KR100728699B1 - apparatus for avoiding wall deposition in sputter - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 배선 공정 등에서 사용되는 배치(batch)식 1챔버(chamber)-다중 타겟(target)형 스퍼터에서 간단한 장치를 부가함으로써, 벽면에의 불필요한 증착을 막고, 타겟 간의 상호 오염(cross-contamination)을 방지하며, 장치 내의 불필요한 영역의 플라즈마 방전을 억제하고, 장치의 신속한 유지 및 보수를 가능하게 하기 위한 내벽 증착 방지 장치를 제공하기 위한 것이며, 본 발명에 의한 스퍼터 장치는 플라즈마 방전을 발생시키는 진공 챔버, 상기 진공 챔버의 한쪽 면에 장착되며 증착하고자 하는 소정의 물질로 구성되는 하나 또는 그 이상의 타겟, 상기 타겟을 지지하고 상기 진공 챔버에 연결시키며 플라즈마 방전을 유지하기 위한 전력을 공급하는 타겟 지지부, 상기 타겟의 대향 면에 설치되어 상기 타겟의 물질이 박막 형태로 증착되는 하나 또는 그 이상의 웨이퍼, 상기 각각의 타겟과 각각의 웨이퍼 사이의 공간을 감싸도록 설치되어 그 외부로 향하는 플라즈마 방전 입자와 스퍼터된 입자들을 차단하는 차단부 및 상기 차단부에 연결되어 상기 차단부를 기계적으로 구동하며 웨이퍼의 인입 및 반송시 상기 차단부를 웨이퍼의 반대 방향으로 이동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention prevents unnecessary deposition on walls and cross-contamination between targets by adding a simple device in a batch type 1-chamber-targeted sputter used in a semiconductor wiring process or the like. To prevent the plasma discharge of unnecessary areas in the apparatus, and to provide an internal wall deposition preventing apparatus for enabling the rapid maintenance and repair of the apparatus, and the sputtering apparatus according to the present invention is a vacuum for generating plasma discharge. A chamber, one or more targets mounted on one side of the vacuum chamber and composed of a predetermined material to be deposited, a target support for supporting the target, connecting the vacuum chamber, and supplying power to maintain plasma discharge; One or the same is installed on the opposite surface of the target to deposit the material of the target in the form of a thin film The wafer is provided to surround the space between each target and each wafer, and is provided with a blocking portion for blocking plasma discharge particles and sputtered particles directed to the outside, and connected to the blocking portion to mechanically drive the blocking portion. It characterized in that it comprises a drive unit for moving the blocking portion in the opposite direction of the wafer during the introduction and transport of.
스퍼터 장치, 벽면 증착, 상호 오염, 금속 배선 공정, 반도체 공정Sputtering Equipment, Wall Deposition, Cross-Contamination, Metal Wiring Process, Semiconductor Process
Description
도1은 종래 기술의 스퍼터 장치의 구성과 본 발명의 내벽 증착 방지 장치가 장착된 스퍼터 장치의 구성을 비교하여 도시하였다.Fig. 1 shows a comparison of the configuration of the sputtering apparatus of the prior art with the configuration of the sputtering apparatus equipped with the inner wall deposition preventing apparatus of the present invention.
도2에서는 본 발명의 내벽 증착 방지 장치가 장착된 스퍼터 장치의 구성과 작동을 나타내었다.2 shows the configuration and operation of the sputtering apparatus equipped with the inner wall deposition preventing apparatus of the present invention.
본 발명은 스퍼터(sputter) 장치에서의 내벽 증착 방지 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 배선 공정 등에서 사용되는 배치(batch)식 1 챔버(chamber)-다중 타겟(target)형 스퍼터 장치에서 벽면에의 불필요한 증착을 막기 위한 것이며, 타겟 간에 발생할 수 있는 상호 오염(cross-contamination)을 방지하며, 장비 내 불필요한 영역에서의 플라즈마 방전을 억제하고, 장치의 신속한 유지 및 보수를 가능하게 하기 위한 내벽 증착 방지 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inner wall deposition preventing apparatus in a sputter apparatus, and more particularly, to a wall surface in a batch type 1 chamber-multi target type sputter apparatus used in a semiconductor wiring process or the like. To prevent unnecessary deposition of materials, to prevent cross-contamination that may occur between targets, to prevent plasma discharge in unnecessary areas of the equipment, and to prevent internal wall deposition to enable rapid maintenance and repair of the device. Relates to a device.
