KR20070053864A

KR20070053864A - 반도체 제조용 금속박막 증착장치

Info

Publication number: KR20070053864A
Application number: KR1020050111618A
Authority: KR
Inventors: 이송학
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-11-22
Filing date: 2005-11-22
Publication date: 2007-05-28

Abstract

반도체 제조용 금속박막 증착장치가 개시된다. 본 발명의 반도체 제조용 금속박막 증착장치는, 반도체 웨이퍼 상에 소정의 금속박막이 증착되는 공간을 형성하는 챔버; 챔버 내에 설치되어 웨이퍼를 척킹하는 웨이퍼척; 챔버 내에 마련되어 챔버 내의 공간을 증착영역과 비증착영역으로 구획하는 쉴드(Shield); 웨이퍼척의 외측에 결합되어 웨이퍼척의 주변으로 금속박막이 증착되는 것을 저지하는 비전도성 재질의 데포지션 링(Deposition Ring); 적어도 일측은 데포지션 링에 접촉되고 타측은 쉴드에 접촉되며, 데포지션 링과 쉴드 사이의 공간을 차폐하여 비증착영역으로 금속박막이 증착되는 것을 저지하는 금속재질의 링커버; 및 금속박막이 데포지션 링의 상면에 증착된 상태에서 금속재질의 링커버와 전기적으로 통전되는 것을 저지하도록 데포지션 링과 링커버 중 적어도 어느 하나에 마련되는 절연부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 데포지션 링과 링커버 간의 전기적 통전으로 인해 쇼트(Short)가 발생하는 것을 저지함으로써 웨이퍼가 손상되는 것을 방지하여 웨이퍼에 대한 손실률을 줄이고 생산성을 향상시킬 수 있다.

반도체, 웨이퍼, 스퍼터링, 장치, 데포지션 링, 금속박막, 절연부

Description

반도체 제조용 금속박막 증착장치{Metal Film Deposition Apparatus for Manufacturing Semiconductor}

도 1은 종래기술에 따른 반도체 제조용 금속박막 증착장치의 부분 확대도이다.

도 2는 데포지션 링과 링커버 간의 전기적 통전으로 인해 쇼트(Short)가 발생하여 웨이퍼가 손상된 상태의 이미지이다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 반도체 제조용 금속박막 증착장치의 개략적인 구성도이다.

도 4는 도 3의 확대도이다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 반도체 제조용 금속박막 증착장치의 부분 확대도이다.

도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 반도체 제조용 금속박막 증착장치의 부분 확대도이다.

도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 반도체 제조용 금속박막 증착장치의 부분 확대도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 챔버 12 : 진공펌프

13 : 압력 게이지 14 : 배플

16 : 타겟 20 : 웨이퍼척

22 : 쉴드 30 : 데포지션 링

31 : 링본체 32 : 삼각돌기부

33 : 내주부 34 : 외주부

40 : 링커버 41a : 차폐부

50,52,54 : 함몰홈

본 발명은, 반도체 제조용 금속박막 증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 데포지션 링과 링커버 간의 전기적 통전으로 인해 쇼트(Short)가 발생하는 것을 저지함으로써 웨이퍼가 손상되는 것을 방지하여 웨이퍼에 대한 손실률을 줄이고 생산성을 향상시킬 수 있는 반도체 제조용 스퍼터링 장치에 관한 것이다.

반도체(semiconductor)란 상온에서 금속, 탄소봉 등 도체보다도 전하를 잘 이동시키지는 못하지만 유리, 자기 등 부도체(절연체)보다는 비교적 전하를 잘 이동시키는 물질(물체)의 총칭이다. 이러한 반도체는 다음과 같은 단계를 거쳐 제조된다.

우선, 고순도로 정제된 실리콘 용융액에 시드(Seed) 결정을 접촉, 회전시키면서 단결정 규소봉(잉곳, Ingot)을 성장시킨 후, 성장된 규소봉을 균일한 두께의 얇은 웨이퍼(Wafer)로 잘라낸다. 웨이퍼의 크기는 규소봉의 구경에 따라 결정되는데, 생산성 향상을 위해 점차 대구경화 되고 있다. 웨이퍼가 제조되면, 웨이퍼의 한쪽 면을 연마하여 경면(거울면)화시킨다. 그리고는 별도의 그림툴(CAD, Computer Aided Design 포함)을 이용하여 전자회로와 실제 웨이퍼 위에 그려질 회로패턴을 설계한다. 그런 다음, 설계된 회로패턴을 소정의 유리판 위에 그려 마스크(Mask)를 만든다.

