KR960009551Y1 - Sputtering apparatus for semiconductor manufacture - Google Patents

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Abstract

내용 없음.No content.

Description

반도체 제조용 스퍼터링 장비Sputtering Equipment for Semiconductor Manufacturing

제1도는 종래의 반도체 제조용 스퍼터링 장비의 구성도.1 is a block diagram of a conventional sputtering equipment for semiconductor manufacturing.

제2도는 본 고안에 의한 반도체 제조용 스퍼터링 장비의 구성도.2 is a block diagram of a sputtering equipment for manufacturing a semiconductor according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 진공챔버 2 : 타겟1: vacuum chamber 2: target

3 : 기판홀더 4 : 진공펌프3: substrate holder 4: vacuum pump

5 : 전력공급원 6, 10 : 가스관5: power supply 6, 10: gas pipe

11 : 열선코일11: hot coil

본 고안은 반도체 제조용 스퍼터링(Sputtering) 장비에 관한 것으로, 특히 반도체 제조공정 중 금속박막 증착공정 및 식각공정에서 플라즈마 농도를 증가시킬 수 있도록 다수의 가스관을 타겟(Target) 또는 기판홀더(Holder) 주위에 그 각각의 출구가 위치되도록 구비하되, 가스관 출구에 열전자 방출용 열선코일을 내장하고, 가스관에 낮은 양전압이 인가되도록 구성된 반도체 제조용 스퍼터링 장비에 관한 것이다.The present invention relates to a sputtering equipment for semiconductor manufacturing, and in particular, a plurality of gas pipes are placed around a target or substrate holder to increase the plasma concentration in the metal thin film deposition process and the etching process during the semiconductor manufacturing process. The present invention relates to a sputtering apparatus for manufacturing a semiconductor having a respective outlet to be located, and having a built-in hot wire coil for emitting hot electrons at an outlet of a gas pipe, and configured to apply a low positive voltage to the gas pipe.

일반적으로, 스퍼터링 장비로는 DC 다이오드 스퍼터링(DC Diode Sputtering), DC 마그네트론 스퍼터링(DC Magnetron Supptering), rf 스퍼터링(rf Sputtering)등이 있으며, 이는 물리적 기상증착방법(PVD)으로 금속박막을 증착할 때 또는 소정의 층을 식각하는 식각공정에 사용된다. 스퍼터링 장비를 작동하면 진공챔버내에 플라즈마(Plasma)가 발생하게 되는데, 이 발생된 플라즈마의 농도가 증가할수록 진공챔버내의 가스 압력을 줄일수 있으며, 증착 공정시 웨이퍼상에 박막증착속도를 증가시질 수 있어 양호한 특성의 금속박막을 쉽게 얻을 수 있으며, 또한 식각공정시에도 유용하다.In general, sputtering equipment includes DC diode sputtering, DC magnetron sputtering, rf sputtering, and the like. Or in an etching process for etching a predetermined layer. Plasma is generated in the vacuum chamber when the sputtering equipment is operated. As the concentration of the generated plasma increases, the gas pressure in the vacuum chamber can be reduced, and the deposition rate on the wafer can be increased during the deposition process. Therefore, a metal thin film having good characteristics can be easily obtained, and is also useful in an etching process.

종래에는 제1도에 도시한 바와 같이 진공챔버(1)내에 단순히 가스관(6)을 연결하여 스퍼터링 공정에 이용되는 가스, 예를들어 아르곤(Ar) 가스를 유입한다. 이 유입된 Ar 가스가 이온화(플라즈마화)되기 위해서는 전력공급원(5)으로부터 높은 음전압이 인가되는 타겟(2)과 접지되어 있는 기판홀더(3)사이로 Ar가스가 지나가는 경우에만 이온화될 가능성이 있는데, 실제로 타겟(2)과 기판홀더(3)사이의 공간은 진공챔버(1)의 전체공간에 비해 작은 공간이므로 유입된 Ar가스의 이온화율은 낮을 수 밖이 없다.Conventionally, as shown in FIG. 1, a gas pipe 6, for example, argon (Ar) gas, is introduced into the vacuum chamber 1 by simply connecting the gas pipe 6 to the sputtering process. In order to ionize (plasma) the introduced Ar gas, it may be ionized only when Ar gas passes from the power supply 5 between the target 2 to which a high negative voltage is applied and the grounded substrate holder 3. In fact, since the space between the target 2 and the substrate holder 3 is smaller than the total space of the vacuum chamber 1, the ionization rate of the introduced Ar gas is inevitably low.

