KR20030013781A

KR20030013781A - Sputtering apparatus for manufacturing semiconductor

Info

Publication number: KR20030013781A
Application number: KR1020010047965A
Authority: KR
Inventors: 황규혁
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2001-08-09
Filing date: 2001-08-09
Publication date: 2003-02-15

Abstract

PURPOSE: A sputtering apparatus for fabricating a semiconductor is provided to extend a lifetime and a replacement interval of a target plate by increasing a target attached to a baking plate by a predetermined thickness. CONSTITUTION: The sputtering apparatus has a target plate confronting a wafer at the upper portion of a process chamber. The target(20) attached to the baking plate(10) of the target plate is 0.5 inch in thickness and the proper amount of a used target is 85-90 percent of the thickness of the target. The target is an aluminum material or titanium material.

Description

Sputtering apparatus for manufacturing semiconductor

본 발명은 반도체 제조용 스퍼터링 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배킹 플레이트(backing plate)에 일체로 부착되는 타겟(target)의 두께를 개선하여 타겟의 일회 사용 주기를 연장시키므로서 교체 주기를 연장되도록 하는 동시에 반도체 생산성이 향상되도록 하는 반도체 제조용 스퍼터링 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sputtering apparatus for manufacturing a semiconductor, and more particularly, to improve the thickness of a target integrally attached to a backing plate so as to extend the replacement cycle while extending the single use cycle of the target. At the same time, the present invention relates to a sputtering device for manufacturing a semiconductor to improve semiconductor productivity.

일반적으로 반도체 제조에 사용되는 스퍼터링(Sputtering) 장치는 양단에 고전압이 인가된 진공 용기내에 비활성기체(주로 아르곤)를 주입시켜서 플라즈마상태를 만들면 이 비활성기체의 이온이 높은 운동 에너지를 갖게 되므로 이러한 이온들을 타겟(Target)에 충돌시켜서 튕겨나온 타겟의 알갱이가 웨이퍼상에 증착되도록 하는 설비이다.In general, the sputtering apparatus used in semiconductor manufacturing injects an inert gas (mainly argon) into a vacuum container where high voltage is applied at both ends thereof to create a plasma state. It is a facility that allows particles of a target to be thrown out by colliding with a target to be deposited on a wafer.

이러한 스퍼터링 장치는 웨이퍼에 금속박막을 균일하게 형성시킬 수가 있는 장점이 있어 일반적인 금속막 형성공정에서 주로 사용되고 있다.Such a sputtering apparatus has a merit of uniformly forming a metal thin film on a wafer, and thus is mainly used in a general metal film forming process.

도 1은 통상적인 반도체 제조용 스퍼터링 장치의 타겟 플레이트를 도시한 것이다.1 illustrates a target plate of a conventional sputtering apparatus for semiconductor manufacturing.

도시된 바와같이 종래의 반도체 제조에 사용되는 스퍼터링 장치의 타겟 플레이트는 일면에 냉각수(3)가 흐르는 배킹 플레이트(1)와, 배킹 플레이트(1)의 다른 일면에 일체로 부착되어 웨이퍼에의 금속박막의 재료가 되는 타겟(2)으로 구성된다.As shown, the target plate of the sputtering apparatus used in the conventional semiconductor fabrication is integrally attached to the backing plate 1 through which the coolant 3 flows on one surface and the other surface of the backing plate 1, and to the metal thin film on the wafer. It consists of the target 2 used as a material of.

배킹 플레이트(1)는 대개 열전도율과 전도성이 좋은 구리(Cu)를 사용하며, 이 배킹 플레이트(1)의 상측면에는 냉각수(3)가 유동할 수 있도록 하는 유동홈(1a)이 형성되고, 하측면에는 타겟(2)이 견고하게 부착된다.The backing plate 1 generally uses copper (Cu) having good thermal conductivity and conductivity, and a flow groove 1a is formed on the upper side of the backing plate 1 to allow the coolant 3 to flow thereon. The target 2 is firmly attached to the side.