다음, 약 800℃ 이상의 고온에서 산소나 수증기를 웨이퍼 표면과 화학 반응시켜 웨이퍼의 표면에 얇고 균일한 실리콘산화막(SiO₂)을 형성한 후, 해당 면으로 빛에 민감한 물질인 감광액(PR, Photo Resist)을 고르게 도포한다. 그리고는 마스크에 그려진 회로패턴에 빛을 통과시켜 감광액막이 형성된 웨이퍼의 표면에 회로패턴을 사진 찍는다. 이후, 웨이퍼의 표면에서 빛을 받은 부분의 막을 현상(Development)한다. 다음으로, 회로패턴을 형성시켜 주기 위해 화학물질이나 반응성 가스(Gas)를 사용하여 불필요한 부분을 선택적으로 제거시키는 식각(Etching) 공정을 진행한다. 식각 공정은 각 패턴층에 대해 계속적으로 반복된다.

다음, 회로패턴과 연결된 부분에 불순물을 미세한 가스(Gas) 입자의 형태로 가속하여 웨이퍼의 내부에 침투시킴으로써 전자소자의 특성을 만들어 준다. 이러한 불순물 주입은 고온의 전기로 속에서 불순물입자를 웨이퍼 내부로 확산시켜 주입하는 확산(Diffusion) 공정에서도 이루어진다.

그런 다음, 가스(Gas) 간의 화학반응으로 형성된 입자들을 웨이퍼 표면에 증 착하여 절연막이나 전도성막을 형성시키는 증착 공정을 진행한다. 이후, 웨이퍼 표면에 형성된 각 회로를 알루미늄 선으로 연결시키고, 웨이퍼에 형성된 IC 칩들의 전기적 동작여부를 검사하여 불량 여부를 검사한 후, 웨이퍼 절단(Sawing)한다. 이후, 해당 칩을 리드프레임(Read Frame) 위에 올려놓고, 칩 내부의 외부연결단자와 리드프레임을 가는 금선으로 연결한 후, 연결부분을 밀봉하고 최종 검사를 거쳐 제품으로 출시된다.

이처럼 반도체는, 웨이퍼를 만드는 것으로부터 시작하여 수많은 공정을 거침으로써 하나의 제품으로 생산된다. 따라서 각 공정을 수행하는 과정에서 오류가 발생하거나 각 단계에서 요구하는 수준에 미치지 못할 경우, 제품으로서 출시되기 어렵다. 특히, 반도체는 먼지나 분진, 파티클(Particle) 등의 오염이나 전기적 쇼트(Short)에 매우 민감하기 때문에 이에 대한 적절한 해결책을 각 공정마다 갖추게 된다.

한편, 전술한 반도체 제조 공정 중에 보면, 웨이퍼 상에 예를 들어, 알루미늄(Al)과 같은 소정의 금속박막을 증착하는 공정이 진행된다. 이러한 공정은 소위, 스퍼터링 장치(Sputtering apparatus)라 불리는 금속박막 증착장치에 의해 이루어진다. 참고로, 금속박막 증착공정은 웨이퍼 상에 소정 두께의 금속박막을 형성하는 공정으로서 그 증착 방법에 따라 크게 물리기상증착방법과 화학기상증착방법으로 구분되기도 한다.

도 1은 종래기술에 따른 반도체 제조용 금속박막 증착장치의 부분 확대도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)에 대한 금속박막(P)의 증착공정은 금 속박막 증착장치의 챔버(미도시) 내에서 이루어진다.

자세히 후술하겠지만, 챔버 내에는 웨이퍼(W)를 척킹하는 웨이퍼척(120)과, 챔버 내의 공간을 증착영역과 비증착영역으로 구획하는 쉴드(Shield, 미도시)와, 웨이퍼척(120)의 외측에 결합되어 웨이퍼척(120)의 주변으로 금속박막(P)이 증착되는 것을 저지하는 데포지션 링(130, Deposition Ring)과, 데포지션 링(130)과 쉴드 사이의 공간을 차폐하여 비증착영역으로 금속박막(P)이 증착되는 것을 저지하는 링커버(140)가 마련되어 있다.