이온화율을 높이기 위해서는 진공챔버(1)내의 가스압력이 높아야 하며, 높은 가스압력은 증착하고자 하는 Ar 이온의 평균자유행로(mean free path)에 영향을 주어 박막특성이 나빠질 수 있으며 증착속도가 늦게되는 문제가 있다.In order to increase the ionization rate, the gas pressure in the vacuum chamber 1 must be high, and the high gas pressure affects the mean free path of Ar ions to be deposited, resulting in poor thin film characteristics and slow deposition rate. there is a problem.

도면의 미설명 부호(4)는 진공챔버(1)내를 진공시키기 위한 진공펌프이다.Reference numeral 4 in the drawing is a vacuum pump for vacuuming the inside of the vacuum chamber 1.

따라서, 본 고안은 타겟 주변에 가스관의 출구가 위치되게 하고, 가스관 출구에 열전자 방출용 열선코일을 내장하고, 가스관에 낮은 양전압이 인가되도록 하여, 주입가스의 이온화율을 높이면서 이온의 평균자유행로를 증가시켜 반도체 소자의 증착공정시 증착속도의 증가는 물론 증착박막의 특성을 향상시킬 수 있게하고, 또한 상기 가스관의 출구를 기판홀더 주변에 위치되게하여 반도체 소자의 식각공정시 식각을 양호하게 할 수 있는 반도체제조용 스퍼터링 장비를 제공함에 그 목적이 있다Therefore, the present invention allows the outlet of the gas pipe to be positioned around the target, embeds a hot wire coil for hot electron emission at the outlet of the gas pipe, and applies a low positive voltage to the gas pipe, thereby increasing the ionization rate of the injected gas and increasing the average free of ions. By increasing the path, it is possible to increase the deposition rate during the deposition process of the semiconductor device as well as to improve the characteristics of the deposited thin film. Also, the exit of the gas pipe is located around the substrate holder, so that the etching during the etching process of the semiconductor device can be performed well. Its purpose is to provide sputtering equipment for semiconductor manufacturing.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 스피터링 장비는 진공펌프(4)가 연결된 진공챔버(1)내의 상부에 위치하되 전력공급원(5)으로부터 높은 음전압이 인가되는 타겟(2)과, 상기 타겟(2)에 대항하여 진공챔버(1) 내의 하부에 위치하되 진공챔버(1)와 함께 접지되는 기판홀더(3)와, 상기 진공챔버(1) 내부로 가스를 유입하는 가스관(6)으로 구성된 반도체 제조용 스퍼터링 장비에 있어서, 내부에 전원과 접속된 열전자 방출용 열선코일(11)을 내장하고, 표면에 낮은 양전압이 인가되는 가스관(10)이 상기 타겟(2)의 하부쪽에 근접되도록 다수개로 구성되는 것을 특징으로 한다The sputtering equipment of the present invention for achieving this object is located in the upper portion of the vacuum chamber (1) to which the vacuum pump (4) is connected, the target (2) to which a high negative voltage is applied from the power supply (5), and the target A substrate holder (3) positioned below the vacuum chamber (1) against the (2) and grounded together with the vacuum chamber (1), and a gas pipe (6) for introducing gas into the vacuum chamber (1) In the sputtering equipment for semiconductor manufacturing, a plurality of gas pipes (10) having a built-in hot electron coil (11) connected to a power source and connected to a power source are provided so as to be close to the lower side of the target (2). Characterized in that

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제2도는 본 고안에 의한 반도체 제조용 스퍼터링 장비의 구성도로서, 본 고안의 스퍼터링 장비는 진공펌프(4)가 연결된 진공챔버(1) 내의 상부에 타겟(2)을 위치시키고, 상기 타겟(2)에 대항하면서 진공챔버(1)내의 하부에 웨이퍼를 고정하는 기판홀더(3)를 위치시키고, 상기 타겟(2)에 근접하되 타겟(2)의 위치보다 하부쪽에 다수의 가스관(10)을 구비시켜 구성된다.2 is a block diagram of a sputtering apparatus for manufacturing a semiconductor according to the present invention, the sputtering apparatus of the present invention is to place the target 2 on the upper part in the vacuum chamber 1 connected to the vacuum pump 4, the target (2) A substrate holder (3) for fixing the wafer in the lower portion of the vacuum chamber (1) is located while being opposed to, and a plurality of gas pipes (10) are provided closer to the target (2) than the position of the target (2) It is composed.

