입자 집속수단를 비교하는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110, 210 ... 챔버 114, 214 ... 금속타켓

112, 212 ... 히터 116 ... 웨이퍼

118, 218 ... 지지대 120, 220 ... 금속입자 집속수단

121 ... 가이드공 122, 222 ... 적층피막층

216 ... LCD 패널

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따른 스퍼터링 장치는, 고온으로 가열된 금속타켓(114)(214)으로부터 비산되는 금속입자를 대상물에 한정되도록 집속하기 위하여 상기 금속타켓과 상기 대상물 사이에 설치된 금속입자 집속수단을 구비하는 스퍼터링 장치에 있어서, 상기 금속입자 집속수단(120)(220)의 재질은 화학약품에 대해 내식성이 우수한 스테인레스 스틸로 되어 있고, 그 표면에는 금속의 입자군으로 이루어진 적층피막층(122)(222)이 마련되어 있는 것을 특징으로 합니다.

여기서, 상기 적층피막층의 재질은, 상기 금속입자를 용이하게 흡착할 수 있도록 알루미늄으로 된다.

상기 금속입자 집속수단은 상기 금속입자를 상기 대상물에 수직방향으로 직진하도록 가이드하는 다수의 구멍이 형성된 콜리메이터인 것이 바람직하다. 그러나, 상기 금속입자 집속수단에 상기 금속입자를 상기 대상물에만 한정되게 진행하도록 상기 대상물의 면적에 대응하는 크기의 관통부를 형성할 수도 있다.

이하, 본 고안에 따른 스퍼터링 장치의 제1실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 스퍼터링 장치에 채용된 금속입자 집속수단의 측면도이고, 도 3은 도 2의 금속입자 집속수단의 사시도이며, 도 4는 도 2의 금속입자 집속수단의 확대 측면도이다.

도시한 바와 같이, 스퍼터링 장치는, 진공이 형성되는 챔버(110)와, 그 챔버(110) 내부에 설치되며 금속타켓(114)이 금속입자를 발생하도록 가열시키기 위한 히터(112)와, 금속입자가 증착되는 대상물인 웨이퍼(116)가 올려지는 지지대(118)를 포함한다. 이때, 금속타켓(114)과 웨이퍼(116) 사이에는 금속타켓으로부터 비산되는 금속입자가 웨이퍼로 수직으로 집속시키기 위한 금속입자 집속수단(120)이 설치된다.

상기 금속입자 집속수단(120)은 도 3에 도시한 바와 같이, 입사되는 금속입자를 웨이퍼(116)로 수직방향으로 직진하도록 금속입자의 운동행로를 가이드하기 위한 다수의 가이드공(121)이 형성된 콜리메이터이다. 금속입자 집속수단(120)의 표면 및 내주면에는 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 용융상태의 알루미늄의 입자군을 뿜어내는 용사 처리에 의해 형성된 적층피막층(122)이 마련되어 있다. 상기 적층피막층(122)은 웨이퍼(116)로 수직으로 진행되지 않는 금속입자를 흡착한다. 이러한, 금속입자 집속수단(120)의 재질로는 화학약품에 대해 내식성이 우수한 스테인레스 스틸인 것이 바람직하다.

이와 같은 스퍼터링 장치에 있어서, 히터(112)가 금속타켓(114)을 가열시킴에 따라 금속타켓(114)에서 금속입자가 튀어나온다. 실질적으로 웨이퍼(116)에는 촘촘히 식각된 패턴이 형성되어 있으며, 특히 64 Mbyte 이상의 고집적 반도체 소자를 제조할 때 사용하는 웨이퍼의 금속패턴(미도시) 사이의 간격은 수㎛ 정도로 매우 작다. 따라서, 금속패턴 사이의 간격을 유지하기 위하여 웨이퍼(116)에 금속입자가 수직으로 입사되어야 한다. 이러한 이유로, 수직으로 비산되지 않는 금속입자가 웨이퍼(116)로 입사되지 않도록 하여야 하는데, 이를 위하여 금속입자 집속수단(120)이 채용되는 것이다. 웨이퍼(116)에 수직으로 입사되지 않는 금속입자는 금속입자 집속수단(120)의 표면 및 가이드공 내주면에 마련된 적층피막층(122)으로 흡착된다. 이때, 웨이퍼(116)에 거의 수직으로 입사되는 금속입자는 가이드공(121)에 가이드되어 거의 수직하게 웨이퍼로 진행하여 증착된다.