한편, 최외측에 배치되는 링커버(140)는 전도성인 서스(SUS)로 제작되는데 반해, 데포지션 링(130)은 비전도성 재질인 세라믹으로 제작된다. 따라서 평상시, 데포지션 링(130)과 링커버(140) 간에는 전기적인 통전이 이루어지지 않는다.

그러나 증착공정이 진행되다 보면, 챔버의 상부에 마련된 타겟(미도시)으로부터 제공된 금속 입자가 웨이퍼(W)의 상면으로 증착될 뿐만 아니라 링커버(140)의 상면, 그리고 데포지션 링(130)의 상면으로 모두 증착된다. 물론, 이들 영역으로 증착되는 양(두께)은 미약하지만, 증착 시간이 상대적으로 길어지거나 타겟으로부터의 금속 입자량이 많아지면 웨이퍼(W)의 상면은 물론, 링커버(140) 및 데포지션 링(130)의 상면으로 금속박막(P)의 증착 두께가 증가한다. 이러한 경우, 비전도성 재질인 세라믹으로 제조된 데포지션 링(130)은 증착된 금속박막(P)으로 인해 전도성 재질로 그 성질이 변한다.

이처럼 금속박막(P)으로 인해 데포지션 링(130)이 전도성 재질로 바뀔 경우, 웨이퍼(W), 데포지션 링(130) 및 링커버(140)의 경로를 통해 웨이퍼(W)에 인가된 (Charge) 전하가 자연 방전되지 못하고 오히려 데포지션 링(130)을 통해 짧은 시간 방전되면서 양극(+)을 갖는 챔버의 벽면으로 이동한다. 그러면서 데포지션 링(130)과 링커버(140)가 접촉하는 접촉영역(C, 도 1의 확대부분 참조)에서는 순간적으로 전기적 통전에 의한 쇼트(Short)가 발생한다. 특히, 이는 쉴드를 400 KWH 이상으로 사용하거나 웨이퍼(W)가 웨이퍼척(120)의 정위치에 로딩되지 않고 대략 0.2 ~ 0.3 mm 이상 틀어졌을 경우에 더더욱 심하다.

이처럼 도 1의 A 영역에서 전기적인 쇼트가 발생하면 이에 의해 웨이퍼(W)의 표면은 도 2와 같이 표면이 불균일해지고 특성이 변화되는 등 심각하게 손상된다. 물론, 도 2와 같이 손상된 웨이퍼(W)는 불량으로 판정되어 전량 폐기된다. 따라서 이러한 웨이퍼(W) 불량을 억제할 수 있는 방안이 요구된다.

그런데, 종래의 반도체 제조용 금속박막 증착장치에 있어서는, 금속박막(P)이 증착되어 도전성 재질로 변화된 데포지션 링(130)과 이에 접촉하는 서스(SUS) 재질의 링커버(140) 간에 전기적 통전으로 인해 쇼트가 발생하는 것을 저지할 수 있는 아무런 대책이 마련되어 있지 않기 때문에 데포지션 링(130)과 링커버(140)가 접촉하는 접촉영역(C)에서 전기적 통전에 의한 쇼트(Short)가 발생할 수밖에 없으며, 이로 인해 금속박막(P) 증착 대상의 웨이퍼(W)들 중 일부분에 대해서는 도 2와 같은 불량이 야기되어 폐기될 수밖에 없는 바, 웨이퍼(W)에 대한 막대한 손실을 유발시킬 뿐만 아니라 웨이퍼(W)에 대한 생산성이 상대적으로 저하될 수밖에 없는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 데포지션 링과 링커버 간의 전기적 통전으로 인해 쇼트(Short)가 발생하는 것을 저지함으로써 웨이퍼가 손상되는 것을 방지하여 웨이퍼에 대한 손실률을 줄이고 생산성을 향상시킬 수 있는 반도체 제조용 스퍼터링 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 반도체 웨이퍼 상에 소정의 금속박막이 증착되는 공간을 형성하는 챔버; 상기 챔버 내에 설치되어 상기 웨이퍼를 척킹하는 웨이퍼척; 상기 챔버 내에 마련되어 상기 챔버 내의 공간을 증착영역과 비증착영역으로 구획하는 쉴드(Shield); 상기 웨이퍼척의 외측에 결합되어 상기 웨이퍼척의 주변으로 상기 금속박막이 증착되는 것을 저지하는 비전도성 재질의 데포지션 링(Deposition Ring); 적어도 일측은 상기 데포지션 링에 접촉되고 타측은 상기 쉴드에 접촉되며, 상기 데포지션 링과 상기 쉴드 사이의 공간을 차폐하여 상기 비증착영역으로 상기 금속박막이 증착되는 것을 저지하는 금속재질의 링커버; 및 상기 금속박막이 상기 데포지션 링의 상면에 증착된 상태에서 상기 금속재질의 링커버와 전기적으로 통전되는 것을 저지하도록 상기 데포지션 링과 상기 링커버 중 적어도 어느 하나에 마련되는 절연부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 금속박막 증착장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 데포지션 링은, 링본체; 상기 링본체의 내측 단을 이루며 상기 웨이퍼척의 측면에 접촉지지되는 내주부; 및 상기 내주부의 반경방향 외측에 형성되고 상면의 일 영역이 상기 링커버의 하면에 부분적으로 접촉지지되는 외주부를 포함하되, 상기 절연부는 상기 링본체, 상기 내주부 및 상기 외주부 중 적어도 어느 일측에 마련된다.