따라서 타겟 플레이트는 공정 챔버의 내부에서 웨이퍼가 안착되는 척의 상부에 구비되면서 DC 파워의 인가시 플라즈마상태가 되는 비활성기체의 이온들이 웨이퍼와 상측에서 대향되게 구비되는 타겟(2)에 충돌함에 의해 이 타겟(2)으로부터 튕겨나오게 되는 타겟의 알갱이들이 웨이퍼상에 증착되도록 하는 것이다.Therefore, the target plate is provided on the upper part of the chuck on which the wafer is seated in the process chamber, and the target ions collide with the target 2 provided with the ions of the inert gas, which are in a plasma state when the DC power is applied. The particles of the target to be thrown from (2) are to be deposited on the wafer.

이때 배킹 플레이트(1)는 플라즈마 상태의 이온이 타겟(2)과 충돌하면서 발생하게 되는 고온의 열에너지를 냉각시키게 된다.At this time, the backing plate 1 cools high temperature thermal energy generated when the ions in the plasma state collide with the target 2.

한편 반도체 제조를 위한 스퍼터링에서 타겟으로서 주로 사용되는 것이 알루미늄(Al) 타겟과 티타늄(Ti) 타겟이다.Meanwhile, aluminum (Al) and titanium (Ti) targets are mainly used as targets in sputtering for semiconductor manufacturing.

그러나 타겟 플레이트의 배킹 플레이트에 부착되는 타겟은 현재 그 두께가 0.35인치를 주로 사용하고 있어 일회 사용 주기가 대단히 짧다.However, the target attached to the backing plate of the target plate currently has a thickness of 0.35 inches mainly, so the single-use cycle is very short.

이때의 타겟 사용량(kwh)은 1000kwh 정도이다.The target usage amount kwh at this time is about 1000 kwh.

이렇게 일회의 사용 주기가 짧아지게 되면 결과적으로 교체 시기가 빨라지면서 잦은 교체를 해야 할 뿐만 아니라 이러한 타겟 플레이트의 교체시에는 일단 공정 수행을 중지시켜야만 하므로 공정 수행이 대단히 지연되는 문제가 있다.If the one-time use cycle is shortened as a result, the replacement time is faster and the frequent replacement is required, and the replacement of such a target plate has to be stopped once the process is performed.

또한 이러한 사용 주기 및 교체 시기가 짧아져 공정이 지연되면 결과적으로 반도체 제조의 생산성이 악화되는 문제를 초래한다.In addition, the shorter the use cycle and the replacement time, the more delayed the process, resulting in a problem that the productivity of semiconductor manufacturing deteriorate.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 배킹 플레이트에 부착되는 타겟을 소정의 두께만큼 증가시켜 일회 사용 주기를 연장하므로서 공정 수행 효율 및 반도체 생산성이 향상되도록 하는 것이다.Therefore, the present invention has been invented to solve the above-mentioned problems of the prior art, an object of the present invention is to increase the target attached to the backing plate by a predetermined thickness to extend the one-time use cycle to improve the process performance efficiency and semiconductor productivity To make it possible.

도 1은 통상의 타겟 플레이트를 도시한 측단면도,1 is a side cross-sectional view showing a conventional target plate,

도 2는 본 발명의 타겟 플레이트를 도시한 측단면도.Figure 2 is a side cross-sectional view showing a target plate of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10 : 배킹 플레이트 20 : 타겟10: backing plate 20: target

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 공정 챔버의 상측에서 웨이퍼에 대향하여 타겟 플레이트를 구비하는 반도체 제조용 스퍼터링 장치에 있어서, 상기 타겟 플레이트의 배킹 플레이트에 부착되는 타겟의 두께를 0.5인치로 하고, 적정 사용량을 두께의 85~90%로 설정되도록 하는 것이다.In order to achieve the above object, the present invention provides a sputtering apparatus for manufacturing a semiconductor having a target plate facing a wafer at an upper side of a process chamber, wherein a thickness of a target attached to a backing plate of the target plate is 0.5 inch, and is appropriate. The usage amount is set to 85 to 90% of the thickness.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the preferred embodiment of the present invention will be described in detail.

