KR20050006501A

KR20050006501A - 스퍼터링 증착시의 자석배치구조 및 배치방법

Info

Publication number: KR20050006501A
Application number: KR1020030046340A
Authority: KR
Inventors: 맹종선
Original assignee: 매그나칩 반도체 유한회사
Priority date: 2003-07-09
Filing date: 2003-07-09
Publication date: 2005-01-17

Abstract

본 발명은 스퍼터링 증착시의 자석배치구조 및 배치방법을 개시한다.

개시된 발명은, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스퍼터링증착시의 자석배치 구조는, 마그네트론 스퍼터링장비내의 타겟뒷면에 설치되는 자석이 서로 다른 자장의 세기를 갖는 자석으로 주기적으로 다르게 배치되어 있으며, 본 발명에 따른 스퍼터링증착시의 자석배치방법은, 여러개를 연속적으로 초기에 같은 자장의 세기를 갖는 자석을 배치하여 초기상태에 스퍼터링 증착을 시작하는 단계; 및 많은 시간동안 증착을 진행한 후 특정주기마다 유지 관리하는 시간에 타겟의 침식형상을 관찰하여 동일하게 연속적으로 같은 크기의 자기장의 세기로 배치된 자석을 분리 하여 침식이 심한 지역에 자장이 강한 자석을 배치하고 침식이 과도하게 일어난 지역에는 자장이 약한 자석을 배치하여 침식 형상을 균일하게 유지하는 단계를 포함하여 구성된다.

Description

스퍼터링 증착시의 자석배치구조 및 배치방법{Disposition structure of magnet in sputtering deposition and Method for disposing the same}

본 발명은 스퍼터링증착시의 자석배치구조 및 배치방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스퍼터링 재료인 타겟의 수명을 증가시키기 위해 금속타겟뒷면에 사용되는 자석(magnet)을 스퍼터링되는 양에 따라 자장의 세기를 그것에 맞게 자석을 배치하여 금속 타겟 침식을 균일하게 하는 스퍼터링증착시의 자석배치구조 및 배치방법에 관한 것이다.

환형 평면 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering)을 사용할 때, 고리모양의 플라즈마 형상을 일으키기 때문에 도 1의 "A"에서와 같이 타겟 침식이 불균일하게 발생하게 된다.

종래에 이러한 현상을 완화시키기 위해 도 1에서와 같이 타겟(11)의 뒷면에 있는 영구자석(13)을 비대칭적 방향으로 회전시켜 웨이퍼에 증착되는 박막의 균일성은 일보 확보하였으나, 타겟의 침식 형상은 크게 개선되지 못하고, 이것은 많은 양의 재료를 증착하지 못하고 손실되게 만들었다. 여기서, 미설명부호 15는 냉각수이고, 17은 구동모터이고, 19는 자기장을 나타낸다.

따라서, 웨이퍼가 대구 경화되는 추세이므로 이러한 문제는 더 심각해지고 있다.

이에 본 발명은 상기 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 스퍼터링 재료인 타겟의 수명을 증가시키기 위해 금속타겟뒷면에 사용되는 자석(magnet)을 스퍼터링되는 양에 따라 자장의 세기를 그것에 맞게 자석을 배치하여 금속 타겟 침식을 균일하게 할 수 있는 스퍼터링증착시의 자석배치구조 및 배치방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 반도체소자 제조시에 사용되는 스퍼터링증착장비를 개략적으로 도시한 도면,

도 2는 스퍼터링 증착장비 적용시에 타겟 사용전과 타겟사용(일정시간)한 경우의 상태를 도시한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 스퍼터링 증착시의 자석 배치구조 및 배치방법에 있어서, 영구자석의 배치를 회전형 자석틀(a)과 비회전형 자석틀(b)로 변경한 경우를 나타낸 도면.

