KR20030044196A - 복수 자성체판을 가지는 스퍼터 장비 - Google Patents

Abstract

기판에 박막을 형성할 수 있는 스퍼터 장비가 개시된다. 본 장비는 공정 챔버 내에 웨이퍼가 놓이는 서셉터, 서셉터 위에 설치되는 타겟, 스퍼터링을 위해 유입되는 충돌 입자용 가스 공급 장치, 공정 챔버 내부에 고진공을 인가하기 위한 진공 장치를 구비하며, 타겟 위쪽에 자속 형성을 위해 설치되는 자성체판이 복수 개 설치되는 것을 특징으로 한다. 각 자성체판은 회전되도록 설치하는 것이 바람직하다.

Description

복수 자성체판을 가지는 스퍼터 장비{Sputter having plural magnet plate}

본 발명은 스퍼터 장비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼에 적층되는 막을 균일하도록 하기 위한 스퍼터 장비에 관한 것이다.

반도체 장치 제조를 위해 많은 박막 형성이 필요하다. 이들 박막은 기존 막을 산소 혹은 질소 분위기에서 열처리하여 산화 또는 질화시키는 방법, 소오스 가스를 공급하고 공정 챔버 내에서 화학적 반응이 일어나도록 하여 그 결과물이 웨이퍼에 증착되도록 하는 CVD 방법, 전계에 의해 가속된 원소가 특정 물질로 이루어진타겟에 부딪혀 타겟에서 떨어진 물질들이 웨이퍼에 부착되도록 하는 스퍼터링 방법 등으로 형성할 수 있다.

도1은 기존의 알미늄 스퍼터 장비를 개념적으로 도시한 개략적 구성 단면도이다.

도1을 참조하면, 공정이 이루어지는 챔버(1)가 벽체(10)에 의해 외부와 구분된다. 챔버(1)에는 서셉터(20)가 구비되어 공정 중에 웨이퍼(30)가 놓인다. 웨이퍼(30) 위쪽에는 알미늄 등 물질로 이루어진 타겟(40)이 설치된다. 챔버 벽체(10) 일부에는 타겟(40)과 충돌시킬 아르곤 이온을 공급하기 위한 아르곤 이온 공급구(50)가 있다. 아르곤 이온이 챔버(1) 내로 공급되면 타겟(40)과 충돌할 수 있도록 타겟(40)에는 음전압을 인가 전원(60)이 연결된다. 챔버 벽체(10) 방향으로 타겟(40) 물질이 적층되지 않도록 통상 타겟(40)을 감싸는 쉴드(shield:70)가 설치된다. 챔버 벽체의 일부에는 챔버에 고진공을 인가하기 위한 진공 펌프와 이어지는 배기구(75)가 형성된다.

한편, 스퍼터 장비에는 외부에서 공급된 아르곤 이온이 타겟(40)에 충돌하는 효율을 높여주고, 타겟(40)의 여러 부분에 고르게 충돌할 수 있도록 타겟(40) 위쪽에 적절한 형태의 자기장을 형성시키는 자성체판(80)이 설치된다. 자성체판(80) 위쪽으로 타겟(40) 및 자성체판(80)을 제한하는 절연층 플레이트(90)가 공정 챔버(1) 위쪽에 놓인다. 자성체판(80)은 플레이트(90)를 통과하는 축(85)에 의해 위쪽의 도시되지 않은 모터와 연결되어 공정 중에 회전하게 된다.

도2는 도1의 자성체판(80)의 평면도이다. 원형 바탕판(81)에 하트 모양의 자석띠(83)가 설치되어 있다. 자석띠(83)는 원형 바탕판(81)의 중심에서 하트 모양의 아래 방향으로 치우쳐 있다. 자석띠(83)가 부착되어 이루어지는 자성체판(80)은 중앙의 축(미도시)을 중심으로 회전하면서 자기장을 변화시켜 전계에 의해 타겟으로 유도되는 충돌 입자, 즉, 아르곤 이온의 운동 형태에 영향을 준다. 이런 자성체판의 형태는 유입되는 아르곤 이온이 타겟에 고르게 충돌할 수 있도록 하는 역할을 할 수 있고, 타겟에서 떨어져 나간 물질들이 웨이퍼에 균일하게 적층되도록 고려된 것이다.