상기 진공펌프(4)는 진공챔버(1)의 본체에 연결되어 진공챔버(1)내부를 진공시키며, 상기 타겟(2)은 진공펌프(4) 외부의 전력공급원(5)에 연결되어 높은 음전압(예를 들어, -600V)이 인가되게 하며, 상기 기판홀더(3)는 증착할 웨이퍼를 고정하되 상기 진공챔버(1)의 몸체와 함께 접지된다.The vacuum pump 4 is connected to the main body of the vacuum chamber 1 to vacuum the inside of the vacuum chamber 1, and the target 2 is connected to a power supply 5 outside the vacuum pump 4 to generate a high sound. A voltage (for example, -600 V) is applied, and the substrate holder 3 holds the wafer to be deposited but is grounded together with the body of the vacuum chamber 1.

한편, 상기 타겟(2)에 근접하되 타겟(2)의 위치보다 하부쪽에 구비시킨 다수의 가스관(10)은 본 고안의 주요부분으로, 상기 가스관(10)의 각각은 증착용 가스, 예를들어 Ar가스등이 진공챔버(1) 내부로 유입될 때 가스관(10)출구에서 Ar가스가 열전자에 의해 1차적으로 이온화되도록 가스관(10) 내부에 전원과 접속된 열전자 방출용 열선코일(11)을 내장하고, 또한 가스관(10)에 낮은 양전압(예를 들어, +30V 정도)이 일측이 접지된 전원에 의해 인가되도록 하여 타겟(2)으로 부터 발생하는 전자들이 기판홀더(3)쪽으로 향하지 않고 가스관(10)의 출구쪽으로 향하게 유도하여 분사되는 Ar가스의 이온화를 증가시키도록 한다.On the other hand, the plurality of gas pipes 10 provided closer to the target 2 but lower than the position of the target 2 is the main part of the present invention, each of the gas pipes 10 is a deposition gas, for example When Ar gas or the like is introduced into the vacuum chamber 1, a hot electron coil 11 for hot electron emission connected to a power source is built in the gas pipe 10 so that Ar gas is ionized primarily by hot electrons at the outlet of the gas pipe 10. In addition, a low positive voltage (for example, about + 30V) is applied to the gas pipe 10 by a power source having one side grounded so that electrons generated from the target 2 are not directed toward the substrate holder 3. It is directed toward the outlet of (10) to increase the ionization of the injected Ar gas.

상기 다수의 가스관(10)은 타겟(2)과 기판홀더(3) 사이에서 전, 후와 좌, 우로 상호 마주하여 대칭되게 4개가 적당하나, 가스관(10)의 설치는 그 갯수에 한정되지 않는다.The plurality of gas pipes 10 are appropriately symmetrically facing each other between the target 2 and the substrate holder 3 before, after, left and right, but the number of the gas pipes 10 is not limited to the number thereof. .

상술한 스퍼터링 장비는 웨이퍼에 금속박막을 증착할 때 유용하며, 반도체 제조공정 중 식각공정시 식각을 양호하게 하기 위해서는 상술한 구성 및 원리는 동일하되 가스관(10)의 출구가 식각할 웨이퍼를 고정하는 기판홀더(3)에 근접하되 기판홀더(3)의 위치보다 상부쪽에 구비시키므로서 식각용 가스가 이온화되면서 높은 플라즈마농도가 되어 식각공정을 양호하게 수행할 수 있다.The above-mentioned sputtering equipment is useful when depositing a metal thin film on a wafer. In order to improve etching during an etching process during a semiconductor manufacturing process, the above-described configuration and principle are the same, but the outlet of the gas pipe 10 fixes the wafer to be etched. Since the etching gas is ionized to be closer to the substrate holder 3 but above the position of the substrate holder 3, the etching gas may be ionized, and thus, the etching process may be satisfactorily performed.

