KR20180002276A - sputtering device - Google Patents

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Abstract

A sputtering device is disclosed. The sputtering device according to the present invention includes a sputtering cathode provided in a process chamber for performing a sputtering process on a substrate and having a target for providing a deposition material on a substrate, and a magnetic field forming unit provided in the process chamber and forming a magnetic field in the upper region of the substrate in order to form a plasma region having a high plasma density in the upper region of the substrate. It is possible to form a uniform barrier film on the inner wall of a through silicon via (TSV).

Description

스퍼터링 장치{sputtering device}[0001] Sputtering device [0002]

본 발명은, 스퍼터링 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 반도체 기판에 마련된 실리콘관통전극(TSV, through silicon via)의 내벽에 균일한 배리어(barrier) 막질의 박막을 형성하는 스퍼터링 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sputtering apparatus, and more particularly, to a sputtering apparatus for forming a uniform barrier film on an inner wall of a through silicon via (TSV) provided in a semiconductor substrate.

유리 등의 웨이퍼(wafer)를 대상으로 진행되는 반도체소자의 제조공정 또는 평판표시장치(plat panel display device)의 제조공정에는, 웨이퍼 등의 대상물(이하, 기판이라 한다) 상에 박막을 증착하는 공정이 다수 반복하여 수행된다. BACKGROUND ART A manufacturing process of a semiconductor device or a manufacturing process of a plat panel display device which is carried out on a wafer such as a glass includes a process of depositing a thin film on an object such as a wafer Are repeated a plurality of times.

이러한 박막은 전도체, 유전체 또는 반도체 물질로 이루어질 수 있는데, 단층으로서 회로배선이나 전계생성전극을 구성하기도 하고, 다층으로 적층되어 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT) 등의 스위칭 소자를 구성하기도 한다. The thin film may be formed of a conductor, a dielectric material, or a semiconductor material. The thin film may constitute a circuit wiring or an electric field generating electrode as a single layer, and may be laminated in multiple layers to constitute a switching element such as a thin film transistor (TFT).

이때. 박막으로 증착되는 물질이 금속일 경우에 스퍼터링 장치가 사용될 수 있는데, 스퍼터링 장치는 대향되는 제1 전극 및 제 2 전극과, 제1 및 2제 전극 사이에 배치되는 기판 및 제1 및 2제 전극 사이에 배치되며 증착물질을 제공하는 타겟(target)을 포함한다.At this time. A sputtering apparatus can be used when the material deposited as a thin film is a metal. The sputtering apparatus includes a first electrode and a second electrode facing each other, a substrate disposed between the first and second electrodes, And a target for providing a deposition material.

스퍼터링 장치의 박막증착원리 및 동작을 간단히 설명하면, 기판과 타겟이 존재되는 영역을 진공으로 조성한 후, 기판쪽의 제1 전극에 양(+) 전압 그리고 타겟쪽의 제2 전극에 음(-) 전압을 가하면서 진공 영역에 아르곤(Ar) 등의 가스를 주입한다. The principle and operation of thin film deposition of a sputtering apparatus will be briefly described. After a substrate and a region where a target is present are formed in a vacuum, a positive (+) voltage is applied to the first electrode on the substrate side, A gas such as argon (Ar) is injected into the vacuum region while applying a voltage.

그러면 주입된 가스 입자는 플라즈마(plasma) 상태로 이온화되는데, 이중 양(+)으로 대전된 입자는 제2 전극으로 가속되어 타겟에 충돌한다. 이러한 충돌을 통해 타겟 재질의 금속입자가 타겟으로부터 방출되며, 방출된 입자는 제1 전극 방향으로 가속되어 기판 표면에 증착된다.Then, the injected gas particles are ionized in a plasma state, and the positively charged particles are accelerated to the second electrode and collide with the target. Through this collision, metal particles of the target material are discharged from the target, and the discharged particles are accelerated toward the first electrode and deposited on the substrate surface.

이러한 스퍼터링 장치는 반도체용 기판에 마련된 실리콘관통전극(TSV, through silicon via)의 내벽에 균일한 배리어(barrier) 막질을 형성하는 공정에도 사용되는데, 종래기술에 따른 스퍼터링 장치는 타겟과 기판 사이의 거리가 가까워 타겟에서 방출된 증착물질의 급격한 방출량 증가로 실리콘관통전극(TSV)의 내벽에 균일한 막질이 형성되지 못하고, 막질의 두께가 불균일하거나, 실리콘관통전극(TSV) 전극의 입구 주위에 증착물질이 쌓여 실리콘관통전극(TSV)의 입구가 폐쇄되는 불량을 초래하는 문제점이 있다.Such a sputtering apparatus is also used in a process of forming a uniform barrier film on the inner wall of a through silicon via (TSV) provided on a semiconductor substrate. The sputtering apparatus according to the related art has a distance The uniform film quality can not be formed on the inner wall of the silicon penetration electrode (TSV) due to an abrupt increase in the amount of the evaporation material discharged from the target, and the thickness of the film quality may be uneven or the deposition material There is a problem that the entrance of the silicon penetration electrode (TSV) is closed, resulting in defects.