상기 절연부는 상기 데포지션 링과 상기 링커버가 접촉하는 접촉영역에 형성되되, 상기 금속박막이 상기 링본체의 상면으로부터 상기 외주부의 상면을 따라 확장되면서 상기 접촉영역에 도달되는 거리를 증가시키는 거리연장구간을 포함한다.

상기 거리연장구간은 상기 접촉영역으로부터 상기 데포지션 링의 어느 한 방향을 따라 소정 깊이 함몰된 함몰홈에 의해 형성될 수 있다.

상기 함몰홈은, 상기 접촉영역으로부터 상기 외주부의 두께방향을 따라 소정 깊이 함몰된 제1함몰홈부; 및 상기 제1함몰홈부의 일측에서 상기 제1함몰홈부와는 다른 방향으로 함몰된 제2함몰홈부를 포함한다.

상기 제2함몰홈부는 상기 제1함몰홈부의 단부에서 상기 웨이퍼의 판면방향을 따라 상기 데포지션 링의 내주부를 향해 소정 깊이 함몰되어 있다.

상기 데포지션 링은 상기 링본체의 상면으로부터 상방으로 돌출형성되는 삼각돌기부를 더 포함한다.

상기 링커버의 단부에는 상기 삼각돌기부와 상기 외주부 사이의 영역에서 하방으로 연장되어 상기 금속박막이 상기 접촉영역으로 향하는 것을 저지하는 차폐부가 더 형성되어 있을 수 있다.

상기 차폐부는 상기 링커버와 일체로 제작되는 것이 바람직하다.

상기 함몰홈은 상기 외주부에 형성된 요철패턴일 수도 있다.

상기 데포지션 링은 세라믹(Ceramic)으로 형성된다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 대해 상세히 설명한다. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 한다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 반도체 제조용 금속박막 증착장치의 개략적인 구성도이고, 도 4는 도 3의 확대도이다.

도 3을 참조할 때, 본 발명의 제1실시예에 따른 반도체 제조용 금속박막 증착장치는 웨이퍼(W) 상에 예를 들어, 알루미늄(Al)과 같은 금속박막(P)을 증착하는 장치로서, 챔버(10, Chamber) 내에서 이루어진다.

챔버(10)의 일측에는 챔버(10) 내의 공기를 흡입하여 챔버(10) 내의 압력을 일정 수준 이하로 낮게 유지시키는 진공펌프(12)가 설치되어 있다. 그리고 진공펌프(12)의 주변에는 챔버(10) 내의 압력을 측정하기 위한 압력 게이지(13, Pressure Gauge)가 마련되어 있다.

진공펌프(12)가 설치되는 챔버(10)의 내벽에는 진공펌프(12)가 연결되는 통로(12a)를 선택적으로 개폐하는 배플(14, Baffle)이 마련되어 있다. 배플(14)은 챔버(10)와의 간격이 발생하지 않도록 챔버(10)의 내벽면에 완전히 밀착되게 설치된다. 배플(14)은 디스크 형태를 가지며, 그 판면에는 다수의 관통홀(14a)이 형성되어 있다. 관통홀(14a)들을 통해 가스(Gas)의 벤트(vent)가 이루어진다. 관통홀(14a)들은 배플(14)의 판면에서 거의 원형으로 배열되는데, 배플(14)이 대략 16 ~ 17 ㎝의 지름을 가질 경우, 각 관통홀(14a)들의 지름은 대략 2 ~ 3 ㎝ 정도로 형성된다.

