KR20060012769A - 리프트 어셈블리를 갖는 스퍼터링 장치 - Google Patents

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KR20060012769A
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황철희
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Abstract

본 발명은 금속막을 증착시키기 위하여 챔버 내에서 웨이퍼를 수직 운동시키는 리프트 어셈블리를 갖는 스퍼터링 장치에 관한 것이다. 웨이퍼에 증착될 물질의 공급원이 되고 음전위에 연결되는 타깃이 장착되는 타깃 마운트와, 가스 소스의 플라즈마 방전에 기여하지 않는 전자들을 제거하기 위하여 타깃의 배면에 설치된 자석(magnet)과, 타깃 마운트를 마주 보는 쪽에 설치되어 웨이퍼를 장착하고 그 웨이퍼를 가열할 수 있는 웨이퍼 스테이지와, 리프트 후프와 리프트 벨로우즈를 포함하며 웨이퍼 스테이지를 상승 또는 하강시키는 리프트 어셈블리를 구비하는 스퍼터링 장치에 있어서, 벨로우즈 어셈블리는 리프트 벨로우즈와 리프트 후프 사이에 부착 방지 부품이 장착된 것을 특징으로 한다. 이에 따르면, 리프트 벨로우즈와 리프트 후프와의 분리가 용이하게 이루어질 수 있어서 설비 정지 시간이 감소되고 생산성이 향상되며 설비 가동률의 극대화 및 부품 낭비를 감소시킬 수 있다.
PVD, 스퍼터링, 리프트 어셈블리, 리프트 벨로우즈, 리프트 후프