이를 해결하기 위해 타겟과 기판 사이를 멀리 이격시키면, 기판 상부 영역의 플라즈마 밀도(density)가 낮아지고, 이에 따라 실리콘관통전극(TSV)의 내벽에 균일한 배리어 막질이 형성되지 못하는 문제점이 있다.In order to solve this problem, when the target and the substrate are spaced apart from each other, the density of the plasma in the upper region of the substrate is lowered and the uniform barrier film quality can not be formed on the inner wall of the silicon penetrating electrode (TSV).

대한민국 공개특허공보 제10-2006-0111896호, (2012.10.16.)Korean Patent Publication No. 10-2006-0111896, (October 16, 2012)

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 타겟과 기판을 소정 간격만큼 이격시키면서도 기판의 상부 영역에 높은 플라즈마 밀도를 형성하여 기판에 마련된 실리콘관통전극(TSV)의 내벽에 균일한 배리어 막질이 형성할 수 있는 스퍼터링 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a plasma display device capable of forming a uniform plasma film quality on the inner wall of a silicon penetration electrode (TSV) provided on a substrate by forming a high plasma density in an upper region of the substrate, And a sputtering device.

본 발명의 일 측면에 따르면, 기판에 대한 스퍼터링 공정이 수행되는 공정 챔버에 마련되며, 상기 기판에 증착물질을 제공하는 타겟을 구비하는 스퍼터링 캐소드; 및 상기 공정 챔버에 마련되며, 상기 기판의 상부 영역에 플라즈마 밀도(density)가 높은 플라즈마 영역이 마련되도록 상기 기판의 상부 영역에 자기장을 형성하는 자기장 형성유닛을 포함하는 스퍼터링 장치가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a sputtering apparatus comprising: a sputtering cathode provided in a process chamber in which a sputtering process for a substrate is performed, the target having a target for providing a deposition material on the substrate; And a magnetic field forming unit provided in the process chamber to form a magnetic field in an upper region of the substrate such that a plasma region having a high plasma density is formed in an upper region of the substrate.

상기 자기장 형성유닛은, 상기 공정 챔버의 측벽에 마련될 수 있다.The magnetic field generating unit may be provided on the side wall of the process chamber.

상기 자기장 형성유닛은, 상기 공정 챔버의 측벽에 결합되는 페라이트 코어부(Ferrite core); 및 상기 페라이트 코어부에 지지되는 코일부를 포함할 수 있다.The magnetic field forming unit may include: a ferrite core coupled to a side wall of the process chamber; And a coil portion supported by the ferrite core portion.

상기 페라이트 코어부는, 오픈형 페라이트 코어부를 포함할 수 있다.The ferrite core portion may include an open ferrite core portion.

상기 오픈형 페라이트 코어부는, 말단부가 상기 공정 챔버의 외벽에 연결되며, 가로방향으로 연장되어 형성되는 제1 가로 몸체부; 상기 제1 가로 몸체부에 연결되며, 세로 방향으로 연장되어 형성되는 세로 몸체부; 및 상기 세로 몸체부에 연결되고 말단부가 상기 공정 챔버의 외벽에 연결되는 제2 가로 몸체부를 포함할 수 있다.The open-type ferrite core portion includes a first lateral body portion having a distal end connected to an outer wall of the process chamber and extending in a lateral direction; A vertical body portion connected to the first horizontal body portion and extending in the vertical direction; And a second lateral body portion connected to the vertical body portion and having a distal end connected to an outer wall of the process chamber.

상기 세로 몸체부는, 상기 공정 챔버의 외벽에서 미리 결정된 간격만큼 이격되어 배치될 수 있다.The vertical body may be spaced apart from the outer wall of the process chamber by a predetermined distance.

상기 코일부는, 제1 가로 몸체부와 상기 제2 가로 몸체부의 사이에 배치될 수 있다.The coil portion may be disposed between the first horizontal body portion and the second horizontal body portion.

상기 자기장 형성유닛은, 상기 코일부에 연결되며, 상기 코일부에 RF 전원(radio frequency source)을 인가하는 자기장 형성유닛용 전원부를 더 포함할 수 있다.The magnetic field forming unit may further include a power unit for a magnetic field forming unit, which is connected to the coil unit and applies a radio frequency source to the coil unit.

상기 공정 챔버의 내부에는 상기 스퍼터링 캐소드와 상기 플라즈마 영역 사이에 위치되는 이격영역이 마련될 수 있다.The process chamber may be provided with a spacing region located between the sputtering cathode and the plasma region.

상기 공정 챔버는, 상기 공정 챔버의 내부에 마련되며, 상기 기판을 지지하는 서셉터유닛; 및 상기 서셉터유닛에 RF 전원(radio frequency source)을 인가하는 서셉터 유닛용 전원부를 더 포함할 수 있다.The process chamber comprising: a susceptor unit, provided within the process chamber, for supporting the substrate; And a power supply for a susceptor unit for applying a radio frequency source to the susceptor unit.