이러한 배플(14)은 챔버(10) 내에 형성되는 상대적으로 낮은 압력을 보다 안 정적으로 유지시키기 위해 도입된다. 따라서 도시된 바와 같이, 배플(14)은 진공펌프(12)의 앞단의 일부를 차폐함으로써 진공펌프(12)를 통해 급격하게 공기의 흡입이 이루어지는 것을 저지한다. 이처럼 배플(14)이 공기의 흡입을 일부분 저지함으로써 진공펌프(12)를 통해 급격하게 공기가 흡입됨으로써 챔버(10) 내의 압력이 급격하게 변화되는 것이 저지된다.

챔버(10) 내의 상부에는 웨이퍼(W) 상에 알루미늄(Al)의 금속박막(P)을 증착시키기 위한 알루미늄(Al) 타겟(16)이 마련되어 있다. 타겟(16)에는 챔버(10)의 외부에서 알루미늄(Al) 이온을 공급하는 라인(미도시)이 연결되어 있다.

타겟(16)의 축선방향 하부, 즉 챔버(10)의 하부영역에는 웨이퍼(W)가 로딩(Loading)되어 척킹(고정)되는 웨이퍼척(20)이 장착되어 있다. 웨이퍼척(20)의 내부에는 웨이퍼(W)의 후면으로 아르곤 가스 등을 공급하는 가스라인(20a)이 형성되어 있다.

타겟(16)과 웨이퍼척(20) 사이에는 챔버(10) 내의 공간을 구획하는 쉴드(22, Shield)가 배치되어 있다. 쉴드(22)로 인해 챔버(10) 내의 공간은 증착영역(10a)과 비증착영역(10b)으로 구획된다. 증착영역(10a) 내에는 타겟(16)과 웨이퍼척(20)을 포함하여 후술할 데포지션 링(30, Deposition Ring) 및 링커버(40)가 배치되며, 이 곳에서만 금속박막(P)의 증착공정이 수행된다. 따라서 비증착영역(10b)에는 타겟(16)으로부터의 금속 입자들이 산포되지 않는다.

웨이퍼(W) 상으로 금속박막(P)이 증착되는 과정에서 불필요하게 웨이퍼척(20)에 금속박막(P)이 증착되어서는 아니된다. 따라서 웨이퍼척(20)의 외측에는 웨 이퍼척(20)을 포함하여 웨이퍼척(20)의 주변으로 금속박막(P)이 증착되는 것을 저지하는 데포지션 링(30)이 결합된다. 데포지션 링(30)은 예를 들어, 세라믹(Ceramic)과 같은 비전도성 재질로 제작되며, 웨이퍼(W)가 웨이퍼척(20)에 척킹된 후, 웨이퍼척(20)의 외측으로 결합된다.

이러한 데포지션 링(30)은 링본체(31)와, 링본체(31)의 상면으로부터 상방으로 돌출형성되는 삼각돌기부(32)와, 링본체(31)의 내측 단을 이루며 웨이퍼척(20)의 측면에 접촉지지되는 내주부(33)와, 내주부(33)의 반경방향 외측에 형성되고 상면의 일 영역이 링커버(40)의 하면에 부분적으로 접촉지지되는 외주부(34)로 이루어져 있다. 여기서, 삼각돌기부(32)는 필요에 따라 데포지션 링(30)에서 제외될 수 있다.

이러한 데포지션 링(30)으로 인해 금속박막(P)이 웨이퍼척(20)의 주변에 증착되는 것이 저지되기는 하지만, 쉴드(22)와 데포지션 링(30) 사이의 공간이 발생하면 이 공간을 통해 금속 입자가 챔버(10)의 비증착영역(10b)으로 산포될 수도 있다. 따라서 쉴드(22)와 데포지션 링(30) 사이의 공간을 차폐할 필요가 있는데, 이는 링커버(40)가 담당한다.

링커버(40) 역시 전반적으로 환형상을 갖는데, 데포지션 링(30)과는 달리, 서스(SUS)와 같은 금속 재질로 형성된다. 따라서 링커버(40)에는 전기가 잘 흐른다.