다음, 본 고안에 따른 스퍼터링 장치의 제2실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 스퍼터링 장치에 채용된 금속입자 집속수단의 측면도이고, 도 6은 도 5의 금속입자 집속수단의 사시도이다. 도시한 바와 같이, 스퍼터링 장치는, 진공이 형성되는 챔버(210)와, 그 챔버(110) 내부에 설치되며 금속타켓(214)이 금속입자를 발생하도록 가열시키기 위한 히터(212)와, 금속입자가 증착되는 대상물인 LCD 패널(216)이 올려지는 지지대(218)를 포함한다. 이때, 금속타켓(214)과 LCD 패널(116) 사이에는 금속타켓으로부터 비산되는 금속입자가 LCD 패널로 한정되도록 집속시키기 위한 금속입자 집속수단(220)이 설치된다.

상기 금속입자 집속수단(220)은 도 3에 도시한 바와 같이, 금속입자를 LCD 패널(216)에만 한정되게 집속시키도록 된 것으로서, 공지의 마스크(mask)와 쉴드(shield)로 구성되어 있다. 이러한 금속입자 집속수단(220)에는 LCD 패널(216)의 면적에 대응하는 크기의 관통부(220a)가 마련되어 있다. 금속입자 집속수단(220)의 표면에는 도 6에 도시한 바와 같이, 용융상태의 알루미늄의 입자군을 뿜어서 형성시키는 적층피막층(222)이 마련되어 있고, 이 적층피막층(222)은 LCD 패널(216)로 진행되지 않는 금속입자를 흡착한다. 이러한, 금속입자 집속수단(220)의 재질로는 화학약품에 대해 내식성이 우수한 스테인레스 스틸인 것이 바람직하다.

이와 같은 스퍼터링 장치에 있어서, 히터(212)가 금속타켓(214)을 가열시킴에 따라 금속타켓(214)에서 금속입자가 튀어나온다. 실질적으로 LCD 패널(216)에는 촘촘히 형성된 금속배선(미도시)이 형성되어 있으며, 이 금속배선 사이의 간격은 매우 좁다. 상기 금속타켓(214)으로부터 비산되는 금속입자는 대부분 LCD 패널(216)의 표면에 증착되지만, 큰 각도로 비산되는 금속입자는 LCD 패널(216)에서 벗어나게 되어 챔버(210)의 벽면에 증착될 수 있다. 챔버(210)의 벽면에 금속입자가 증착되면, 챔버(210) 내부의 고온의 분위기나 챔버 벽면의 열팽창에 의하여 금속입자가 불순물이 되어 챔버 벽면으로부터 분리되어 촘촘히 형성된 금속배선에 접촉될 수 도 있다. 그러면, 심한 경우에는 제조되는 LCD 패널을 폐기처분 해야할 때도 있으므로 챔버 벽면에 증착된 금속입자를 제거해야 한다. 그렇지만 실질적으로 챔버 벽면을 클리닝하는 것은 매우 어렵다. 이러한 문제점에 의거하여 금속입자 집속수단을 채용한 것이다. LCD 패널(216)에 입사되지 않는 금속입자는 금속입자 집속수단(220)의 표면에 형성된 적층피막층(222)으로 흡착되어 챔버 벽면으로 금속입자가 진행되지 않는다.

상기 제1실시예와 제2실시예서 사용된 금속입자 집속수단은 형상에 차이가 있지만, 그 표면에 알루미늄으로 된 적층피막층을 마련하고 그 재질이 스테인레스 스틸이라는 점에 공통적이 있다.