그러나, 도1과 같은 형태의 스퍼터 장비에서는 자성체판의 회전 속도를 조절하는 경우에도 웨이퍼에 적층되는 알미늄막의 두께가 위치에 따라 달라지는 것을 방지하기 어렵다는 한계가 있었다. 그 결과, 웨이퍼에 적층되는 알미늄막의 두께는 가령, 도3에 등고선과 유사한 준위선들로 나타낸 것과 같은 고저 분포를 가지게 되는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 종래 스퍼터 장비의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 스퍼터링에 의한 막형성의 균일성을 높일 수 있는 스퍼터 장비를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도1은 기존의 알미늄 스퍼터 장비를 개념적으로 도시한 개략적 구성 단면도이다.

도2는 기존의 알미늄 스퍼터 장비에 사용되는 자성체판의 평면도이다.

도3은 기존의 알미늄 스퍼터 장비에 의해 기판에 적층된 알미늄막의 두께 준위를 나타내는 분포도로 동일 두께를 하나의 선으로 연결한 도면이다.

도4는 본 발명에서 자성체판이 2개 설치된 실시예를 개략적으로 나타내는 구성단면도이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스퍼터 장비는 공정 챔버 내에 웨이퍼가 놓이는 서셉터, 서셉터 위에 설치되는 타겟, 스퍼터링을 위해 유입되는 충돌 입자용 가스 공급 장치, 공정 챔버 내부에 고진공을 인가하기 위한 진공 장치를 구비하며, 타겟 위쪽에 복수 개의 자성체판이 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 자성체판의 자석 배치는 종래의 자석 배치와 같은 하트 모양일 수 있으며, 각 자성체판은 회전되도록 설치하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 자성체판은 위에서 볼 때 타겟 중심에서 대칭적으로 설치되는 것이 바람직하다. 가령, 두개가 설치될 경우에는 타겟 중심을 지나는 하나의 지름선 상에 중심에서 같은 거리씩 이격시켜 자성체판의 중심을 배치할 수 있고, 세개가 설치될 경우에는 원형 타겟 중심을 기준으로 120도씩 회전 이동된 반지름선 위에 원형 타겟 중심에서 같은 거리씩 이격시켜 자성체판의 중심을 설치할 수 있다.

이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 좀 더 설명하기로 한다.

도4는 본 발명에서 자성체판이 2개 설치된 실시예를 개략적으로 나타내는 구성단면도이다. 도4에 따르면, 종래의 자성체판에 비해 크기가 줄어든 2개의 자성체판(811,812)의 회전축들(851,852)이 플레이트(90) 중심을 지나는 가상의 지름선상에 배열되도록 설치된다. 또한, 각 자성체판(811,812)은 플레이트(90) 중심에서 동일한 거리 이격된다. 각 자성체판(811,812)의 자석 배치는 동일하다고 할 때 자성체판(811,812)의 회전축(851,852)은 반대 방향으로 회전하고 있다.

이런 구성에 따르면, 종래의 자성체판이 타겟 중심부에 자속을 집중시키는데 비해 자속을 타겟 주변부쪽으로 분산시킬 수 있다. 따라서, 충돌 입자 이온이 타겟과 고르게 충돌됨에 따라 타겟 물질은 상대적으로 고르게 비산되며, 웨이퍼 표면에서도 기존에 두껍게 쌓이던 중심부의 물질막 두께를 감소시키고, 주변의 물질막 두께를 증가시켜 웨이퍼 내의 막형성 균일성을 높일 수 있다.

본 발명에 따르면, 타겟에 작용하는 자속을 타겟 전반에 걸쳐 고르게 분포시킴으로써 결과적으로 웨이퍼에 적층되는 물질막의 두께를 전반적으로 고르게 조절할 수 있다.

Claims (3)

1. 벽체에 의해 주변과 내부 공간을 분리시키는 공정 챔버

   상기 공정 챔버 내에 웨이퍼가 놓이는 서셉터,

   상기 서셉터 위에 설치되는 타겟,

   상기 공정 챔버 내에 충돌 입자용 가스를 공급하는 가스 공급 장치,

   상기 공정 챔버 내부에 고진공을 인가하기 위한 진공 인가 장치,

   상기 타겟 위쪽에 설치되는 복수 개의 자성체판을 구비하여 이루어지는 스퍼터 장비.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 자성체판은 중앙부에 형성된 축을 중심으로 회전되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장비.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 복수 개의 자성체판은 타겟 중심에서 대칭적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장비.