본 발명의 실시예들은, 공정 챔버에 마련되어 기판의 상부 영역에 플라즈마 밀도가 높은 플라즈마 영역이 마련되도록 기판의 상부 영역에 자기장을 형성하는 자기장 형성유닛을 구비함으로써, 타겟과 기판을 소정 간격만큼 이격시키면서도 기판의 상부 영역에 높은 플라즈마 밀도를 형성할 수 있고, 이에 따라 기판에 마련된 실리콘관통전극(TSV)의 내벽에 균일한 배리어 막질의 박막을 형성할 수 있는 이점이 있다.Embodiments of the present invention include a magnetic field forming unit which is provided in a process chamber and forms a magnetic field in an upper region of a substrate so that a plasma region with a high plasma density is provided in an upper region of the substrate, It is possible to form a high plasma density in the upper region of the substrate, thereby forming a uniform barrier film thin film on the inner wall of the silicon penetration electrode (TSV) provided on the substrate.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스퍼터링 장치가 도시된 도면이다.
도 2는 도 1의 자기장 형성유닛의 단면이 도시된 도면이다.
도 3은 도 1의 동작상태도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스퍼터링 장치가 도시된 도면이다.1 is a view showing a sputtering apparatus according to a first embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a cross-sectional view of the magnetic field generating unit of Fig. 1. Fig.
3 is an operational state diagram of Fig.
4 is a view showing a sputtering apparatus according to a second embodiment of the present invention.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in order to avoid unnecessary obscuration of the present invention.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스퍼터링 장치가 도시된 도면이며, 도 2는 도 1의 자기장 형성유닛의 단면이 도시된 도면이고, 도 3은 도 1의 동작상태도이다.FIG. 1 is a view showing a sputtering apparatus according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of the magnetic field forming unit of FIG. 1, and FIG. 3 is an operational state view of FIG.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 스퍼터링 장치는, 기판(T)에 대한 스퍼터링 공정이 수행되는 공정 챔버(110)에 마련되며 기판(T)에 증착물질을 제공하는 타겟(미도시)을 구비하는 스퍼터링 캐소드(160)와, 공정 챔버(110)에 마련되며 기판(T)의 상부 영역에 플라즈마 밀도가 높은 제2 플라즈마 영역(180)이 마련되도록 기판(T)의 상부 영역에 자기장을 형성하는 자기장 형성유닛(120)과, 공정 챔버(110)의 내부로 공정가스를 공급하는 가스 공급유닛(미도시)과, 공정 챔버(110)의 내부에 배치되며 기판(T)을 지지하는 서셉터유닛(130)과, 서셉터유닛(130)에 RF 전원(radio frequency source)을 인가하는 서셉터 유닛용 전원부(140)를 포함한다.1 to 3, the sputtering apparatus according to the first embodiment of the present invention is provided in a process chamber 110 in which a sputtering process is performed on a substrate T, and a deposition material And a second plasma region 180 provided in the process chamber 110 and having a high plasma density in an upper region of the substrate T. The substrate 110 is provided with a sputtering cathode 160, A magnetic field forming unit 120 for forming a magnetic field in the upper region of the process chamber 110, a gas supply unit (not shown) for supplying a process gas into the process chamber 110, A susceptor unit 130 for supporting the substrate T and a power supply unit 140 for a susceptor unit for applying an RF power source to the susceptor unit 130.

본 실시예의 기판(T)은, 실리콘관통전극(TSV, through silicon via, 미도시)이 마련된 반도체용 웨이퍼이며, 본 실시예의 스퍼터링 장치는 실리콘관통전극(TSV)의 내벽에 박막을 형성한다.The substrate T in this embodiment is a semiconductor wafer provided with a silicon through electrode (TSV) (not shown), and the sputtering apparatus of this embodiment forms a thin film on the inner wall of the silicon penetrating electrode TSV.

스퍼터링 캐소드(160)는 공정 챔버(110) 내부의 상부 영역에 마련된다. 스퍼터링 캐소드(160)는, 기판(T)을 향하여 증착물질(미도시)을 제공하는 타겟(미도시)과, 타겟(미도시)이 외벽에 마련되는 캐소드 백킹튜브(미도시)와, 캐소드 백킹튜브(미도시)의 내부에 마련되어 자기장을 발생시키는 마그네트(미도시)를 포함한다.A sputtering cathode 160 is provided in the upper region inside the process chamber 110. The sputtering cathode 160 includes a target (not shown) providing deposition material (not shown) toward the substrate T, a cathode backing tube (not shown) having a target (not shown) provided on the outer wall, And a magnet (not shown) provided inside the tube (not shown) to generate a magnetic field.

본 실시예의 스퍼터링 장치는, 타겟(미도시)과 캐소드 백킹튜브(미도시) 및 마그네트(미도시)를 포함하는 스퍼터링 캐소드(160) 영역에 음극(cathode)을 형성하고, 기판(T) 영역에 양극(anode)을 형성한다. 이처럼, 타겟(미도시)에 음극(cathode)이 형성되면, 타겟(미도시)은 하부 영역에 위치한 기판(T)을 향해 증착물질을 제공한다. 본 실시예에서 타겟(미도시)은 구리(Cu) 이온을 증착물질로 방출한다.The sputtering apparatus of the present embodiment includes a cathode in a region of a sputtering cathode 160 including a target (not shown), a cathode backing tube (not shown) and a magnet (not shown) Thereby forming an anode. As such, when a cathode is formed on a target (not shown), a target (not shown) provides a deposition material toward the substrate T located in the lower region. In this embodiment, a target (not shown) releases copper (Cu) ions as a deposition material.