링커버(40)는 평평하게 형성되되 단부가 데포지션 링(30)의 삼각돌기부(32)와 외주부(34) 사이의 영역에 위치하는 커버본체(41)와, 커버본체(41)의 외주에서 하방으로 연장되어 단부가 쉴드(22)에 접촉하는 플랜지부(42)와, 플랜지부(42)의 반경방향 내측에 플랜지부(42)와 나란하게 형성되는 중간리브(43)를 갖는다. 이 때, 커버본체(41)의 하면 일부분은 데포지션 링(30)의 외주부(34) 상면 일영역에서 접촉하여 접촉영역(C, 도 4의 확대부분 참조)을 형성한다.

한편, 전술한 바와 같이, 데포지션 링(30)은 비전도성 재질인 세라믹으로 제작되고, 링커버(40)는 전도성 재질인 서스(SUS)로 제작되기 때문에 데포지션 링(30)과 링커버(40) 간에는 전기적인 통전이 발생하지 않는다.

하지만, 앞서도 기술한 것처럼 증착공정이 진행되다 보면, 타겟(16)으로부터의 금속 입자들에 의해 금속박막(P)이 웨이퍼(W)의 상면으로 증착될 뿐만 아니라 링커버(40)의 상면, 그리고 데포지션 링(30)의 상면으로 모두 증착될 수밖에 없으며, 이로 인해, 데포지션 링(30)이 전도성 재질로 바뀌면서 데포지션 링(30)과 링커버(40)가 접촉하는 접촉영역(C)에서 종래와 같이, 전기적 통전으로 인해 쇼트(Short)가 발생될 여지가 높다. 따라서 이 부분에 대한 전기적인 절연수단이 필요한데, 이는 아래의 절연부(50)가 담당한다. 본 실시예에서는 절연부가 함몰홈이므로, 이들에 모두 동일한 참조부호 50을 부여하도록 한다.

절연부(50)는 금속박막(P)이 데포지션 링(30)의 상면에 증착된 상태에서 전도성 특성으로 변하여 금속재질의 링커버(40)와 전기적으로 통전되는 것을 저지하는 역할을 하므로, 실제로 데포지션 링(30)과 링커버(40) 중 어느 측에 마련되어도 무방하다.

하지만 본 발명의 제1실시예의 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 절연부(50) 를 데포지션 링(30)의 외주부(34)에 마련하고 있다. 즉, 절연부(50)는 데포지션 링(30)의 외주부(34) 상면과 링커버(40)의 커버본체(41) 하면이 상호 접촉하는 접촉영역(C)에 형성된다.

본 실시예의 경우, 절연부(50)로는 금속박막(P)이 링본체(31)의 상면으로부터 외주부(34)의 상면을 따라 확장되면서 접촉영역(C)에 도달되는 거리를 증가시키는 거리연장구간으로 활용하고 있다. 즉, 외주부(34)의 상면을 일정하게 돌출시키거나 홈을 파서 금속박막(P)이 링본체(31)의 상면으로부터 외주부(34)의 상면을 따라 확장되면서 접촉영역(C)에 도달되는 거리가 증가될 수 있도록 하고 있으며, 이를 통해 절연 효과를 달성하고 있는 것이다.

다만, 외주부(34)의 상면을 일정하게 돌출시키는 것도 거리연장구간의 하나의 방법이 될 수는 있지만, 본 실시예의 경우, 거리연장구간은 접촉영역(C)으로부터 외주부(34)의 두께방향을 따라 소정 깊이 함몰된 함몰홈(50)에 의해 형성되도록 하고 있다. 도 4에 확대된 부분을 참조할 때, 함몰홈(50)으로 인해, 금속박막(P)은 제1측벽(50a), 하벽(50b) 및 제2측벽(50c)을 차례로 거쳐야만 접촉영역(C)에 도달할 수 있으므로 그만큼 금속박막(P)이 접촉영역(C)에 도달되는 거리가 증가되며, 이를 통해서 전기적인 절연 효과를 달성하고 있는 것이다.

이러한 구성을 갖는 반도체 제조용 금속박막 증착장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

우선, 챔버(10)의 내부로 증착 대상의 웨이퍼(W)가 이동하여 웨이퍼척(20)의 상면에 척킹된다. 그리고 진공펌프(12)에 의해 챔버(10) 내의 공간은 진공상태로 유지되어 금속박막(P) 증착 공정의 분위기를 유지한다.

