KR102569180B1

KR102569180B1 - 스퍼터링 반응 챔버의 공정 어셈블리 및 스퍼터링 반응 챔버

Info

Publication number: KR102569180B1
Application number: KR1020227023479A
Authority: KR
Inventors: 리런 한; 빙 리; 커커 자오; 리신 페이; 구어동 비엔
Original assignee: 베이징 나우라 마이크로일렉트로닉스 이큅먼트 씨오., 엘티디.
Priority date: 2020-01-22
Filing date: 2021-01-13
Publication date: 2023-08-22
Also published as: CN111235535B; US11952653B2; CN111235535A; KR20220110831A; TWI799781B; TW202129039A; WO2021147724A1; US20230055006A1; EP4108802A4; EP4108802A1

Abstract

스퍼터링 반응 챔버의 공정 어셈블리 및 스퍼터링 반응 챔버에 있어서, 상기 공정 어셈블리는 라이닝(2)을 포함한다. 상기 라이닝(2)은 일체로 성형된 본체부(21) 및 덮개판부(22)를 포함한다. 여기에서 본체부(21)는 링형이다. 덮개판부(22)는 본체부(21)의 바닥부로부터 본체부(21)의 내측을 향해 연장되며, 공정 수행 시 피가공 공작물의 에지를 가압하는 데 사용된다. 또한 덮개판부(22)와 본체부(21)에는 냉각 채널(7)이 설치되며, 냉각액을 이송함으로써 덮개판부(22)와 본체부(21)를 냉각하는 데 사용된다. 상기 스퍼터링 반응 챔버의 공정 어셈블리 및 스퍼터링 반응 챔버는 공정 어셈블리의 피가공 공작물에 대한 열복사를 감소시키고 방출된 가스와 불순물을 줄일 수 있다. 따라서 위스커 결함을 효과적으로 감소시켜 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.

Description

스퍼터링 반응 챔버의 공정 어셈블리 및 스퍼터링 반응 챔버

본 발명은 반도체 제조 기술 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스퍼터링 반응 챔버의 공정 어셈블리 및 스퍼터링 반응 챔버에 관한 것이다.

알루미늄 박막은 통상적으로 집적회로의 다양한 전자 부품에서 알루미늄 패드(Al Pad)로 사용되어 금속 상호연결층 상단에 형성된다. 통상적으로 물리 기상 증착(Physical Vapor Deposition, PVD로 약칭)의 방법으로 알루미늄 패드를 제작한다. 전형적인 알루미늄 패드의 제조 공정은 다음과 같다. 즉, 먼저 웨이퍼(wafer)를 탈기 챔버(Degas)에 이송하여 가열하고 웨이퍼 표면에 흡수된 수분을 제거한다. 이어서 사전 세정 챔버(Preclean)에 이송하여 웨이퍼 표면을 사전 세정한다. 그 후 공정 챔버에 이송하여 웨이퍼 표면에 한 층의 질화탄탈 박막을 도금한다. 마지막으로 질화탄탈 박막 상에 한 층의 알루미늄 박막을 증착한다. 통상적으로 공정 챔버는 스퍼터링을 수행할 때 플라즈마 중의 아르곤 이온(Ar⁺)이 끊임없이 타깃에 충격을 가함에 따라 대량의 열이 발생할 수 있다. 이는 공정 챔버 및 그 내부의 타깃, 라이닝, 웨이퍼 및 차폐판(Shutter Disk) 등과 같은 부재의 온도를 빠르게 상승시킨다. 이러한 부재는 방열 효율이 충분하지 않으면, 그 온도가 스퍼터링 시간이 증가함에 따라 갈수록 높아져 챔버 내에 방출되는 가스 또는 불순물이 많아지며 이는 웨이퍼를 오염시킬 수 있다. 또한 이러한 부재에 의한 온도 파동은 성장 과정에서 웨이퍼의 응력을 너무 커지도록 만들 수 있다. 응력이 너무 크면 불순물에 의해 오염된 웨이퍼에 결정립 가장자리를 따라 알루미늄 기둥 모양 돌기 결함, 즉 위스커 결함(Whisker Defect)이 발생하여 제품 수율에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 알루미늄 박막 증착 과정에서 온도를 제어하는 것은 위스커 결함 발생을 제어하는 중요한 수단이자 방법이다.