또한, 금속입자 집속수단의 재질을 기존의 알루미늄으로 하고 그 표면에 용사처리를 할 수도 있다. 이렇게 함으로써, 종래보다도 흡착도가 우수한 금속입자 집속수단을 구현할 수도 있다.

도 7은 종래 스퍼터링 장치에 채용된 금속입자 집속수단과 본 발명의 스퍼터링 장치에 채용된 금속입자 집속수단을 비교하는 도면이다. 도시한 바와 같이, 종래의 금속입자 집속수단(20)의 표면에는 비드 블라스터 처리되어 형성된 흡착층이 마련되어 있고, 본 발명의 금속입자 집속수단(120)의 표면에는 상술한 용사 처리에 의하여 형성된 적층피막층이 마련되어 있다. 일반적으로 용사 처리에 의하여 적층피막층을 만들면 도시한 바와 같이, 비드 블러스트 처리에 의해 형성되는 흡착층보다 표면적보다 크다. 따라서, 적층피막층의 실질적인 표면적은 흡착층의 표면적보다 더 커서 입사되는 금속입자를 더욱 많이 흡착할 수 있다. 또한, 용사 처리를 하면 그 특성상 비드 블러스트 처리에 의해 형성된 흡착층보다 금속입자의 흡착력이 우수하다. 따라서, 흡착된 금속입자가 불순물이 되어 분리되는 것을 상당히 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 금속입자 집속수단은 화공약품에 대해 내식성이 강한 스테인레스 스틸을 사용함으로서, 적층피막층을 제거하는 클리닝 공정에서 금속입자 집속수단을 식각하는 식각 작용이 일어나지 않는다. 따라서, 금속입자가 과도하게 흡착된 적층피막층을 클리닝하고 다시 용사 처리에 의해 적층피막층을 형성하는 것에 의해 금속입자 집속수단을 반영구적으로 재사용할 수 있다. 본 고안에서는 웨이퍼나 LCD 패널을 증착하기 위한 공정에서 금속입자 집속수단을 사용하였지만. 기타 금속막 형성 스퍼터링이 필요한 분야에서도 사용할 수 있음은 물론이다.

본 고안은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 고안의 스퍼터링 장치는, 그 표면에 용사 처리에 의해 형성된 적층피막층이 마련되고, 재질이 스테인레스 스틸로 된 금속입자 집속수단을 채용함으로서 금속입자가 과다하게 흡착된 적층피막층을 제거하기 위한 클리닝 공정을 거치더라도 금속입자 집속수단이 스테인레스 스틸로 되어 있어 식각되지 않게 된다. 따라서, 클리닝 공정후 표면에 다시 용사 처리를 통하여 적층피막층을 형성하여 반영구적으로 재사용이 가능하다.

또한, 용사처리를 함으로써 금속입자가 입사되는 표면적을 늘릴 수 있으므로 흡착효율을 높일 수 있다는 효과가 있다.

Claims

고온으로 가열된 금속타켓(114)(214)으로부터 비산되는 금속입자를 대상물에 한정되도록 집속하기 위하여 상기 금속타켓과 상기 대상물 사이에 설치된 금속입자 집속수단을 구비하는 스퍼터링 장치에 있어서,

상기 금속입자 집속수단(120)(220)의 재질은 화학약품에 대해 내식성이 우수한 스테인레스 스틸로 되어 있고, 그 표면에는 금속의 입자군으로 이루어진 적층피막층(122)(222)이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제1항에 있어서, 상기 적층피막층의 재질은,

상기 금속입자를 용이하게 흡착할 수 있도록 알루미늄으로 된 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제1항에 있어서, 상기 금속입자 집속수단(120)은,

상기 금속입자를 상기 대상물에 수직방향으로 직진하도록 가이드하는 다수의 가이드공(121)이 형성된 콜리메이터인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치
제1항에 있어서,

상기 금속입자 집속수단(220)은, 상기 금속입자를 상기 대상물에만 한정되게 진행하도록 상기 대상물의 면적에 대응하는 크기의 관통부(220a)가 형성된 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.