반도체 공정에서는 회로의 배선(interconnection)을 위한 금속 막의 증착 공정(metalization process)이 필수 요소가 되며, 단일한 chamber로 구성된 독립형(stand-alone)형 장비와 수개의 독립된 챔버로 구성되는 복합형(cluster-type) 장치 또는 배치형(batch-type) 장치 등 다양한 장치가 개발되어 사용되고 있다.In the semiconductor process, the metallization process of the metal film for the interconnection of circuits becomes an essential element, and a cluster consisting of stand-alone equipment consisting of a single chamber and several independent chambers Various devices such as -type devices or batch-type devices have been developed and used.
이 중, 배치형 장치는 동일한 챔버에 여러 장의 웨이퍼(wafer)가 동시에 인입되어 동일한 또는 상이한 공정을 순차적으로 수행하기 위한 것으로서 상기 복합형 장치에 비하여 장비의 가격이 낮고 구성이 단순하여 장치의 유지 보수가 용이한 장점을 가지며, 독립형 장치에 비하여 높은 생산성(thoroughput)을 가지는 이점이 있어 반도체 등의 생산라인에서 많이 사용되고 있다.Among these, the batch type device is used to sequentially carry out the same or different processes by simultaneously inserting several wafers into the same chamber. It has the advantage of easy and has the advantage of having a high productivity (thoroughput) compared to the stand-alone device is widely used in production lines, such as semiconductors.
배치형 장치는 고 순도의 동일한 물질로 이루어진 수 개의 타겟이 단일한 챔버 내에 장착되어 여러 장의 웨이퍼가 인입되어 동일한 공정을 진행하거나, 고 순도의 서로 다른 수 개의 타겟이 단일한 챔버 내에 장착되어 각각 다른 공정을 순차적으로 진행하는 구조로 되어 있으며, 별도의 챔버로 구성되어 각각의 챔버 간에 웨이퍼의 이동시 각 챔버의 배기(pumping)와 흡기(venting)가 반복됨에 따라 공정 진행 시간이 오래 걸리는 복합형 장치에 비하여 높은 생산성을 얻을 수 있는 장점이 있다.Batch-type devices have several targets of the same material of high purity mounted in a single chamber and multiple wafers are drawn in to perform the same process, or several different targets of high purity are mounted in a single chamber and each It is a structure that proceeds the process sequentially, and it is composed of separate chambers, and the pumping and venting of each chamber is repeated when the wafer is moved between the chambers. Compared with this, there is an advantage that high productivity can be obtained.
다만, 동일한 챔버 내에 수 개의 타겟이 장착됨에 따라 고 순도를 유지하여야 하는 타겟 간의 상호 오염(cross-contamination)이 발생할 수 있으며, 장치의 벽면에 불필요한 증착이 발생할 수 있고, 챔버의 용적이 크기 때문에 불필요한 플라즈마 방전 영역의 증가가 발생하고 벽면 등의 오염을 제거하기 위한 주기적인 장비의 세정(cleaning) 등의 유지, 보수가 어려운 단점이 있다. However, as several targets are installed in the same chamber, cross-contamination may occur between targets that must maintain high purity, unnecessary deposition may occur on the wall of the apparatus, and unnecessary because of the large volume of the chamber. An increase in the plasma discharge area occurs and it is difficult to maintain and repair the equipment such as cleaning of periodic equipment for removing contamination of walls and the like.
또한, 스퍼터 공정에 사용되는 타겟은 공정의 최종 생산물인 반도체 소자의 우수한 특성을 확보하기 위하여 고 순도를 유지하여야 함이 요구되는데, 인접한 타겟 물질이 스퍼터링 되어 다른 타겟 표면에 증착되거나 벽면에 증착되어 있다가 공정시에 불순물이나 미립자(particle)로 작용하여 공정의 신뢰도를 손상시키는 경우가 많이 발생한다.In addition, the target used in the sputtering process is required to maintain high purity in order to secure the excellent characteristics of the semiconductor device, the final product of the process, the adjacent target material is sputtered and deposited on another target surface or deposited on the wall surface In many cases, the process acts as impurities or particles to impair the reliability of the process.