종래 기술에서는 공정 챔버의 라이닝(Shield)에 냉각수를 주입시키는 방식으로 라이닝의 온도를 제어함으로써, 과도하게 높은 라이닝 온도가 웨이퍼에 부정적인 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다. 그러나 웨이퍼와 거리가 비교적 가까운 덮개판(Cover ring)은 연속 스퍼터링 과정에서 온도 상승이 비교적 빠르기 때문에, 직접적으로 웨이퍼를 복사 가열시킨다. 동시에 가스와 불순물을 방출하여 웨이퍼에 위스커 결함을 발생시키며 최종적으로 제품의 수율에 영향을 미칠 수 있다.

상술한 적어도 하나의 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 스퍼터링 반응 챔버의 공정 어셈블리 및 스퍼터링 반응 챔버를 제공한다. 이는 공정 어셈블리의 피가공 공작물에 대한 열복사를 감소시키고 방출된 가스와 불순물을 줄일 수 있다. 따라서 위스커 결함을 효과적으로 감소시켜 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.

본 발명 실시예의 일 양상에 있어서, 스퍼터링 반응 챔버의 공정 어셈블리를 제공한다. 여기에는 라이닝이 포함된다. 상기 라이닝은 일체로 성형된 본체부 및 덮개판부를 포함한다. 여기에서 상기 본체부는 링형이다. 상기 덮개판부는 상기 본체부의 바닥부로부터 상기 본체부의 내측을 향해 연장되며, 공정 수행 시 피가공 공작물의 에지를 가압하는 데 사용된다. 또한 상기 덮개판부와 본체부에는 냉각 채널이 설치되며, 냉각액을 이송하여 상기 덮개판부와 본체부를 냉각하는 데 사용된다.

선택적으로, 상기 냉각 채널은 상기 본체부 내에 위치한 제1 채널 및 상기 덮개판부 내에 위치한 제2 채널을 포함한다. 또한 상기 제1 채널과 제2 채널은 서로 연통된다.

선택적으로, 상기 제1 채널과 상기 제2 채널은 모두 링형이다. 여기에서 상기 제1 채널은 상기 본체부의 원주 방향을 따라 감싸도록 설치된다.

상기 제2 채널의 원주 방향 외단은 상기 제1 채널의 하단은 서로 연통된다. 상기 제2 채널의 원주 방향 내단은 상기 덮개판부의 원주 방향 내단에 가까운 지점에 위치한다.

선택적으로, 상기 냉각 채널은 입구 채널 및 출구 채널을 더 포함한다. 상기 입구 채널과 출구 채널은 모두 상기 본체부에 설치된다. 또한 상기 입구 채널과 출구 채널 각각의 일단은 모두 상기 제1 채널과 서로 연통된다. 상기 입구 채널과 출구 채널 각각의 타단은 각각 냉각액 공급원의 출구단 관로 및 입구단 관로와 연결하는 데 사용된다.

선택적으로, 상기 냉각 채널은 상기 본체부 내에 위치한 제1 채널 및 상기 덮개판부 내에 위치한 제2 채널을 포함한다. 또한 상기 제1 채널과 제2 채널은 서로 독립적이다.

선택적으로, 상기 냉각 채널은 제1 입구 채널, 제1 출구 채널, 제2 입구 채널 및 제2 출구 채널을 더 포함한다. 여기에서 상기 제1 입구 채널과 제1 출구 채널은 모두 상기 본체부에 설치된다. 상기 제1 입구 채널과 제1 출구 채널 각각의 일단은 모두 상기 제1 채널과 연통된다. 상기 제1 입구 채널과 제1 출구 채널 각각의 타단은 각각 냉각액 공급원의 출구단 관로 및 입구단 관로와 연결하는 데 사용된다.

상기 제2 입구 채널과 제2 출구 채널은 모두 상기 덮개판부에 설치된다. 상기 제2 입구 채널과 제2 출구 채널 각각의 일단은 모두 상기 제2 채널과 서로 연통된다. 상기 제2 입구 채널과 제2 출구 채널 각각의 타단은 각각 상기 냉각액 공급원의 출구단 관로 및 입구단 관로와 연결하는 데 사용된다. 상기 제2 입구 채널과 제2 출구 채널의 직경은 상기 제1 입구 채널과 제1 출구 채널의 직경보다 작다.

