KR200211722Y1 - 반도체 소자의 스퍼터 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 IMP(Ion Metal Plasma)공정에서 막(film)의 균일도를 높이기 위한 반도체 소자의 스퍼터링 장치에 관한 것으로, 스퍼터링 공정에서 타겟이 되는 캐소드와;웨이퍼가 안착되는 애노드 그리고; 원주 방향을 따라 일부분이 절개되며 일정 높이를 갖는 원통 코일부와, 상기 원통 코일부의 내주면상에 상기 원통 코일부의 면적을 n등분하도록 설치되는 판형 코일부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 소자의 스퍼터 장치

본 고안은 반도체 소자의 제조 장치에 관한 것으로, 특히 IMP(Ion Metal Plasma)공정에서 막(film)의 균일도를 높이기 위한 반도체 소자의 스퍼터링 장치에 관한 것이다.

IMP 공정은 마그네트론 스퍼터링(Magnetron Sputtering)에서의 스텝커버리지 불량의 문제를 해결하기 위하여 적용되는 기술이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술의 반도체 소자의 스퍼티링 장치에 관하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 기술의 스탠다드 PVD 장치의 개략적인 구성도이고, 도 2는 종래 기술의 IMP PVD 장치의 구성도이다.

먼저, 스탠다드 PVD(Plasma Vapour Deposition) 스퍼터링 장치의 구성은 다음과 같다.

공정 진행중에 플라즈마가 타겟(1) 근처에 존재한다. 이 플라즈마는 스퍼터링 공정중에 타겟으로 부터 방출되는 이차 전자들에 의해 유지된다.

이차 전자들은 회전하는 마그네트에 의해서 형성되는 자장(Magnet Field)에 의해서 포획되면서 플라즈마를 만드나 아주 작은영역이다.

타겟(1) 물질은 플라즈마 방전에 의해 웨이퍼(3)상에 증착된다.

그리고 타겟(1)층이 구성되는 상부에는 쉴드가 구성된다.

타겟(1)을 떠난 모든 전자가 이온화된 플라즈마 방전에 기여하는 것은 아니다.

낭비된 전자는 반응실 내에서 방사를 일으키거나 타겟(1)을 가열한다.

IMP PVD 스퍼터링 시스템은 타겟의 후면,측면에도 자석을 설치해서 이러한 전자들이 제거되도록한 것이다.

도 2는 IMP PVD 장비를 나타낸 것으로 스탠다드 PVD 장치와는 달리 IMP 플라즈마는 쉴드(shield) 사이의 전 영역을 채운다.

유도 커플링(Inductive coupling)이 대부분의 금속 자계(Metal flux)를 이온화시키는데 충분한 플라즈마를 만든다.

보통, 플라즈마 밀도(n)는 10¹¹cm^-3〈 n 〈 10¹²cm^-3이다.

유도 커플링은 플라즈마에 전류를 유도시키기위하여 코일에 흐르는 전류의 자장(magnetic field)을 이용하고 결과적으로 금속 자계를 이온화시키는데 충분한 파워가 RF 발생기에서 플라즈마로 전달되는 것이다.

이는 트랜스포머(Transformer)의 동작 원리와 비슷한 것으로 트랜스포머의 1차 코일의 역할을 하는 것이 RF 코일이고 트랜스포머의 2차 코일과 같은 역할을 하는 것이 플라즈마이다.

타겟(1) 물질이 플라즈마 방전에 의해 웨이퍼(3)상에 스퍼터링되어 웨이퍼(1)상에 물질층이 형성된다.

이와 같은 종래 기술의 스퍼터링 장치는 물질 증착시에 다음과 같은 특성을 갖는다.

도 3은 종래 기술의 스퍼터링 장치의 RF 코일 및 그를 이용한 증착시의 필름 적층 상태를 나타낸 구성도이다.

RF 코일(5)에 가까운 부분에서는 금속 자계가 충분한 플라즈마에 의해 이온화되어 중앙 부분보다 증착율이 떨어지는 현상이 일어날 수 있다.

즉, RF 코일(5)에 가까운 부분에서는 웨이퍼(3)상에 증착되는 물질층(4)의 두께가 중앙 부분보다 얇다.

이와 같은 종래 기술의 스퍼터링 장치에 있어서는 다음과 같은 문제가 있다.