다음, 타겟(16)을 통해 금속 입자가 제공되면서 웨이퍼(W)의 상면에 금속박막(P)이 증착되기 시작한다. 증착에 소요되는 시간은 타겟(16)으로부터의 금속 입자량과 웨이퍼(W)의 크기 등에 따라 달라진다.

이처럼 웨이퍼(W)의 상면에 금속박막(P)이 증착되는 과정에서 금속박막(P)은 증착영역(10a)에 노출된 데포지션 링(30)과 링커버(40)의 상면으로도 증착된다. 특히, 데포지션 링(30)의 상면으로 증착되는 금속박막(P)은 링본체(31)의 상면으로부터 외주부(34)의 상면을 따라 확장되면서 접촉영역(C)으로 향한다.

종래의 경우, 금속박막(P)이 링본체(31)의 상면으로부터 외주부(34)의 상면을 따라 확장되면서 접촉영역(C)으로 쉽게 도달하였으나, 본 실시예의 경우에는 곧바로 접촉영역(C)으로 향하지 않고 함몰홈(50)으로 향한 다음, 함몰홈(50)을 전부 메운 연후에야 접촉영역(C)으로 확장될 수 있다. 하지만, 앞서도 기술한 바와 같이, 금속박막(P)의 증착량은 매우 미세하기 때문에 실제로 함몰홈(50)을 완전히 메우는 정도의 증착은 이루어지지 않는다.

따라서 실제로 데포지션 링(30)과 링커버(40)가 접촉하는 접촉영역(C)을 살펴보면, 링커버(40)는 전도성의 서스(SUS) 재질이기는 하지만 데포지션 링(30)의 해당 부분(함몰부의 제2측벽(50c))은 여전히 비전도성의 세라믹(Ceramic) 재질인 바, 접촉영역(C)에서 전기적인 통전은 발생하지 않아 쇼트(Short)가 발생되지 않는다. 따라서 도 2와 같은 형태로 웨이퍼(W)가 손상되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.

이 도면을 참조하면, 링커버(40)의 커버본체(41)의 단부에는 데포지션 링(30)의 삼각돌기부(32)와 외주부(34) 사이의 영역에서 하방으로 연장된 차폐부(41a)가 더 형성되어 있다.

도 5와 같이, 차폐부(41a)를 더 형성할 경우, 차폐부(41a)로 인해 금속박막(P)을 이루는 금속 입자들이 데포지션 링(30)의 외주부(34) 측으로 향하는 것을 부분적으로 차폐할 수 있다. 이럴 경우, 접촉영역(C)으로 금속박막(P)이 증착되는 량을 상대적으로 더 줄일 수 있는 이점이 있다. 이러한 차폐부(41a)는 링커버(40)와 일체로 제작되는 것이 바람직하다.

이 도면을 참조할 때, 본 발명의 제3실시예에 따른 함몰홈(52)은 접촉영역(C)으로부터 외주부(34)의 두께방향을 따라 소정 깊이 함몰된 제1함몰홈부(52a)와, 제1함몰홈부(52a)의 일측에서 제1함몰홈부(52a)와는 다른 방향으로 함몰된 제2함몰홈부(52b)를 갖도록 형성되어 있다.

이 때, 제2함몰홈부(52b)의 방향은 반드시 제1함몰홈부(52a)와 직교할 필요는 없지만, 도 6에서는 제2함몰홈부(52b)가 제1함몰홈부(52a)의 단부에서 웨이퍼(W)의 판면방향을 따라 데포지션 링(30)의 내주부(33)를 향해 소정 깊이 함몰되도록 형성하고 있다.

도 6과 같을 경우, 링본체(31)의 상면으로부터 외주부(34)의 상면을 따라 확장되면서 접촉영역(C)으로 향하는 금속박막(P)은 제1 및 제2함몰홈부(52a,52b)를 전부 메운 연후에야 접촉영역(C)으로 도달할 수 있기 때문에 실제로 데포지션 링(30)과 링커버(40)가 접촉하는 접촉영역(C)에서의 전기적인 통전은 발생하지 않는다. 따라서 쇼트(Short)가 발생으로 인해 웨이퍼(W)가 손상되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.