Description

리프트 어셈블리를 갖는 스퍼터링 장치{Sputtering apparatus having lift assembly}
도 1은 종래 기술에 따른 스퍼터링 장치를 나타낸 개략 구성도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 스퍼터링 장치의 리프트 어셈블리를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 스퍼터링 장치를 나타낸 개략 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 스퍼터링 장치의 리프트 어셈블리를 나타낸 사시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1; 스퍼터링 장치
10; 자석(magnet)
11; 타깃(target)
12; 타깃 마운트(target mount)
14; 클램프 링(clamp ring)
15; 실드(shield)
16; 웨이퍼 스테이지
18; 리프트 후프(lift hoop)
20; 리프트 벨로우즈
21; 리프트 어셈블리
22; 그라운드 판
24; 웨이퍼 스테이지 업 센서(wafer stage up sensor)
26 : 웨이퍼 스테이지 다운 센서(wafer stage down sensor)
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 금속막을 증착시키기 위하여 챔버 내에서 웨이퍼를 수직 운동시키는 리프트 어셈블리를 포함하는 스퍼터링 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체소자의 배선은 주로 금속막, 예컨대 알루미늄 막으로 형성한다. 이는 금속막이 매우 큰 전도도(conductivity)를 가지므로 전기적인 신호를 빠르게 전달할 수 있기 때문이다. 이러한 금속막을 형성하는 방법으로는 피브이디(Physical Vapor Deposition; PVD) 방식이 이용되는 데, 이 피브이디 방식에는 여러 가지가 있으며 그 중에 대표적인 방법으로 이배포레이션(evaporation) 방법 및 스퍼터링(sputtering) 방법 등을 들 수 있다. 스퍼터링 방법은 이배포레이션 방법에 비하여 넓은 면적 상에 균일한 두께를 갖는 금속막을 형성하는 특성이 우수하여 최근에 가장 널리 사용되고 있다.
스퍼터링이란 고진공상태의 챔버의 내부에 아르곤 가스를 주입시켜 비활성기 체인 아르곤을 플라즈마 상태로 만들고 타깃 물질에 DC 파워를 공급함으로써, 아르곤 가스 이온이 높은 에너지를 가지면서 타깃 쪽으로 움직여 타깃 물질을 튕겨내도록하여 이를 웨이퍼 위에 증착시키는 방법이다. 이 스퍼터링을 수행하기 위한 스퍼터링 장치의 예를 도 1을 참조하여 소개하기로 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 스퍼터링 장치를 나타낸 개략 구성도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 스퍼터링 장치의 리프트 어셈블리를 나타낸 사시도이다.
도 1과 도 2를 참조하면 종래의 스퍼터링 장치(100)는 자석(magnet)(110), 타깃(target)(111), 타깃(111)을 장착하는 타깃 마운트(target mount)(112), 클램프 링(clamp ring)(114), 실드(shield)(115), 웨이퍼(117)를 장착하는 웨이퍼 스테이지(116), 리프트 후프(lift hoop)(118), 리프트 벨로우즈(120), 그라운드(122), 웨이퍼 스테이지 업 센서(wafer stage up sensor)(124), 웨이퍼 스테이지 다운 센서(wafer stage down sensor)(126)를 포함하여 구성된다.
이 스퍼터링 장치(100)는 릴리즈 포지션(release position)에서 웨이퍼 스테이지(116)와 클램프 링(114)이 실드(115)와 그라운드 판(122)을 통하여 그라운드로 연결된다. 따라서, 스퍼터링 공정시 웨이퍼 스테이지(116)와 클램프 링(114)에 챠지(charge)되었던 전자들을 그라운드로 방출되도록 설계되어 있다. 그리고, 리프트 후프(118)는 스퍼터링 공정시 전자들이 챠지될 수 있는 영역밖에 위치하므로 항상 플로팅 상태를 유지한다.
스퍼터링 공정이 진행중 일 때에는 히터(도시안됨), 클램프 링(114), 웨이퍼 (117)들이 스퍼터링 장치(100)의 다른 부분들과 접촉이 없어야 하며, 스퍼터링 공 정이 진행중이 아닐 때에는 히터, 클램프 링(114), 웨이퍼(117) 등이 모두 그라운드 상태로 연결되어 스퍼터링 공정 중에 챠지 되었던 전자들은 모두 그라운드를 통하여 방출되어야 한다.
그런데, 종래 기술에 따른 스퍼터링 장치(100)에 있어서 웨이퍼(117)의 수직 운동을 위하여 제공되는 리프트 후프(118)와 리프트 벨로우즈(110)가 결합된 리프트 어셈블리는 웨이퍼 위치 틀어짐(wafer orient) 및 디개스(degas) 챔버의 이상으로 인한 리프트 벨로우즈 동작 불량이 발생될 경우에 부품을 교체해 주어야 한다. 이에 따라 부품 교체 시에 리프트 후프와 벨로우즈가 잘 이루어지지 않아 리프트 어셈블리 상태로 교체가 이루어져야 한다. 리프트 후프와 리프트 벨로우즈 동작불량으로 교체 시 리프트 어셈블리 상태로 교체가 이루어진다.
웨이퍼 디개스 시에 챔버 온도가 500℃ 이상으로 상승되는데, 리프트 후프 부분이 알루미늄 재질로써 고온 환경에서 녹아 리프트 벨로우즈와 분리가 안되는 문제점이 있다. 이에 따라 설비 가동률 저하, 생산성 감소, 정체 시간(back-up time) 손실, 부품 낭비가 발생된다.