상술한 구성에 의거하여 본 고안의 작동을 설명하면, 진공펌프(4)로 진공챔버(1) 내부를 진공시키고 스퍼터링 장비의 모든 전원을 온(on)시켜 스퍼터링 장비의 초기화를 이룬다음 기판홀더(3)에 고정된 웨이퍼를 증착 또는 식각공정을 진행하기 위하여, 다수개의 가스판(10)을 통해 예정된 가스를 진공챔버(1) 내부로 분리시킨다. 이때 분사되는 가스는 가스관(10)에 내장된 열전자 방출용 열선코일(11)에 의하여 1차적으로 이온화가 이루어지며, 또한 가스관(10)에 인가되는 낮은 양전압에 의해 타겟(2)으로부터 발생된 전자가 가스관(10)의 출구로 유도되어 분사된 가스가 유도된 전자에 의해 또다시 이온화가 이루어지며, 최종적으로 타겟(2) 부근에서 다시 이온화되므로 인하여 이온화율을 높일 수 있고, 따라서 플라즈마 농도를 증대시킬 수 있어 플라즈마를 형성 유지하기에 필요한 가스압력을 상당히 낮출 수 있다.Referring to the operation of the present invention based on the above-described configuration, by vacuuming the inside of the vacuum chamber (1) with a vacuum pump (4) and on (on) all the power of the sputtering equipment to initialize the sputtering equipment and then the substrate holder ( In order to proceed with the deposition or etching process of the wafer fixed to 3), the predetermined gas is separated into the vacuum chamber 1 through the plurality of gas plates 10. At this time, the injected gas is primarily ionized by the hot-ray coil 11 for emitting heat electrons embedded in the gas pipe 10, and is generated from the target 2 by a low positive voltage applied to the gas pipe 10. The electrons are guided to the outlet of the gas pipe 10 so that the injected gas is ionized again by the induced electrons and finally ionized again near the target 2, thereby increasing the ionization rate, thus increasing the plasma concentration. It can be increased to significantly lower the gas pressure required to form and maintain the plasma.

상술한 바와같이 본 고안은 진공챔버내의 가스압력을 낮춤과 동시에 플라즈마 농도를 증대시킬 수 있어 반도체 제조공정 중 박막증착공정에서 증착속도를 높이고, 박막특성을 증대시켜 제품의 질향상과 생산에 잇점이 있으며, 또한 식각공정에도 유용하게 이용될 수 있는 잇점이 있다.As described above, the present invention can reduce the gas pressure in the vacuum chamber and increase the plasma concentration, thereby increasing the deposition rate in the thin film deposition process in the semiconductor manufacturing process, and increasing the thin film properties to improve the product quality and production. In addition, there is an advantage that can be usefully used in the etching process.

Claims (3)

진공펌프(4)가 연결된 진공챔버(1)내의 상부에 위치하되 전력공급원(5)으로부터 높은 음전압이 인가되는 타겟(2)과, 상기 타겟(2)에 대항하여 진공챔버(1)내의 하부에 위치하되 진공챔버(1)와 함에 접지되는 기판홀더(3)와, 상기 진공챔버(1)내부로 가스를 유입하는 가스관(6)으로 구성된 반도체 제조용 스퍼터링 장비에 있어서, 내부에 전원과 접속된 열전자 방출용 열선코일(11)을 내장하고, 표면에 낮은 양전압이 인가되는 가스관(10)이 상기 타겟(2)의 하부쪽에 근접 되도록 다수개로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 스퍼터링 장비.A target 2 located above the vacuum chamber 1 to which the vacuum pump 4 is connected, to which a high negative voltage is applied from the power supply 5, and a lower portion within the vacuum chamber 1 against the target 2. In the sputtering equipment for semiconductor manufacturing comprising a substrate holder (3) which is located at but is grounded together with the vacuum chamber (1), and a gas pipe (6) for introducing gas into the vacuum chamber (1), A sputtering apparatus for manufacturing a semiconductor, comprising a plurality of gas pipes (10) having a built-in hot wire coil (11) for emitting hot electrons and having a low positive voltage applied to a surface thereof so as to be close to a lower side of the target (2). 제1항에 있어서, 상기 가스관(10)은 상기 기판홀더(3)의 상부쪽에 근접되도록 다수개로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 스퍼터링 장비.2. The sputtering apparatus for semiconductor manufacturing according to claim 1, wherein the gas pipe (10) is configured in plural number so as to be close to the upper side of the substrate holder (3). 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가스관(10)은 상기 타겟(2)과 기판홀더(3) 사이에 즉 전, 후와 좌, 우로 상호 대칭되게 4개로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 스퍼터링 장비.3. The semiconductor manufacturing method according to claim 1 or 2, wherein the gas pipes 10 are composed of four gas cylinders symmetrically between the target 2 and the substrate holder 3, i.e., before, after, and left and right. Sputtering equipment.
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