이 도면을 참조할 때, 함몰홈(54)은 외주부(34)에 형성된 연속된 요철패턴으로 되어 있다. 도 7과 같을 경우일지라도 금속박막(P)이 접촉영역(C)으로 향하는 것을 거리적 혹은 시간적으로 지연시킬 수 있어, 접촉영역(C)에서의 쇼트(Short) 발생으로 인해 웨이퍼(W)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 데포지션 링과 링커버 간의 전기적 통전으로 인해 쇼트(Short)가 발생하는 것을 저지함으로써 웨이퍼가 손상되는 것을 방지하여 웨이퍼에 대한 손실률을 줄이고 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims

반도체 웨이퍼 상에 소정의 금속박막이 증착되는 공간을 형성하는 챔버;

상기 챔버 내에 설치되어 상기 웨이퍼를 척킹하는 웨이퍼척;

상기 챔버 내에 마련되어 상기 챔버 내의 공간을 증착영역과 비증착영역으로 구획하는 쉴드(Shield);

상기 웨이퍼척의 외측에 결합되어 상기 웨이퍼척의 주변으로 상기 금속박막이 증착되는 것을 저지하는 비전도성 재질의 데포지션 링(Deposition Ring);

적어도 일측은 상기 데포지션 링에 접촉되고 타측은 상기 쉴드에 접촉되며, 상기 데포지션 링과 상기 쉴드 사이의 공간을 차폐하여 상기 비증착영역으로 상기 금속박막이 증착되는 것을 저지하는 금속재질의 링커버; 및

상기 금속박막이 상기 데포지션 링의 상면에 증착된 상태에서 상기 금속재질의 링커버와 전기적으로 통전되는 것을 저지하도록 상기 데포지션 링과 상기 링커버 중 적어도 어느 하나에 마련되는 절연부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 금속박막 증착장치.
제1항에 있어서,

상기 데포지션 링은,

링본체;

상기 링본체의 내측 단을 이루며 상기 웨이퍼척의 측면에 접촉지지되는 내주 부; 및

상기 내주부의 반경방향 외측에 형성되고 상면의 일 영역이 상기 링커버의 하면에 부분적으로 접촉지지되는 외주부를 포함하되,

상기 절연부는 상기 링본체, 상기 내주부 및 상기 외주부 중 적어도 어느 일측에 마련되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 금속박막 증착장치.
제2항에 있어서,

상기 절연부는 상기 데포지션 링과 상기 링커버가 접촉하는 접촉영역에 형성되되, 상기 금속박막이 상기 링본체의 상면으로부터 상기 외주부의 상면을 따라 확장되면서 상기 접촉영역에 도달되는 거리를 증가시키는 거리연장구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 금속박막 증착장치.
제3항에 있어서,

상기 거리연장구간은 상기 접촉영역으로부터 상기 데포지션 링의 어느 한 방향을 따라 소정 깊이 함몰된 함몰홈에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 금속박막 증착장치.
제4항에 있어서,

상기 함몰홈은,

상기 접촉영역으로부터 상기 외주부의 두께방향을 따라 소정 깊이 함몰된 제 1함몰홈부; 및

상기 제1함몰홈부의 일측에서 상기 제1함몰홈부와는 다른 방향으로 함몰된 제2함몰홈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 금속박막 증착장치.
제5항에 있어서,

상기 제2함몰홈부는 상기 제1함몰홈부의 단부에서 상기 웨이퍼의 판면방향을 따라 상기 데포지션 링의 내주부를 향해 소정 깊이 함몰되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 금속박막 증착장치.
제2항에 있어서,

상기 데포지션 링은 상기 링본체의 상면으로부터 상방으로 돌출형성되는 삼각돌기부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 금속박막 증착장치.
제7항에 있어서,

상기 링커버의 단부에는 상기 삼각돌기부와 상기 외주부 사이의 영역에서 하방으로 연장되어 상기 금속박막이 상기 접촉영역으로 향하는 것을 저지하는 차폐부가 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 금속박막 증착장치.
제8항에 있어서,

상기 차폐부는 상기 링커버와 일체로 제작되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 금속박막 증착장치.
제4항에 있어서,

상기 함몰홈은 상기 외주부에 형성된 요철패턴인 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 금속박막 증착장치.
제1항에 있어서,

상기 데포지션 링은 세라믹(Ceramic)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 금속박막 증착장치.