선택적으로, 상기 공정 어셈블리는 증착링을 더 포함한다.

상기 증착링은 상기 피가공 공작물의 바닥부 에지 지점에서 상기 피가공 공작물을 지지하는 데 사용된다. 또한 상기 덮개판부와 상기 증착링은 각각 서로 대향하는 제1 표면과 제2 표면을 포함한다. 상기 제1 표면과 제2 표면은 서로 매칭되는 2개의 오목-볼록면으로 마련되어, 상기 2개의 오목-볼록면 사이에 미로형 채널을 형성한다.

선택적으로, 상기 증착링은 증착부 및 제1 매칭부를 포함한다. 여기에서 상기 증착부는 상기 피가공 공작물의 바닥부 에지를 감싸도록 설치되며, 상기 피가공 공작물을 지지하는 데 사용된다. 상기 제1 매칭부의 내주단은 상기 증착부의 외주단과 일체로 성형되어 연결된다. 상기 제1 매칭부의 외주단은 상기 증착부의 외측을 향해 구부러져 연장되어, 각각 상기 증착부의 상표면에 대해 오목하고 볼록한 제1 오목부와 제1 볼록부를 순차적으로 형성한다.

상기 덮개판부의 바닥부에는 상기 제1 오목부와 제1 볼록부에 대응하여 각각 제2 볼록부와 제2 오목부가 형성되어, 상기 미로형 채널을 형성한다.

본 발명 실시예의 다른 일 양상에 있어서, 스퍼터링 반응 챔버를 제공한다. 여기에는 캐비티 및 상기 캐비티에 설치된 베이스가 포함된다. 또한 본 발명의 실시예에서 제공하는 상술한 스퍼터링 반응 챔버의 공정 어셈블리를 더 포함한다. 여기에서 상기 본체부는 상기 캐비티의 측벽 내측을 감싸도록 설치된다. 상기 덮개판부는 공정 시 상기 피가공 공작물의 에지를 가압하는 데 사용된다.

선택적으로, 상기 공정 어셈블리는 증착링을 더 포함한다.

상기 증착링은 상기 베이스를 감싸도록 설치되며, 상기 베이스 상에 위치한 상기 피가공 공작물의 바닥부 에지와 서로 대응하는 지점에 위치하고, 상기 피가공 공작물을 지지하는 데 사용된다. 또한 상기 증착링과 상기 덮개판부는 각각 서로 대향하는 제1 표면과 제2 표면을 포함한다. 상기 제1 표면과 제2 표면은 서로 매칭되는 2개의 오목-볼록면으로 마련되어, 상기 2개의 오목-볼록면 사이에 미로형 채널을 형성한다.

본 발명의 실시예에서 제공하는 스퍼터링 반응 챔버의 공정 어셈블리는 종래 기술에서 독립적으로 설치된 덮개판을 생략하고 공정 어셈블리의 라이닝을 개선하였다. 즉, 상기 라이닝은 일체로 성형된 덮개판부와 본체부를 포함한다. 또한 덮개판부와 본체부에 냉각 채널을 설치하여, 종래 기술에서 덮개판 및 라이닝과 동일한 기능을 갖는 것을 기반으로, 덮개판부와 본체부를 동시에 냉각하여 냉각 효율을 향상시켰다. 또한 독립적으로 덮개판이 존재할 때 형성되는 열원을 제거하여, 피가공 공작물에 대한 공정 어셈블리의 열복사 및 공정 과정에서 방출되는 가스와 불순물을 감소시켰다. 또한 위스커 결함을 줄여 제품 수율을 향상시킬 수 있다. 그 외 본 발명의 실시예에서 제공하는 상술한 공정 어셈블리는 구조가 간단하고 냉각 효율이 높으며 분해 조립이 용이하다. 또한 공정 환경을 잘 보장할 수 있다.

본 발명의 실시예에서 제공하는 스퍼터링 반응 챔버는 본 발명의 실시예에서 제공하는 상술한 공정 어셈블리를 채택한다. 이는 피가공 공작물에 대한 공정 어셈블리의 열복사를 감소시키고 방출되는 가스와 불순물을 줄일 수 있다. 따라서 위스커 결합을 효과적으로 감소시켜 제품 수율을 향상시키는 동시에 공정 환경을 잘 보장할 수 있다.