본 실시예에서 공정 챔버(110)의 내부 공간은 중공되며, 중공된 공정 챔버(110)의 내부 공간은, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 플라즈마 영역(170), 이격영역(D) 및 제2 플라즈마 영역(180)으로 구획된다. In the present embodiment, the interior space of the process chamber 110 is hollow and the interior space of the hollow process chamber 110 is divided into a first plasma region 170, a spacing region D, And a second plasma region 180.

제1 플라즈마 영역(170)은 스퍼터링 캐소드(160)에 마련된 마그네트(미도시)에 의해 이격영역(D)보다 플라즈마의 밀도가 높은 영역을 말한다.The first plasma region 170 refers to a region having a higher density of plasma than the spacing region D by a magnet (not shown) provided in the sputtering cathode 160.

제2 플라즈마 영역(180)은 자기장 형성유닛(120)에 의해 플라즈마 밀도가 이격영역(D)보다 높게 형성되는 영역인데, 이러한 제2 플라즈마 영역(180)은 설명의 편의를 위해 후술한다.The second plasma region 180 is a region where the plasma density is higher than the spacing region D by the magnetic field forming unit 120. This second plasma region 180 will be described later for convenience of explanation.

이격영역(D)은 제1 플라즈마 영역(170)과 제2 플라즈마 영역(180) 사이에 배치되어 스퍼터링 캐소드(160)를 기판(T)에서 소정 거리만큼 이격시키는 공간이다. 본 실시예에서 이격영역(D)은 300 내지 400 밀리미터(mm)의 높이를 가지는데, 이에 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니며, 본 실시예의 이격영역(D)은 타겟에서 방출되는 증착물질의 급격한 방출에 의해 실리콘관통전극의 입구가 폐쇄되는 등의 불량이 발생되지 않을 수 있는 거리만큼의 높이를 가질 수 있다.The spacing region D is disposed between the first plasma region 170 and the second plasma region 180 to separate the sputtering cathode 160 from the substrate T by a predetermined distance. In this embodiment, the spacing region D has a height of 300 to 400 millimeters (mm), and the scope of the present invention is not limited thereto. The spacing region D of the present embodiment may be formed by depositing a deposition material So that a defect such as the fact that the entrance of the silicon through-hole electrode is closed due to the sudden release of the silicon through-hole can not be generated.

가스 공급유닛(미도시)은, 공정 챔버(110)의 내부로 공정가스를 공급한다. 본 실시예에서 공정가스는 아르곤 가스 등 불활성 가스로 마련된다. 이러한 가스 공급유닛(미도시), 타겟(미도시)의 주변에 공정가스를 분사하여 타겟(미도시) 주변에서 플라즈마 방전이 활발하게 일어날 수 있도록 한다.A gas supply unit (not shown) supplies a process gas into the process chamber 110. In this embodiment, the process gas is provided with an inert gas such as argon gas. A process gas is sprayed around the gas supply unit (not shown) and the target (not shown) so that a plasma discharge can be actively generated around the target (not shown).

서셉터유닛(130)은, 공정 챔버(110) 내부의 하부 영역에 배치되며 기판(T)을 지지한다. 이러한 서셉터유닛(130)에는 서셉터 유닛용 전원부(140)가 연결된다. 서셉터 유닛용 전원부(140)는 서셉터에 RF 전원(radio frequency source)을 인가함으로써 상술한 바와 같이 스퍼터링 캐소드(160) 영역에 음극(cathode)을 형성하고 기판(T) 영역에 양극(anode)을 형성한다.The susceptor unit 130 is disposed in a lower region inside the process chamber 110 and supports the substrate T. [ The susceptor unit 130 is connected to the power supply unit 140 for the susceptor unit. The power supply unit 140 for the susceptor unit forms a cathode in the region of the sputtering cathode 160 and an anode in the region of the substrate T by applying a radio frequency source to the susceptor, .

한편 자기장 형성유닛(120)은, 기판(T)의 상부 영역에 플라즈마 밀도가 높은 제2 플라즈마 영역(180)이 마련되도록, 기판(T)의 상부 영역에 자기장을 형성한다.The magnetic field forming unit 120 forms a magnetic field in the upper region of the substrate T so that the second plasma region 180 having a high plasma density is provided in the upper region of the substrate T. [

이러한 자기장 형성유닛(120)은, 도 1 및 도 2에 자세히 도시된 바와 같이, 공정 챔버(110)의 측벽에 마련된다. 본 실시예서 자기장 형성유닛(120)은 공정 챔버(110)의 측벽 둘레를 둘러싸는 구조로 마련된다.This magnetic field forming unit 120 is provided on the side wall of the process chamber 110, as shown in detail in FIGS. In this embodiment, the magnetic field forming unit 120 is provided in a structure surrounding the side wall of the process chamber 110.