본 발명에서 공정 챔버의 내부에 웨이퍼가 안치되는 척의 상부로 서로 마주보고 타겟 플레이트가 구비되고, 이 타겟 플레이트는 상측의 배킹 플레이트(10)와 하측의 타겟(20)이 견고하게 부착되는 구성은 종전과 대동소이하다.In the present invention, a target plate is provided to face each other to the upper portion of the chuck in which the wafer is placed in the process chamber, and the target plate has a configuration in which the upper backing plate 10 and the lower target 20 are firmly attached. Is almost the same as

이때의 배킹 플레이트(10)는 Cu를 주재질로서 이루어지고, 타겟(20)은 알루미늄 또는 티타늄으로서 이루어진다.At this time, the backing plate 10 is made of Cu as a main material, and the target 20 is made of aluminum or titanium.

이같은 구성에서 본 발명은 배킹 플레이트(10)의 저면으로 부착되는 타겟(20)을 도 2에서와 같이 종전의 0.35인치보다 두꺼운 0.5인치로서 형성되도록 하고, 이러한 타겟(20)의 공정 수행시 적정 사용량은 두께의 85~90%가 되도록 하는데 가장 두드러진 특징이 있다.In this configuration, the present invention allows the target 20 attached to the bottom of the backing plate 10 to be formed as 0.5 inches thicker than 0.35 inches, as shown in FIG. The most noticeable feature is that it is 85 to 90% of the thickness.

그리고 본 발명의 구성에서 DC 파워는 최고 25kw의 조건에서도 안정적이다.And the DC power in the configuration of the present invention is stable even under the conditions of up to 25kw.

한편 타겟(20)의 최적의 사용량은 두께의 85%로 설정되도록 하는 것이 가장 바람직하다.On the other hand, it is most preferable that the optimal amount of the target 20 be set to 85% of the thickness.

이와 같은 구성의 본 발명에 따른 작용 및 효과에 대해서 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation and effects according to the present invention of such a configuration as follows.

전술한 바와같이 본 발명은 배킹 플레이트(10)에 0.5인치의 두께를 갖는 타겟(20)이 부착되도록 하는 것이다.As described above, the present invention allows the target 20 having a thickness of 0.5 inches to be attached to the backing plate 10.

그리고 공정 수행시 DC 파워는 최소 18kw에서 최고 25kw가 인가되도록 하고,공정 수행에 의한 타겟(20)의 사용량은 최초 두께의 85~90%가 되도록 하되 가장 이상적으로는 85%가 되도록 하는 것이다.In addition, DC power is applied at a minimum of 18 kw to 25 kw during the process, and the target 20 used by the process is to be 85 to 90% of the initial thickness, but ideally to be 85%.

즉 상기한 조건에서 공정을 수행하게 되면 타겟(20)은 사용량이 1400kwh까지 이르게 되므로 종전의 0.35인치 타겟(20)에 의한 사용량이 1000kwh에 이르게 될 때보다 약 40%의 사용량 증가를 기대할 수가 있다.In other words, when the process is performed under the above conditions, the target 20 reaches up to 1400 kwh, so that the usage of the target 20 can be expected to increase by about 40% compared to when the usage by the 0.35 inch target 20 reaches 1000 kwh.

특히 이처럼 적정 사용량을 미리 설정토록 하는 것은 지나치게 타겟(20)을 사용시 타겟(20)의 사용이 소진되고 나면 플라즈마 상태의 이온이 그 상측의 배킹 플레이트(10)에 충돌하게 되면서 다량의 파티클을 생성할 수가 있고, 본래 필요로 하는 재질의 금속막에 이물질이 포함되므로서 성능이 변하게 되는 사례를 방지할 수가 있기 때문이다.In particular, setting the proper amount of use in advance may cause a large amount of particles to be generated as the ions in the plasma state collide with the upper backing plate 10 after the use of the target 20 is exhausted when the target 20 is used. This is because the foreign matter is contained in the metal film of the material which is originally required, thereby preventing the case where the performance is changed.

이렇게 타겟(20)의 두께를 종전보다 증가시키게 되면 우선 공정 수행을 위해 적용한 타겟(20)의 사용 주기가 대단히 연장될 수가 있게 된다.In this way, if the thickness of the target 20 is increased than before, the use cycle of the target 20 applied for performing the process may be greatly extended.

