KR20100073576A - 스퍼터링 증착용 히터장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스퍼터링 증착용 히터장치에 관한 것으로서, 스퍼터링 공정에 있어서, 비정형적인 실리콘의 석출 및 알루미늄 결정 형성으로 야기되는 웨이퍼의 디스컬러(discolor)의 불량을 방지하기 위하여 PVD 히터에 구성되어 냉매 가스 역할을 하면서 균일한 열을 공급하는 아르곤 가스의 공급을 유도하는 Y자 형상 및 웨이퍼 에지측 원형으로 이루어진 가스유로에 추가적인 가스유로를 형성한 웨이퍼 피데스탈을 구비하는 스퍼터링 증착용 히터장치에 관한 것이다.
스퍼터링 증착, 히터장치, 웨이퍼 피데스탈, 가스유로

Description

스퍼터링 증착용 히터장치{Heater for PVD}
본 발명은 스퍼터링 증착용 히터장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스퍼터링 공정에서, 비정형적인 실리콘의 석출 및 알루미늄 결정 형성으로 야기되는 웨이퍼의 디스컬러의 불량을 방지하기 위하여 스퍼터링 공정 진행 시, 히터장치의 웨이퍼 피데스탈에 아르곤 가스를 유도하는 가스유로를 추가하여 웨이퍼 전면으로 균일한 열전달이 구현되도록 한 스퍼터링 증착용 히터장치에 관한 것이다.
일반적으로, 웨이퍼상에 금속 박막을 형성하는 방법으로 스퍼터링(sputtering)법과 같은 물리적 충돌을 이용하는 방법(PVD)과, 화학반응을 이용하여 금속 박막을 형성하는 방법(CVD)가 있는데, 이 중, 스퍼터링법에 의한 공정은 고전압이 인가된 진공 챔버 내에 비활성 가스를 주입시켜 플라즈마 형태로 만들게 되면 비활성 가스 이온이 높은 에너지를 가지면서 증착 타겟을 포격하여 타겟 물질을 튕겨냄으로써, 금속 박막을 증착시키는 방법이다.
그런데, 이와 같은 스퍼터링 공정에서 사용되는 스퍼터링 장치를 장시간 사 용할 경우, 플라즈마의 열에 의해 챔버 내부의 PVD 히터가 높은 온도로 공정이 진행되는데, 히터장치의 웨이퍼 피데스탈을 매개로 냉매 가스 역할을 하면서 균일한 열을 공급하는 아르곤 가스는 웨이퍼 상에 균일한 열전달을 수행하여야 하나, 도 2에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 피데스탈(200)에 형성된 가스유로(220)가 서로 간의 간격이 멀리 이격되어 있을 뿐만 아니라, 그 외측에 리프트 핀(235)이 장착된 가공홀(230)이 구비되어 있어 웨이퍼 전체에 균일하게 아르곤 가스가 확산되지 못하여 웨이퍼 전체에 불균일한 증착을 야기할 수 있을 뿐만 아니라, 비정형적인 실리콘 석출 및 일정한 크기의 알루미늄 결정의 형성으로 웨이퍼 상에 디스컬러(discolor) 현상을 발생시키거나 웨이퍼의 국부적인 부위에 불량으로 인하여 수율(yield) 저감을 야기시켜 반도체 소자의 패턴 불량을 유발하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 스퍼터링 공정에 있어서, 비정형적인 실리콘의 석출 및 알루미늄 결정 형성으로 야기되는 웨이퍼의 디스컬러(discolor)의 불량을 방지하기 위하여 PVD 히터에 구성되어 냉매 가스 역할을 하면서 균일한 열을 공급하는 아르곤 가스를 유도하는 Y자 형상 및 웨이퍼 에지측 원형으로 이루어진 가스유로의 형상을 개선한 웨이퍼 피데스탈을 구비하는 스퍼터링 증착용 히터장치를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 중심부에 냉매 가스 역할을 하면서 균일한 열을 공급하는 아르곤(Ar) 가스를 웨이퍼에 공급하는 가스 배출구(210) 및 상기 가스 배출구(210)를 통해 가스를 유도하는 가스유로(221,222)가 형성되며, 웨이퍼를 안착시키는 판형상의 가열판인 웨이퍼 피데스탈(200)이 구비되는 스퍼터링 증착용 히터장치에 있어서,
상기 리프트 핀(235)이 장착된 가공홀(230)에 가스가 원활하게 유도될 수 있도록 상기 원형 가스유로(221)와 연결되는 동시에, 상기 가공홀(230)의 둘레에 일정 거리 이격되어 형성된 반원호형 가스유로(10)와, 상기 웨이퍼 피데스탈(200)의 중심부와 원형 가스유로(221) 사이에 형성된 보조원형 가스유로(11)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 바람직한 실시예로서, 상기 반원호형 가스유로(10) 및 보조원형 가스유로(11) 사이에 연결되는 연결형 가스유로(12)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 스퍼터링 증착용 히터장치에 의하면, 스퍼터링 공정 진행 시, 히터장치의 웨이퍼 피데스탈에 아르곤 가스를 유도하는 가스유로를 추가하여 웨이퍼 전면으로 균일한 열전달이 구현되도록 함으로써, 웨이퍼의 불량 발생을 방지하여 웨이퍼의 생산 수율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 1은 일반적인 스퍼터링 증착용 히터장치의 가스유로를 나타내는 도면이며, 도 2는 본 발명에 따른 스퍼터링 증착용 히터장치의 가스유로를 나타내는 도면이다.