본 실시예의 자기장 형성유닛(120)은, 공정 챔버(110)의 측벽에 결합되는 페라이트 코어부(Ferrite core, 121)와, 페라이트 코어부(121)에 지지되는 코일부(126)와, 코일부(126)에 연결되며 코일부(126)에 RF 전원(radio frequency source)을 인가하는 자기장 형성유닛용 전원부(127)를 포함한다.The magnetic field forming unit 120 of this embodiment includes a ferrite core 121 coupled to a sidewall of the process chamber 110, a coil portion 126 supported by the ferrite core portion 121, And a power supply unit 127 connected to the coil unit 126 for applying a RF power source to the coil unit 126.

본 실시예에서 페라이트 코어부(121)는, 오픈형 페라이트 코어부(121)를 포함한다. 이러한 오픈형 페라이트 코어부(121)는 말굽 형상으로 마련된다.In this embodiment, the ferrite core portion 121 includes the open ferrite core portion 121. The open-type ferrite core 121 is provided in a horseshoe shape.

말굽 형상으로 마련되는 본 실시예의 오픈형 페라이트 코어부(121)의 구조를 자세히 설명하면, 오픈형 페라이트 코어부(121)는, 말단부가 공정 챔버(110)의 외벽에 연결되며, 가로방향으로 연장되어 형성되는 제1 가로 몸체부(122)와, 제1 가로 몸체부(122)에 연결되며, 세로 방향으로 연장되어 형성되는 세로 몸체부(123)와, 세로 몸체부(123)에 연결되고 말단부가 공정 챔버(110)의 외벽에 연결되는 제2 가로 몸체부(124)를 포함한다. The open-type ferrite core portion 121 has a distal end connected to the outer wall of the process chamber 110 and extended in the transverse direction to form a horseshoe-shaped open-type ferrite core portion 121 of the present embodiment. A vertical body portion 123 connected to the first horizontal body portion 122 and extending in the vertical direction and a second body portion 123 connected to the vertical body portion 123, And a second lateral body portion 124 connected to an outer wall of the chamber 110.

본 실시예에서 오픈형 페라이트 코어부(121)의 제1 가로 몸체부(122), 세로 몸체부(123) 및 제2 가로 몸체부(124)는 일체로 형성되는데, 이에 본 발명의 권리범위가 한정되지 않으며 제1 가로 몸체부(122), 세로 몸체부(123) 및 제2 가로 몸체부(124)는 별개로 형성되어 조립될 수도 있다.In the present embodiment, the first horizontal body portion 122, the vertical body portion 123, and the second horizontal body portion 124 of the open ferrite core portion 121 are integrally formed. And the first horizontal body portion 122, the vertical body portion 123, and the second horizontal body portion 124 may be separately formed and assembled.

본 실시예의 제1 가로 몸체부(122)와 제2 가로 몸체부(124)의 말단부는 공정 챔버(110)의 외벽에 연결되며, 제1 가로 몸체부(122)와 제2 가로 몸체부(124)는 세로 몸체부(123)의 길이만큼 이격된다.The distal ends of the first and second horizontal body portions 122 and 124 of the present embodiment are connected to the outer wall of the process chamber 110 and include a first horizontal body portion 122 and a second horizontal body portion 124 Are spaced apart from each other by the length of the vertical body portion 123.

또한, 세로 몸체부(123)는 공정 챔버(110)의 외벽에서 미리 결정된 간격만큼 이격되어 배치됨으로써, 제1 가로 몸체부(122)와 제2 가로 몸체부(124) 및 세로 몸체부(123)는 중공된 공간을 형성한다. 이렇게 제1 가로 몸체부(122)와 제2 가로 몸체부(124) 및 세로 몸체부(123)가 형성하는 중공된 공간에 코일부(126)가 배치된다.The vertical body portion 123 is spaced apart from the outer wall of the process chamber 110 by a predetermined distance so that the first horizontal body portion 122 and the second horizontal body portion 124 and the vertical body portion 123, Form a hollow space. In this way, the coil part 126 is disposed in the hollow space formed by the first horizontal body part 122, the second horizontal body part 124, and the vertical body part 123.

본 실시예의 자기장 형성유닛(120)은, 상술한 바와 같은 오픈형 페라이트 코어부(121)와 오픈형 페라이트 코어부(121)에 지지되는 코일부(126)를 구비함으로써, 제2 플라즈마 영역(180)에 플라즈마 밀도를 극대화할 수 있다.The magnetic field forming unit 120 of the present embodiment has the open-type ferrite core portion 121 and the coil portion 126 supported by the open-type ferrite core portion 121 as described above, The plasma density can be maximized.

자기장 형성유닛용 전원부(127)는, 코일부(126)에 연결되며 코일부(126)에 RF 전원(radio frequency source)을 인가한다.The power supply unit 127 for the magnetic field forming unit is connected to the coil unit 126 and applies a radio frequency source to the coil unit 126.

상술한 바와 같이 본 실시예에 따른 자기장 형성유닛(120)은, 기판(T)의 상부 영역에 위치되어 기판(T)의 상부 영역에 자기장을 형성함으로써, 형성된 자기장을 통해 플라즈마를 생성하여 이격영역(D)보다 플라즈마 밀도가 높은 제2 플라즈마 영역(180)을 형성한다.As described above, the magnetic field generating unit 120 according to the present embodiment generates plasma through the magnetic field formed by being located in the upper region of the substrate T and forming a magnetic field in the upper region of the substrate T, A second plasma region 180 having a higher plasma density than the plasma region D is formed.