타겟(20)의 사용 주기가 연장되도록 하면 결국 타겟(20)을 교체하는 주기가 연장되면서 공정 수행을 일시 정지시키는 사례가 그만큼 줄어들게 된다.When the use period of the target 20 is extended, the period of replacing the target 20 is eventually extended, thereby reducing the number of cases in which the process is suspended.

즉 타겟(20)의 교체는 타겟 플레이트의 교체를 의미하게 되나 이 타겟 플레이트를 교체하면서 정상적으로 가동되기 까지는 대략 10시간이 소요되고, 따라서 교체 시기가 짧게 되면 시간적 손실이 대단히 심각해지면서 반도체의 생산성에 막대한 영향을 미치게 된다.In other words, the replacement of the target 20 means the replacement of the target plate, but it takes about 10 hours to operate normally while replacing the target plate. Therefore, when the replacement time is short, the time loss becomes very serious and enormously affects the productivity of the semiconductor. Will be affected.

그러므로 단순히 타겟 플레이트의 타겟(20) 두께를 증가시켜 형성하게 되면 이러한 타겟 플레이트의 잦은 교체를 방지할 수가 있게 되는 반면 지나치게 두께를증가시키게 되면 공정 조건의 대폭적인 변경과 효능에 문제가 있게 된다.Therefore, by simply increasing the thickness of the target plate 20 of the target plate to prevent the frequent replacement of such a target plate, while excessively increasing the thickness, there is a problem in the drastic change of process conditions and efficacy.

따라서 타겟(20)의 두께는 적정한 두께로서 형성되도록 하는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable that the thickness of the target 20 be formed as an appropriate thickness.

그리고 본 발명에서의 타겟(20)은 종전과 마찬가지로 알루미늄 또는 티타늄 재질에 동일하게 적용할 수가 있다.And the target 20 in the present invention can be similarly applied to aluminum or titanium material as before.

한편 상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다는 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다.On the other hand, while many matters have been described in detail in the above description, they should be construed as illustrative of preferred embodiments rather than to limit the scope of the invention.

따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be defined by the described embodiments, but should be determined by the technical spirit described in the claims.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 타겟(20) 플레이트에서 타겟(20)의 두께가 0.5인치로 증가되게 하면서 플라즈마가 배킹 플레이트(10)에 직접적으로 충돌되지 않도록 하는 일정 범위로 사용량이 설정되게 하는 간단한 개선에 의하여 타겟(20) 플레이트의 사용 수명 및 교체 주기를 대폭적으로 연장시킬 수가 있게 된다.As described above, according to the present invention, the amount of the target 20 in the target 20 plate is increased to 0.5 inch while the amount of usage is set to a certain range so that the plasma does not directly collide with the backing plate 10. By the improvement, the service life and the replacement cycle of the target 20 plate can be greatly extended.

따라서 공정 수행 중 타겟(20) 플레이트의 잦은 교체에 따른 시간 손실을 축소시키게 되므로서 공정 효율 및 반도체 제조 생산성이 향상될 수 있도록 하는 매우 유용한 효과를 제공하게 된다.Therefore, the time loss caused by frequent replacement of the target 20 plate during the process is reduced, thereby providing a very useful effect to improve process efficiency and semiconductor manufacturing productivity.

Claims

A sputtering apparatus for semiconductor manufacturing, comprising a target plate facing a wafer at an upper side of a process chamber,

Sputtering apparatus for semiconductor manufacturing to make the thickness of the target (20) attached to the backing plate (10) of the target plate to 0.5 inches, and to set the appropriate amount to 85 to 90% of the thickness.

The sputtering apparatus of claim 1, wherein the target is made of aluminum.

The sputtering apparatus of claim 1, wherein the target is made of titanium.

The sputtering apparatus for semiconductor manufacturing according to claim 1, wherein the appropriate amount of the target (20) is 85% of the thickness.

The sputtering apparatus for semiconductor manufacturing according to claim 4, wherein the amount of the target (20) is used up to 1400 kwh.