본 발명은 스퍼터링 장치의 챔버 내부의 히터장치에 위치하는 웨이퍼의 불량을 방지할 수 있도록 히터장치에 구비된 웨이퍼 피데스탈(200)의 아르곤 가스의 가스유로를 개선하는데 주안점이 있다.
상기 히터장치는 웨이퍼를 안착시키는 판형상의 가열판인 웨이퍼 피데스탈(200)이 구비되고, 그 표면에는 성형 또는 절삭가공에 의해 가스유로가 형성되어 있으며, 웨이퍼 피데스탈(200)의 에지(edge)측에는 웨이퍼를 이송시키는 리프트 핀(235)이 승하강 가능토록 구비되어 있고, 그 내부에는 열선이 장착되어 웨이퍼에 열전달을 유도하게 된다.
이때, 상기 히터장치에 대한 웨이퍼의 안착 여유 및 온도의 균일성을 위하여 웨이퍼의 크기보다 크게 가공되는 것이 바람직하다.
이 외에 상기 웨이퍼 피데스탈(200)의 하측에는 이와 접하는 히터플레이트가 구비되며, 전원 공급을 위한 파워 라인이 연결되고, 냉각을 위한 쿨링플레이트 및 온도 측정을 위한 K형 열전대가 십입되는 형태로 이루어지게 된다.
상기 웨이퍼 피데스탈(200)은 도 1에 도시된 바와 같이, 그 중심부에 냉매 가스 역할을 하면서 균일한 열을 공급하는 아르곤(Ar) 가스를 웨이퍼에 공급하는 가스 배출구(210)가 구비되어 있다.
상기 가스 배출구(210)를 통해 배출되는 가스의 압력은 7~13Torr로, 웨이퍼의 전면에 균일하게 가스를 공급할 수 있도록 가스유로가 형성되어 있는 바, 상기 가스유로는 도 1에 도시된 바와 같이, 중앙부를 중심으로 3등분되어 원주 방향으로 연장되는 "Y"자 형상으로 형성된 직선형 가스유로(222)가 구비되어 있으며, 상기 가열판의 외측에 상기 직선형 가스유로(222)의 단부를 연결하는 원형 가스유로(221)가 구비되어 있다.
그런데, 이와 같이 형성된 가스유로(221,222)는 서로 간의 간격이 멀리 이격 되어 있을 뿐만 아니라, 그 외측에 리프트 핀(235)이 장착된 가공홀(230)이 구비되어 있어 웨이퍼 전체에 균일하게 아르곤 가스가 확산되지 못하는 문제점이 발생하게 된다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 해소하기 위하여 상기 원형 가스유로(221) 및 직선형 가스유로(222)가 형성된 웨이퍼 피데스탈(200)에 추가 구성의 가스유로를 형성하게 된다.
추가적인 가스유로는 도 2에 도시된 바와 같이, 리프트 핀(235)이 장착된 가공홀(230)에 가스가 원활하게 유도될 수 있도록 상기 원형 가스유로(221)와 연결되는 동시에, 상기 가공홀(230)의 둘레에 일정 거리 이격되어 반원호형 가스유로(10)가 형성되고, 웨이퍼 피데스탈(200)의 중심부와 원형 가스유로(221) 사이에 보조원형 가스유로(11)가 형성되며, 상기 반원호형 가스유로(10) 및 보조원형 가스유로(11) 사이에 연결되는 연결형 가스유로(12)가 형성되어 있다.
따라서, 본 발명에 따른 스퍼터링 증착용 히터장치는, 종래의 웨이퍼 피데스탈(200)에 형성되어 있는 가스유로에 추가적인 가스유로를 형성하여 수율 저감 및 디스컬러 발생을 방지할 수 있는 스퍼터링 공정을 완료함으로써, 웨이퍼의 불량율을 줄일 수 있는 발명이다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에서 청구된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.
도 1은 일반적인 스퍼터링 증착용 히터장치의 가스유로를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 스퍼터링 증착용 히터장치의 가스유로를 나타내는 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 : 알루미늄 챔버 200 : 웨이퍼 피데스탈
210 : 가스 배출구 220 : 가스유로
221 : 원형 가스유로 222 : 직선형 가스유로
230 : 가공홀 235 : 리프트 핀
10 : 반원호형 가스유로 11 : 보조원형 가스유로
12 : 연결형 가스유로

Claims (2)

  1. 중심부에 냉매 가스 역할을 하면서 균일한 열을 공급하는 아르곤(Ar) 가스를 웨이퍼에 공급하는 가스 배출구(210) 및 상기 가스 배출구(210)를 통해 가스를 유도하는 가스유로(221,222)가 형성되며, 웨이퍼를 안착시키는 판형상의 가열판인 웨이퍼 피데스탈(200)이 구비되는 스퍼터링 증착용 히터장치에 있어서,
    상기 리프트 핀(235)이 장착된 가공홀(230)에 가스가 원활하게 유도될 수 있도록 상기 원형 가스유로(221)와 연결되는 동시에, 상기 가공홀(230)의 둘레에 일정 거리 이격되어 형성된 반원호형 가스유로(10)와, 상기 웨이퍼 피데스탈(200)의 중심부와 원형 가스유로(221) 사이에 형성된 보조원형 가스유로(11)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스퍼터링 증착용 히터장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반원호형 가스유로(10) 및 보조원형 가스유로(11) 사이에 연결되는 연결형 가스유로(12)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 증착용 히터장치.
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