또한 본 실시예에 따른 자기장 형성유닛(120)은, 기판(T)의 상부 영역에 플라즈마 밀도가 높은 제2 플라즈마 영역(180)이 형성함으로써, 기판(T)에 마련된 실리콘관통전극(TSV)의 내벽에 균일한 배리어 막질의 박막을 형성할 수 있다. The magnetic field forming unit 120 according to the present embodiment is formed by forming the second plasma region 180 having a high plasma density in the upper region of the substrate T so that the second plasma region 180 having a high plasma density is formed on the silicon via electrode TSV A uniform barrier film thin film can be formed on the inner wall.

한편, 본 실시예에 따른 스퍼터링 장치는, 공정 챔버(110)에 연결되며 공정 가스를 외부로 배출하는 배기유닛(미도시)을 더 포함한다.Meanwhile, the sputtering apparatus according to the present embodiment further includes an exhaust unit (not shown) connected to the process chamber 110 and discharging the process gas to the outside.

이하에서 본 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 동작을 도 1 내지 도 3을 참조하여 도 3을 위주로 설명한다. Hereinafter, the operation of the sputtering apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 1 to FIG. 3 and FIG. 3. FIG.

공정 챔버(110)의 내부를 진공 분위기로 조성한 후, 서셉터 유닛용 전원부(140)를 통해 서셉터유닛(130)에 양(+) 전압을 , 스퍼터링 캐소드(160)에 음(-) 전압을 인가한다.A positive voltage is applied to the susceptor unit 130 and a negative voltage is applied to the sputtering cathode 160 through the power supply unit 140 for the susceptor unit after the inside of the process chamber 110 is formed in a vacuum atmosphere .

이후 가스 공급유닛(미도시)을 통해 공정 챔버(110)의 내부에 아르곤(Ar) 가스를 주입한다. Then, argon (Ar) gas is injected into the process chamber 110 through a gas supply unit (not shown).

그러면 아르곤(Ar) 입자가 플라즈마(plasma) 상태로 이온화되는데, 도 3에 자세히 도시된 바와 같이, 양(+)으로 대전된 아르곤(Ar) 입자는 스퍼터링 캐소드(160)로 가속되어 타겟(미도시)에 충돌한다. 이러한 충돌을 통해 타겟(미도시)에서 구리(Cu)입자가 타겟(미도시)으로부터 방출된다. 3, the positive (+) charged argon (Ar) particles are accelerated to the sputtering cathode 160 to be charged to a target (not shown) ). Through this collision, copper (Cu) particles are emitted from the target (not shown) in the target (not shown).

본 실시예에 따른 스퍼터링 장치는, 공정 챔버(110) 내부의 제1 플라즈마 영역(170)의 아래에 기판(T)과 스퍼터링 캐소드(160)를 이격시키는 이격영역(D)이 마련된다. The sputtering apparatus according to the present embodiment is provided with a spacing region D for separating the substrate T and the sputtering cathode 160 under the first plasma region 170 inside the process chamber 110. [

이러한 이격영역(D)은 종래에 타겟과 기판(T) 사이의 거리가 가까워 타겟에서 튀어나온 증착물질의 급격한 배포량 증가로 실리콘관통전극(TSV) 전극의 입구 주위에 증착물질이 쌓여 실리콘관통전극(TSV)의 입구가 폐쇄 등의 문제점을 해소하여 준다. The distance D between the target and the substrate T is conventionally close to the distance between the target and the substrate T. As a result of an abrupt increase in the amount of deposition material protruding from the target, deposition material is deposited around the entrance of the silicon- (TSV) is closed.

이때, 자기장 형성유닛(120)은 기판(T)의 상부 영역에 자기장을 형성하여 기판(T)의 상부 영역에 플라즈마 밀도가 높은 제2 플라즈마 영역(180)을 형성한다. 자기장 형성유닛(120)에 의해 형성된 제2 플라즈마 영역(180)은 기판(T)의 상부 영역의 플라즈마 밀도를 높일 수 있고, 그에 따라 기판(T)에 마련된 실리콘관통전극(TSV)의 내벽에 균일한 배리어 막질이 형성된다.At this time, the magnetic field forming unit 120 forms a magnetic field in an upper region of the substrate T to form a second plasma region 180 having a high plasma density in an upper region of the substrate T. The second plasma region 180 formed by the magnetic field forming unit 120 can increase the plasma density in the upper region of the substrate T and accordingly uniformly form the inner wall of the silicon penetrating electrode TSV provided on the substrate T A barrier film is formed.

또한 본 실시예에 따른 자기장 형성유닛(120)은, 자기장을 통해 아르곤(Ar) 입자 및 구리(Cu) 입자가 기판(T)을 향하도록 유도함으로써, 실리콘관통전극(TSV)의 내벽에 형성되는 배리어 막질의 균일성을 더욱 높일 수 있다.The magnetic field forming unit 120 according to this embodiment is formed on the inner wall of the silicon penetrating electrode TSV by inducing argon (Ar) particles and copper (Cu) particles to face the substrate T through a magnetic field The uniformity of the barrier film quality can be further enhanced.