[도면부호의설명]

21 : N극 자석 23 : S극 자석

30 : 회전형 자석틀 40 : 비회전형 자석틀

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스퍼터링증착시의 자석배치 구조는,

반도체소자 제조시에 사용되는 스퍼터링증착장비에 있어서,

마그네트론 스퍼터링장비내의 타겟뒷면에 설치되는 자석이 서로 다른 자장의 세기를 갖는 자석으로 주기적으로 다르게 배치되어 것을 특징으로한다.

또한, 본 발명에 따른 스퍼터링증착시의 자석배치방법은,

스퍼터링증착방법을 이용한 반도체소자 제조방법에 있어서,

여러개를 연속적으로 초기에 같은 자장의 세기를 갖는 자석을 배치하여 초기상태에 스퍼터링 증착을 시작하는 단계; 및

많은 시간동안 증착을 진행한 후 특정주기마다 유지 관리하는 시간에 타겟의 침식형상을 관찰하여 동일하게 연속적으로 같은 크기의 자기장의 세기로 배치된 자석을 분리하여 침식이 심한 지역에 자장이 강한 자석을 배치하고 침식이 과도하게 일어난 지역에는 자장이 약한 자석을 배치하여 침식 형상을 균일하게 유지하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로한다.

(실시예)

이하, 본 발명에 따른 스퍼터링 증착시의 자석 배치구조 및 배치방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 스퍼터링 증착시의 자석 배치구조 및 배치방법에 있어서, 영구자석의 배치를 회전형 자석틀(a)과 비회전형 자석틀(b)로 변경한 경우를 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 스퍼터링 증착시의 자석 배치구조 및 배치방법에 있어서, 도2에서와 같이 타겟침식이 불균일하게 발생하는 것을 방지하기 위해 도 1에서의 타겟(11)뒷면에 있는 영구자석(13)의 배치 및 세기를 도 3에서와 같이 개선하였다.

본 발명에서의 자석배치구조는, 마그네트론 스퍼터링장비내의 타겟뒷면에 설치되는 자석이 서로 다른 자장의 세기를 갖는 자석으로 주기적으로 다르게 배치되어 있다.

여기서, 상기 자석의 배치개수는 타겟의 크기 및 박막 균일도에 따라 사용 자석갯수를 임의로 변화시킨다.

또한, 상기 타겟뒷면에 수냉, 유냉 및 냉각기중에서 적어도 하나 이상을 선택하여 설치할 수도 있다. 그리고, 상기 자석은 회전가능하도록 모터와 연결되어 있다.

더욱이, 상기 자석은 환형 또는 회전하였을 때 박막 균일도를 개선할 수 있도록 원을 기준으로 비대칭적 구조를 갖으며, 영구자석 또는 전자석을 사용한다.

한편, 상기 마그네트론 스퍼터링장비내에 타겟이 일정온도를 유지하도록 히터가 설치되어 있다.

그리고, 상기 자장의 세기를 자주 바꾸어야 하는 부분은 전자석으로 고정하여 전기적으로 자장의 세기를 조절한다.

한편, 스퍼터링 증착시의 자석배치방법에 대해 설명하면, 먼저, 여러개를 연속적으로 초기에 같은 자장의 세기를 갖는 자석을 배치하여 초기상태에 증착을 시작한다.

그다음, 많은 시간동안 증착을 진행한 후에 결과적으로 마그네트론 스퍼터링 (magnetron sputtering)장비의 특성상 침식 형상을 갖는다.

즉, 특정주기마다 유지 관리하는 시간에 도 2의 "A"에서와 같은 침식형상을 관찰하여 동일하게 연속적으로 같은 크기의 자기장의 세기로 배치된 자석을 분리하여, 침식이 심한 지역에는 자장이 강한 자석을 배치하고 침식이 과도하게 일어난 지역에는 자장이 약한 자석을 배치하여 침식 형상을 균일하게 유지하여 타겟의 수명을 증가시킨다.

또한, 도 3(a)에서와 같이 자석이 형상이 회전이 가능하도록 한 형상 즉, 회전형 자석틀(30)과 도 3(b)에서와 같이 자석을 정적으로 여러개를 연속적으로 배치한 경우 즉, 비회전형 자석틀(40)이 있을 수 있다.