RF 코일 형태가 밴드 모양으로 구성되어 있어 금속 자계가 균일하게 분포되지 않는다.

이는 스퍼터링 공정시에 필름의 두께가 불균일하게 증착되는 원인이된다.

즉, 종래 기술의 스퍼터 장치에 있어서는 증착시에 공급되는 RF 파워가 균일하지 못하여 증착되는 막의 두께가 불균일하게 되어 소자의 특성을 저하시키게 도니다.

본 고안은 이와 같은 종래 기술의 스퍼터링 장치의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, RF 코일 형태를 개선하여 IMP(Ion Metal Plasma)공정에서 막(film)의 균일도를 높일 수 있도록한 반도체 소자의 스퍼터링 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술의 스탠다드 PVD 장치의 개략적인 구성도

도 2는 종래 기술의 IMP PVD 장치의 구성도

도 3은 종래 기술의 스퍼터링 장치의 RF 코일 및 그를 이용한 증착시의 필름 적층 상태를 나타낸 구성도

도 4는 본 고안에 따른 RF 코일의 구성도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

41. 원통 코일부 42. 판형 코일부

43. 증착 물질층 44. 웨이퍼

막(film)의 균일도를 높일 수 있도록한 본 고안에 따른 반도체 소자의 스퍼터링 장치는 스퍼터링 공정에서 타겟이 되는 캐소드와;웨이퍼가 안착되는 애노드 그리고; 원주 방향을 따라 일부분이 절개되며 일정 높이를 갖는 원통 코일부와, 상기 원통 코일부의 내주면상에 상기 원통 코일부의 면적을 n등분하도록 설치되는 판형 코일부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 고안에 따른 반도체 소자의 스퍼터링 장치에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 종래 기술의 스퍼터링 장치의 RF 코일 및 그를 이용한 증착시의 필름 적층 상태를 나타낸 구성도이다.

본 고안은 스퍼터 장치에서 RF 파워를 공급하는 RF 코일의 구성을 다음과 같이 형태를 달리하여 구성한 것이다.

원주 방향을 따라 일부분이 절개되며 일정 높이를 갖는 원통 코일부(41)와, 상기 원통 코일부(41)의 내주면상에 상기 원통 코일부(41)의 면적을 n등분하도록 설치되는 판형 코일부(42)로 구성된다.

본 고안의 실시예에서 n은 3이다.

즉, 어느 한부분에서 분리된 원통형으로 이루어져 분리된 부분의 끝단이 각각 Rf 파워 공급 단자에 연결되는 원통 코일부(41)와, 상기 원통 코일부(41)를 3등분한 그의 내측면에 각각 그에 동일한 너비로 연속으로 접하여 원통 코일부(41)의 중앙부에서 한점으로 만나는 3개의 판형 코일부(42)를 포함하여 구성된다.

본 고안에 따른 스퍼터링 장치는 스퍼터링 공정에서 타겟이 되는 캐소드와,웨이퍼가 안착되는 애노드 그리고 상기의 구조를 갖는 Rf코일을 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 스퍼터링 장치는 Rf 코일의 중앙부에도 코일을 구성하여 타겟에서 스퍼터링되는 금속 자계를 이온화시키는데 필요한 힘이 코일의 중앙부까지 분포하여 스퍼터링에 의한 증착시에 증착 물질층(43)이 웨이퍼(44)상에 균일한 두께로 증착된다.

이와 같은 본 고안에 따른 반도체 소자의 스퍼터 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

Rf 코일의 중앙부에도 코일을 구성하여 타겟에서 스퍼터링되는 금속 자계를 이온화시키는데 필요한 힘이 코일의 중앙부까지 분포하여 스퍼터링에 의한 증착시에 증착 물질층이 균일한 두께로 증착되도록하여 소자의 특성 향상 및 수율 향상 효과가 있다.

Claims (1)

1. 반도체 소자의 스퍼터에 있어서,

   스퍼터링 공정에서 타겟이 되는 캐소드와;

   웨이퍼가 안착되는 애노드 그리고;

   원주 방향을 따라 일부분이 절개되며 일정 높이를 갖는 원통 코일부와, 상기 원통 코일부의 내주면상에 상기 원통 코일부의 면적을 n등분하도록 설치되는 판형 코일부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 스퍼터 장치.