이와 같이 본 실시예에 따른 스퍼터링 장치는, 공정 챔버(110)에 마련되어 기판(T)의 상부 영역에 플라즈마 밀도가 높은 제2 플라즈마 영역(180)이 마련되도록 기판(T)의 상부 영역에 자기장을 형성하는 자기장 형성유닛(120)을 구비함으로써, 타겟(미도시)과 기판(T)을 소정 간격만큼 이격시키면서도 기판(T)의 상부 영역에 높은 플라즈마 밀도를 형성할 수 있고, 이에 따라 기판(T)에 마련된 실리콘관통전극(TSV)의 내벽에 균일한 배리어 막질의 박막을 형성할 수 있는 이점이 있다.The sputtering apparatus according to the present embodiment is provided with a magnetic field in the upper region of the substrate T so as to be provided in the process chamber 110 so that the second plasma region 180 having a high plasma density is provided in the upper region of the substrate T A high plasma density can be formed in the upper region of the substrate T while the target (not shown) and the substrate T are spaced apart from each other by a predetermined distance by providing the magnetic field forming unit 120 that forms the substrate T It is possible to form a uniform barrier film-like thin film on the inner wall of the silicon penetration electrode (TSV) provided on the silicon substrate.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스퍼터링 장치가 도시된 도면이다.4 is a view showing a sputtering apparatus according to a second embodiment of the present invention.

본 실시예는 제1 실시예와 비교할 때에 마그네트(미도시)가 제거된 스퍼터링 캐소드(260)가 사용되어 공정 챔버(210)의 높이가 제1 실시예에 비하여 축소될 수 있는 점에서 차이가 있을 뿐, 다른 구성에 있어서는 도 1 내지 도 3의 제1 실시예의 구성과 동일하므로, 이하에서는 동일한 구성에 대해서는 그 설명을 생략한다.The present embodiment differs from the first embodiment in that a sputtering cathode 260 from which a magnet (not shown) is removed is used so that the height of the process chamber 210 can be reduced compared to the first embodiment In other respects, the configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment shown in Figs. 1 to 3. Therefore, the description of the same configuration will be omitted.

본 실시예에서 스퍼터링 캐소드(260)는, 기판(T)을 향하여 증착물질(미도시)을 제공하는 타겟(미도시)과, 타겟(미도시)이 외벽에 마련되는 캐소드 백킹튜브(미도시)를 포함한다.In this embodiment, the sputtering cathode 260 includes a target (not shown) for providing an evaporation material (not shown) toward the substrate T, a cathode backing tube (not shown) for providing a target .

즉, 본 실시예의 스퍼터링 캐소드(260)에는 제1 실시예의 스퍼터링 캐소드(160)에서 마그네트가 제거된다. 따라서 본 실시예의 제1 플라즈마 영역(270)의 플라즈마 밀도는, 도 1 및 도 3에 도시된 제1 실시예의 제1 플라즈마 영역(170)의 밀도보다 낮다. That is, in the sputtering cathode 260 of this embodiment, the magnet is removed from the sputtering cathode 160 of the first embodiment. Thus, the plasma density of the first plasma region 270 of the present embodiment is lower than that of the first plasma region 170 of the first embodiment shown in Figs.

따라서 본 실시예에서는, 공정 챔버(210)의 내부에 제1 실시예의 도 1의 이격영역(D)을 형성하지 않거나 형성하더라도 제1 실시예에 비하여 매우 낮은 높이로 이격영역(미도시)을 형성한다. 이러한 마그네트가 제거된 스퍼터링 캐소드(260)를 통한 공정 챔버(210)의 이격영역(미도시)의 제거 또는 축소는 공정 챔버(210) 전체의 크기를 줄일 수 있다.Therefore, in this embodiment, even if the spacing region D of FIG. 1 of the first embodiment is not formed or formed in the process chamber 210, a spacing region (not shown) is formed at a very low height in comparison with the first embodiment do. Removal or reduction of the spacing region (not shown) of the process chamber 210 through the sputtered cathode 260 with this magnet removed can reduce the overall size of the process chamber 210.

이와 같이 본 실시예에 따른 스퍼터링 장치는, 마그네트가 제거된 스퍼터링 캐소드(260)를 구비함으로써, 공정 챔버(210)에서 이격영역(미도시)의 제거 또는 축소할 수 있고, 이에 따라 공정 챔버(210) 전체의 크기를 줄여 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다. Thus, the sputtering apparatus according to the present embodiment can remove or reduce the separation area (not shown) in the process chamber 210 by providing the sputtering cathode 260 from which the magnet is removed, ) There is an advantage that the whole size can be reduced and the cost can be reduced.

이상 도면을 참조하여 본 실시예에 대해 상세히 설명하였지만 본 실시예의 권리범위가 전술한 도면 및 설명에 국한되지는 않는다.Although the embodiment has been described in detail with reference to the drawings, the scope of the scope of the present embodiment is not limited to the above-described drawings and description.