상기에서 설명한 바와같이, 본 발명에 따른 스퍼터링증착시의 자석배치구조 및 배치방법에 의하면, 스퍼터링 재료인 타겟의 수명을 증가시키기 위해 금속타겟뒷면에 사용되는 자석(magnet)을 스퍼터링되는 양에 따라 자장의 세기를 그것에 맞게 자석을 배치하여 금속 타겟 침식을 균일하게 할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면 타겟수명이 증가하게 되므로써 생산성이 향상되고, 반도체웨이퍼에 증착되는 박막 균일도 향상에 따른 품질을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims

반도체소자 제조시에 사용되는 스퍼터링증착장비에 있어서,

마그네트론 스퍼터링장비내의 타겟뒷면에 설치되는 자석이 서로 다른 자장의 세기를 갖는 자석으로 주기적으로 다르게 배치되어 것을 특징으로하는 스퍼터링증착시의 자석배치구조.
제1항에 있어서, 상기 자석의 배치개수는 타겟의 크기 및 박막 균일도에 따라 사용 자석갯수를 임의로 변화시키는 것을 특징으로하는 스퍼터링증착시의 자석배치구조.
제1항에 있어서, 상기 타겟뒷면에 수냉, 유냉 및 냉각기중에서 적어도 하나 이상을 선택하여 설치하는 것을 특징으로하는 스퍼터링 증착시의 자석배치구조.
제1항에 있어서, 상기 자석은 회전가능하도록 모터와 연결되어 있는 것을 특징으로하는 스퍼터링증착시의 자석배치구조.
제1항에 있어서, 상기 자석은 환형 또는 회전하였을 때 박막 균일도를 개선할 수 있도록 원을 기준으로 비대칭적 구조를 갖는 것을 특징으로하는 스퍼터링증착시의 자석배치구조.
제1항에 있어서, 상기 자석은 영구자석 또는 전자석을 사용하는 것을 특징으로하는 스퍼터링증착시의 자석배치구조.
제1항에 있어서, 상기 마그네트론 스퍼터링장비내에 타겟이 일정온도를 유지하도록 히터가 설치되어 있는 것을 특징으로하는 스퍼터링증착시의 자석배치구조.
제1항에 있어서, 상기 자장의 세기를 자주 바꾸어야 하는 부분은 전자석으로 고정하는 것을 특징으로하는 스퍼터링증착시의 자석배치구조.
스퍼터링증착방법을 이용한 반도체소자 제조방법에 있어서,

여러개를 연속적으로 초기에 같은 자장의 세기를 갖는 자석을 배치하여 초기상태에 스퍼터링 증착을 시작하는 단계; 및

많은 시간동안 증착을 진행한 후 특정주기마다 유지 관리하는 시간에 타겟의 침식형상을 관찰하여 동일하게 연속적으로 같은 크기의 자기장의 세기로 배치된 자석을 분리하여 침식이 심한 지역에 자장이 강한 자석을 배치하고 침식이 과도하게 일어난 지역에는 자장이 약한 자석을 배치하여 침식 형상을 균일하게 유지하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로하는 스퍼터링증착시의 자석배치방법.
제9항에 있어서, 상기 자석의 배치개수는 타겟의 크기 및 박막 균일도에 따라 사용 자석갯수를 임의로 변화시키는 것을 특징으로하는 스퍼터링증착시의 자석배치방법.
제9항에 있어서, 상기 타겟뒷면에 수냉, 유냉 및 냉각기중에서 적어도 하나 이상을 선택하여 설치하는 것을 특징으로하는 스퍼터링 증착시의 자석배치방법.
제9항에 있어서, 상기 자석은 환형 또는 회전하였을 때 박막 균일도를 개선할 수 있도록 원을 기준으로 비대칭적 구조를 갖는 것을 특징으로하는 스퍼터링증착시의 자석배치방법.