이와 같은, 공정 신뢰도의 저하를 막기 위하여 생산 라인 등에서는 주기적으로 장비를 분리, 세정하여 벽면에의 증착 물질을 제거하는데 많은 시간이 소요되며 장비의 분리, 세정의 용이성 및 장비 구조 설계 측면에서의 세정시간 절감을 위한 많은 고려가 요구된다.In order to prevent such deterioration of process reliability, it takes a lot of time to remove the deposition material on the wall by periodically separating and cleaning the equipment in the production line, and the cleaning in terms of equipment separation, ease of cleaning and equipment structure design. Many considerations are required to save time.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 반도체 배선 공정 등에서 사용되는 배치(batch)식 1챔버(chamber)-다중 타겟(target)형 스퍼터에서 간단한 장치를 부가함으로써, 벽면에의 불필요한 증착을 막고, 타겟 간의 상호 오염(cross-contamination)을 방지하며, 장치 내의 불필요한 영역의 플라즈마 방전을 억제하고, 장치의 신속한 유지 및 보수를 가능하게 하기 위한 내벽 증착 방지 장치를 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and by adding a simple device in a batch type 1 chamber-multi target type sputter used in a semiconductor wiring process or the like, to prevent unnecessary deposition on the wall surface In order to prevent cross-contamination between targets, to suppress plasma discharge of unnecessary areas in the apparatus, and to provide an inner wall deposition preventing apparatus for enabling rapid maintenance and repair of the apparatus.
본 발명은 이와 같은 목적을 달성하기 위한 것으로, 본 발명의 한 특징에 의한 스퍼터 장치의 구성은, 플라즈마 방전을 발생시키는 진공 챔버, 상기 진공 챔버의 한쪽 면에 장착되며 증착하고자 하는 소정의 물질로 구성되는 하나 또는 그 이 상의 타겟, 상기 타겟을 지지하고 상기 진공 챔버에 연결시키며 플라즈마 방전을 유지하기 위한 전력을 공급하는 타겟 지지부, 상기 타겟의 대향 면에 설치되어 상기 타겟의 물질이 박막 형태로 증착되는 하나 또는 그 이상의 웨이퍼, 상기 각각의 타겟과 각각의 웨이퍼 사이의 공간을 감싸도록 설치되어 그 외부로 향하는 플라즈마 방전 입자와 스퍼터된 입자들을 차단하는 차단부 및 상기 차단부에 연결되어 상기 차단부를 기계적으로 구동하며 웨이퍼의 인입 및 반송시 상기 차단부를 웨이퍼의 반대 방향으로 이동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention is to achieve the above object, the configuration of the sputtering device according to an aspect of the present invention, a vacuum chamber for generating a plasma discharge, a predetermined material mounted on one side of the vacuum chamber to be deposited One or more targets, a target support for supporting the target, connecting the vacuum chamber, and supplying power to maintain plasma discharge, and installed on opposite sides of the target to deposit the material of the target in a thin film form. One or more wafers, a shielding portion arranged to enclose a space between each target and each wafer, the shielding portion blocking the plasma discharge particles and the sputtered particles directed to the outside; and the blocking portion mechanically connected to the blocking portion. Drive the wafer in the opposite direction of the wafer It characterized in that it comprises a driving part.
또한, 상기 스퍼터 장치에서, 상기 차단부는 주기적인 분리 세정이 용이하도록 탈착이 가능한 구조를 가지며, 상기 타겟 지지부의 상기 진공 챔버내에 노출되는 부분과 동일한 재질인 것을 본 발명의 다른 한 가지 특징으로 한다.In addition, the sputtering device, the blocking portion has a structure that can be detached to facilitate the periodic separation and cleaning, it is another feature of the present invention that the same material as the portion exposed in the vacuum chamber of the target support.