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 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.

110, 210: 공정 챔버 120: 자기장 형성유닛
121: 페라이트 코어부 122: 제1 가로 몸체부
123: 세로 몸체부 124: 제2 가로 몸체부
126: 코일부 127: 자기장 형성유닛용 전원부
130: 서셉터유닛 140: 서셉터 유닛용 전원부
160, 260: 스퍼터링 캐소드 170, 270: 제1 플라즈마 영역
180: 제2 플라즈마 영역 D: 이격영역
T: 기판110, 210: process chamber 120: magnetic field forming unit
121: ferrite core part 122: first horizontal body part
123: vertical body part 124: second horizontal body part
126: coil part 127: power supply part for magnetic field forming unit
130: susceptor unit 140: power source for susceptor unit
160, 260: Sputtering cathode 170, 270: First plasma region
180: second plasma region D: spacing region
T: substrate

Claims (10)

기판에 대한 스퍼터링 공정이 수행되는 공정 챔버에 마련되며, 상기 기판에 증착물질을 제공하는 타겟을 구비하는 스퍼터링 캐소드; 및
상기 공정 챔버에 마련되며, 상기 기판의 상부 영역에 플라즈마 밀도(density)가 높은 플라즈마 영역이 마련되도록 상기 기판의 상부 영역에 자기장을 형성하는 자기장 형성유닛을 포함하는 스퍼터링 장치.A sputtering cathode provided in a process chamber in which a sputtering process for the substrate is performed, the sputtering cathode having a target for providing an evaporation material to the substrate; And
And a magnetic field forming unit provided in the process chamber and forming a magnetic field in an upper region of the substrate such that a plasma region having a high plasma density is formed in an upper region of the substrate. 제1항에 있어서,
상기 자기장 형성유닛은, 상기 공정 챔버의 측벽에 마련되는 스퍼터링 장치.The method according to claim 1,
Wherein the magnetic field forming unit is provided on a side wall of the process chamber. 제1항에 있어서,
상기 자기장 형성유닛은,
상기 공정 챔버의 측벽에 결합되는 페라이트 코어부(Ferrite core); 및
상기 페라이트 코어부에 지지되는 코일부를 포함하는 스퍼터링 장치.The method according to claim 1,
The magnetic field generating unit includes:
A ferrite core coupled to a side wall of the process chamber; And
And a coil portion supported by the ferrite core portion. 제3항에 있어서,
상기 페라이트 코어부는, 오픈형 페라이트 코어부를 포함하는 스퍼터링 장치.The method of claim 3,
Wherein the ferrite core portion includes an open ferrite core portion. 제4항에 있어서,
상기 오픈형 페라이트 코어부는,
말단부가 상기 공정 챔버의 외벽에 연결되며, 가로방향으로 연장되어 형성되는 제1 가로 몸체부;
상기 제1 가로 몸체부에 연결되며, 세로 방향으로 연장되어 형성되는 세로 몸체부; 및
상기 세로 몸체부에 연결되고 말단부가 상기 공정 챔버의 외벽에 연결되는 제2 가로 몸체부를 포함하는 스퍼터링 장치.5. The method of claim 4,
The open-type ferrite core portion
A first horizontal body portion having a distal end connected to an outer wall of the process chamber and extending in a lateral direction;
A vertical body portion connected to the first horizontal body portion and extending in the vertical direction; And
And a second transverse body portion connected to the vertical body portion and having a distal end connected to an outer wall of the process chamber. 제5항에 있어서,
상기 세로 몸체부는, 상기 공정 챔버의 외벽에서 미리 결정된 간격만큼 이격되어 배치되는 스퍼터링 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the vertical body portion is spaced apart from the outer wall of the process chamber by a predetermined interval. 제5항에 있어서,
상기 코일부는, 제1 가로 몸체부와 상기 제2 가로 몸체부의 사이에 배치되는 스퍼터링 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the coil portion is disposed between the first horizontal body portion and the second horizontal body portion. 제3항에 있어서,
상기 자기장 형성유닛은,
상기 코일부에 연결되며, 상기 코일부에 RF 전원(radio frequency source)을 인가하는 자기장 형성유닛용 전원부를 더 포함하는 스퍼터링 장치.The method of claim 3,
The magnetic field generating unit includes:
And a power unit for a magnetic field generating unit connected to the coil unit and applying a RF frequency source to the coil unit. 제5항에 있어서,
상기 공정 챔버의 내부에는 상기 스퍼터링 캐소드와 상기 플라즈마 영역 사이에 위치되는 이격영역이 마련되는 스퍼터링 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the process chamber is provided with a spacing region located between the sputtering cathode and the plasma region. 제1항에 있어서,
상기 공정 챔버는,
상기 공정 챔버의 내부에 마련되며, 상기 기판을 지지하는 서셉터유닛; 및
상기 서셉터유닛에 RF 전원(radio frequency source)을 인가하는 서셉터 유닛용 전원부를 더 포함하는 스퍼터링 장치.The method according to claim 1,
The process chamber includes:
A susceptor unit provided inside the process chamber and supporting the substrate; And
And a power supply for a susceptor unit for applying a RF frequency source to the susceptor unit.
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