따라서 본 발명의 목적은 리프트 벨로우즈와 리프트 후프와의 분리가 잘 이루어질 수 있도록 하여 설비 정지 손실 감소 및 생산성 향상, 설비 가동률 극대화 및 부품 낭비 제거할 수 있는 리프트 어셈블리를 포함하는 스퍼터링 장치를 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 리프트 어셈블리를 포함하는 스퍼터링 장치는, 웨이퍼에 증착될 물질의 공급원이 되고 음전위에 연결되는 타깃이 장착되는 타깃 마운트와, 가스 소스의 플라즈마 방전에 기여하지 않는 전자들을 제거하기 위하여 상기 타깃의 배면에 설치된 자석(magnet)과, 상기 타깃 마운트를 마주 보는 쪽에 설치되어 웨이퍼를 장착하고 상기 웨이퍼를 가열할 수 있는 웨이퍼 스테이지와, 리프트 후프와 리프트 벨로우즈를 포함하며 상기 웨이퍼 스테이지를 상승 또는 하강시키는 리프트 어셈블리를 구비하는 스퍼터링 장치에 있어서, 상기 벨로우즈 어셈블리는 상기 리프트 벨로우즈와 상기 리프트 후프 사이에 부착 방지 부품이 장착된 것을 특징으로 한다.
상기 부착 방지 부품은 세라믹 재질인 것이 바람직하다. 그리고 그 부착 방지 부품은 원형의 링 형태인 것이 바람직하다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 리프트 어셈블리를 갖는 스퍼터링 장치를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명에 따른 스퍼터링 장치를 나타낸 개략 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 스퍼터링 장치의 리프트 어셈블리를 나타낸 사시도이다.
도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치(1)는 자석(10), 타켓 마운트(12), 클램프 링(14), 웨이퍼 스테이지(16), 리프트 후프(18), 리프트 벨로우즈(20), 그라운드 판(22), 및 실드(15)를 포함하여 구성된다.
타깃 마운트(12)는 웨이퍼(17)에 증착될 물질의 공급원이 되고 음전위에 연결되는 타깃(11)이 장착된다. 타깃(11)은 웨이퍼(17) 위에 형성시켜주고자 하는 박 막을 형성하는 데 필요한 재질로 이루어진다. 보통 티타늄(Ti)이나 알루미늄(Al) 등이 주로 사용되어 웨이퍼(17) 위에 이 재질의 막질을 형성하게 된다.
자석(10)은 가스 소스의 플라즈마 방전에 기여하지 않는 전자들을 제거하기 위하여 타깃(11)의 배면에 설치된다.
웨이퍼 스테이지(16)는 타깃 마운트(12)의 마주 보는 쪽에 설치되어 박막을 형성하기 위한 웨이퍼(17)가 놓여지는 부분으로서 보통 원활한 증착이 이루어지도록 소정의 온도로 웨이퍼(17)를 가열할 수 있도록 구성된다.
리프트 어셈블리(21)는 도 4에 도시된 바와 같은 리프트 후프(18)와 리프트 벨로우즈(20)를 포함하며 웨이퍼 스테이지(16)를 상승 또는 하강시킨다. 리프트 벨로우즈(20)와 리프트 후프(18)의 사이에 부착 방지 부품으로서 세라믹 재질로 이루어진 원형 링 형태의 부착 방지 링(30)이 개재되어 있다. 여기서, 부착 방지 링(30)은 알루미늄 재질의 리프트 후프(18)가 녹아 리프트 벨로우즈(20)에 부착되는 것을 방지한다. 디개스 과정 또는 웨이퍼 위치 정렬 과정에서 챔버 온도가 500℃ 이상의 고온으로 상승되더라도 리프트 벨로우즈(20)와 리프트 후프(18)가 부착되지 않는다. 따라서, 리프트 후프(18) 교체시 리프트 벨로우즈(20)와 리프트 후프(18)와의 분리가 용이하게 이루어진다.
클램프 링(14)은 웨이퍼 스테이지(16)가 상승되었을 때 웨이퍼 스테이지(16)와 일체적으로 결합될 수 있도록 그 중심부에 빈 원형의 공간을 구비한다.
그라운드 판(22)은 클램프 링(14)과 연결되어 웨이퍼 스테이지(16)와 클램프 링(14)에 차지(charge)되어 있는 전자를 방출시킨다.
실드(15)는 타깃 마운트(12)와 마주보는 방향에서 클램프 링(14)을 덮고 있으며 스퍼터링 공정이 일어나는 공간을 보호하고 웨이퍼 스테이지(16)와 클램프 링(14)에 차지되어 있는 전자를 방출한다. 보통 실드(15)의 내부에는 항상 일정한 온도를 유지할 수 있도록 온도 유지 수단으로서 냉각관로가 설치되어 있다.
이상과 같은 본 발명에 따른 리프트 어셈블리를 갖는 스퍼터링 장치에 의하면, 리프트 벨로우즈와 리프트 후프와의 분리가 용이하게 이루어질 수 있어서 설비 정지 시간이 감소되고 생산성이 향상되며 설비 가동률의 극대화 및 부품 낭비를 감소시킬 수 있다.

Claims (3)

  1. 웨이퍼에 증착될 물질의 공급원이 되고 음전위에 연결되는 타깃이 장착되는 타깃 마운트와, 가스 소스의 플라즈마 방전에 기여하지 않는 전자들을 제거하기 위하여 상기 타깃의 배면에 설치된 자석(magnet)과, 상기 타깃 마운트를 마주 보는 쪽에 설치되어 웨이퍼를 장착하고 상기 웨이퍼를 가열할 수 있는 웨이퍼 스테이지와, 리프트 후프와 리프트 벨로우즈를 포함하며 상기 웨이퍼 스테이지를 상승 또는 하강시키는 리프트 어셈블리를 구비하는 스퍼터링 장치에 있어서, 상기 벨로우즈 어셈블리는 상기 리프트 벨로우즈와 상기 리프트 후프 사이에 부착 방지 부품이 장착된 것을 특징으로 하는 리프트 어셈블리를 갖는 스퍼터링 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 부착 방지 부품은 세라믹 재질인 것을 특징으로 하는 리프트 어셈블리를 갖는 스퍼터링 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 부착 방지 부품은 원형의 링 형태인 것을 특징으로 하는 리프트 어셈블리를 갖는 스퍼터링 장치.
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