상기한 바와 같이 반도체 공정 장비에 있어서 주기적인 유지, 보수의 용이성은 매우 중요하며, 이를 통한 장비 보수시간의 절감은 생산성을 높이는 데 필수적으로 고려되어야 할 요소이기 때문이다.As described above, the ease of periodic maintenance and repair is very important in the semiconductor process equipment, and the reduction of equipment maintenance time through this is an essential factor to be considered to increase productivity.
본 발명의 또 다른 특징에 의한 스퍼터 장치에서의 내벽 증착 방지 장치는, 상기 각각의 타겟과 각각의 웨이퍼 사이의 공간을 감싸도록 설치되어 그 외부로 향하는 플라즈마 방전 입자와 스퍼터된 입자들을 차단하는 차단부 및 상기 차단부에 연결되어 상기 차단부를 기계적으로 구동하며 웨이퍼의 인입 및 반송시 상기 차단부를 웨이퍼의 반대 방향으로 이동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.An inner wall deposition preventing apparatus in a sputtering apparatus according to another aspect of the present invention is provided so as to surround a space between each target and each wafer to block the plasma discharge particles and sputtered particles directed to the outside thereof. And a driving unit connected to the blocking unit to mechanically drive the blocking unit and to move the blocking unit in a direction opposite to the wafer when the wafer is inserted and conveyed.
또한, 상기 스퍼터 장치에서의 내벽 증착 방지 장치에 있어서, 상기 차단부는 주기적인 분리 세정이 용이하도록 탈착이 가능한 구조를 가지며, 상기 타겟 지 지부의 상기 진공 챔버내에 노출되는 부분과 동일한 재질인 것을 특징으로 한다.In the apparatus for preventing the deposition of an inner wall in the sputtering apparatus, the blocking portion has a structure capable of being detached to facilitate periodical separation cleaning, and is made of the same material as the portion exposed in the vacuum chamber of the target support portion. do.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시례를 도면을 참조하여 상세히 기술한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도1에서는 종래 기술의 스퍼터 장치의 내부 구성과 본 발명의 내벽 증착 방지 장치가 장착된 스퍼터 장치의 구성을 비교하여 도시하였다.In FIG. 1, the internal structure of the sputtering apparatus of the prior art is compared with that of the sputtering apparatus equipped with the inner wall deposition prevention apparatus of this invention.
도1에 나타난 것처럼 종래 기술의 스퍼터 장치에서는 스퍼터링 된 타겟 물질의 입자들이 장치 내벽과 인접한 타겟 면 등에 증착되어 상기한 타겟 간의 상호 오염(cross-contamination)의 문제를 유발시킬 수 있고, 내벽에 증착된 오염성의 박막을 제거하기 위하여 장치 전체를 해체하여 세정하여야 하기 때문에 장비의 유지, 보수가 어렵게 된다. In the sputtering apparatus of the prior art, as shown in FIG. 1, particles of the sputtered target material are deposited on the target surface adjacent to the inner wall of the apparatus, which may cause a problem of cross-contamination between the targets, and is deposited on the inner wall. In order to remove contaminated thin film, the whole device has to be dismantled and cleaned, making equipment maintenance and repair difficult.
반면에, 본 발명의 내벽 증착 방지 장치를 이용하는 경우 도1과 같이 스퍼터링 된 타겟 물질의 입자들이 인접한 타겟 면을 오염시킬 수 없어, 상기 상호 오염의 문제가 해결되며, 차단부만을 분리하여 세정이 가능하기 때문에 유지, 보수가 용이하게 된다. On the other hand, in the case of using the inner wall deposition prevention apparatus of the present invention as shown in Fig. 1 particles of the sputtered target material can not contaminate the adjacent target surface, the problem of the cross-contamination is solved, it is possible to clean by separating only the blocking portion Therefore, maintenance and repair become easy.
도2에서는 본 발명의 내벽 증착 방지 장치가 장착된 스퍼터 장치의 구성과 작동을 나타내었다.2 shows the configuration and operation of the sputtering apparatus equipped with the inner wall deposition preventing apparatus of the present invention.
도2에 나타낸 것처럼 본 발명의 한 실시례에 의한 스퍼터 장치의 구성은, 플라즈마 방전을 발생시키는 진공 챔버(100), 상기 진공 챔버의 한쪽 면에 장착되며 증착하고자 하는 소정의 물질로 구성되는 하나 또는 그 이상의 타겟(200), 상기 타겟을 지지하고 상기 진공 챔버(100)에 연결시키며 플라즈마 방전을 유지하기 위한 전력을 공급하는 타겟 지지부(300), 상기 타겟의 대향 면에 설치되어 상기 타겟의 물질이 박막 형태로 증착되는 하나 또는 그 이상의 웨이퍼(400), 상기 각각의 타겟과 각각의 웨이퍼 사이의 공간을 감싸도록 설치되어 그 외부로 향하는 플라즈마 방전 입자와 스퍼터된 입자들을 차단하는 차단부(500) 및 상기 차단부에 연결되어 상기 차단부를 기계적으로 구동하며 웨이퍼의 인입 및 반송시 상기 차단부를 웨이퍼의 반대 방향으로 이동시키는 구동부(600)를 포함하는 것을 특징으로 한다.As shown in FIG. 2, the configuration of the sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention may include a
공정을 개시하기 위하여, 웨이퍼(400)를 진공 챔버(100)내로 인입하는 경우에는 도2에 나타낸 것처럼 구동부(600)의 작용에 의하여 차단부가 웨이퍼의 반대 방향으로 이동하게 되며(S1), 공정 진행 시에는 다시 웨이퍼 방향으로 돌아오게 된다(S2).In order to start the process, when the
플라즈마 방전의 개시에 의하여 스퍼터 증착 공정이 시작되면 공정 조건에 따라 타겟에 수 백 볼트 정도의 고 전압이 인가되며, 이 때 타겟 면을 한 전극으로 하고 진공 챔버의 다른 부분을 다른 한 전극으로 하는 플라즈마 방전이 개시되는데, 타겟 면으로부터의 전계는 차단부에 의해 차단되어 플라즈마 방전은 차단부 내부의 타겟과 웨이퍼 사이의 공간에 가두어지게 된다.When the sputter deposition process is started by the start of the plasma discharge, a high voltage of about several hundred volts is applied to the target depending on the process conditions. At this time, the target surface is one electrode and the other part of the vacuum chamber is another electrode. Discharge is initiated, where the electric field from the target surface is blocked by the blocking portion so that the plasma discharge is confined in the space between the target and the wafer inside the blocking portion.
그에 따라서, 진공 챔버 내의 불필요한 다른 부분에서의 방전을 억제할 수 있게되어 전력소모를 줄이고 방전을 효율적으로 운영할 수 있는 장점이 있으며, 다른 부분에서의 플라즈마 발생시, 플라즈마 내부의 하전입자들 중 이온의 스퍼터 작용에 의하여 발생하는 불순물의 플라즈마 내부로의 유입에 의한 기판의 불순물 증착을 막을 수 있게 된다. Accordingly, it is possible to suppress the discharge in other unnecessary parts in the vacuum chamber, thereby reducing the power consumption and operating the discharge efficiently. When the plasma is generated in other parts, the ions of the charged particles in the plasma It is possible to prevent the deposition of impurities on the substrate by the inflow of impurities generated by the sputtering action into the plasma.
본 발명의 내벽 증착 방지 장치를 이용하여, 반도체 배선 공정 등에서 사용되는 배치(batch)식 1챔버(chamber)-다중 타겟(target)형 스퍼터에서 간단한 장치를 부가함으로써, 벽면에의 불필요한 증착을 막고, 타겟 간의 상호 오염(cross-contamination)을 방지하며, 장치 내의 불필요한 영역의 플라즈마 방전을 억제하고, 장치의 신속한 유지 및 보수를 가능하게 하는 등의 효과를 얻을 수 있다. By using the inner wall deposition preventing device of the present invention, by adding a simple device in a batch type 1 chamber-multi target type sputter used in a semiconductor wiring process or the like, it prevents unnecessary deposition on the wall surface, Effects such as preventing cross-contamination between targets, suppressing plasma discharge of unnecessary areas in the apparatus, enabling rapid maintenance and repair of the apparatus, and the like can be obtained.
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