본 발명의 실시방식 또는 종래 기술의 기술적 해결책을 보다 명확하게 설명하기 위하여, 이하에서는 실시방식 또는 종래 기술의 설명에 필요한 첨부 도면을 간략하게 소개한다. 물론, 이하의 설명에 기재된 첨부 도면은 예시일 뿐이며, 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 창의적인 노력 없이 제공된 첨부 도면을 확장하여 다른 실시의 첨부 도면을 획득할 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에 기재된 구조, 비율, 크기 등은 명세서에 개시된 내용과 함께 해당 기술에 익숙한 자의 이해를 돕기 위하여 사용되는 것일 뿐이므로 본 발명의 실시 가능한 한정 조건을 제한하는 데 사용되지 않는다. 따라서 기술 측면에서 실질적 의의를 갖지 않으며, 임의 구조의 수정, 비례 관계의 변경 또는 크기의 조정은 본 발명에서 구현하려는 효과 및 달성하려는 목적에 영향을 미치지 않는 한 모두 본 발명에 개시된 기술적 내용으로 포함할 수 있는 범위에 속한다.
도 1은 본 발명의 실시예에서 제공하는 스퍼터링 반응 챔버의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에서 제공하는 공정 어셈블리의 단면도이다.
도 3은 도 2의 A-A선을 따르는 단면도이다.
도 4a는 본 발명 실시예에서 채택한 덮개판부와 증착링의 부분 단면도이다.
도 4b는 본 발명 실시예에서 채택한 증착링의 단면도이다.
도 4c는 본 발명 실시예에서 채택한 덮개판부의 부분 단면도이다.
도 4d는 도 2의 B-B선을 따르는 단면 구조의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에서 제공하는 스퍼터링 반응 챔버의 채널 조인트 지점에서의 단면도이다.
첨부 도면의 부호에 대한 설명은 하기와 같다.
1은 증착링, 11은 제1 매칭부, 111은 제1 오목부, 112는 제1 볼록부, 12는 증착부, 2는 라이닝, 21은 본체부, 22는 덮개판부, 221은 제2 오목부, 222는 제2 볼록부, 3은 어댑터, 31은 통공, 4는 세라믹링, 5는 베이스, 6은 타깃, 7은 냉각 채널, 71은 제1 채널, 72는 제2 채널, 72a는 제2 채널(72)의 원주 방향 외단, 72b는 제2 채널(72)의 원주 방향 내단, 73a은 입구 채널, 73b는 출구 채널, 8은 지지 시트, 9는 채널 조인트, 10은 캐비티, A는 제1 표면, B는 제2 표면, C는 미로형 채널이다.

본 발명 실시예에 따른 하나의 구체적인 응용은 알루미늄 패드(Al Pad)의 제조 공정이다. 알루미늄 박막은 통상적으로 집적회로의 다양한 전자 부품에서 알루미늄 패드(Al Pad)로 사용되어 금속 상호연결층 상단에 형성된다. 통상적으로 물리 기상 증착(Physical Vapor Deposition, PVD로 약칭)의 방법으로 알루미늄 패드를 제작한다. 전형적인 알루미늄 패드의 제조 공정은 다음과 같다. 즉, 먼저 웨이퍼(wafer)를 탈기 챔버(Degas)에 이송하여 가열하고 웨이퍼 표면에 흡수된 수분을 제거한다. 이어서 사전 세정 챔버(Preclean)에 이송하여 웨이퍼 표면을 사전 세정한다. 그 후 공정 챔버에 이송하여 웨이퍼 표면에 한 층의 질화탄탈 박막을 도금한다. 마지막으로 질화탄탈 박막 상에 한 층의 알루미늄 박막을 증착한다. 통상적으로 공정 챔버는 스퍼터링을 수행할 때 플라즈마 중의 아르곤 이온(Ar⁺)이 끊임없이 타깃에 충격을 가하여 대량의 열이 발생할 수 있다. 이는 공정 챔버 및 그 내부의 타깃, 라이닝, 웨이퍼 및 차폐판(Shutter Disk) 등과 같은 부재의 온도를 빠르게 상승시킨다. 이러한 부재는 방열 효율이 충분하지 않으면, 그 온도가 스퍼터링 시간이 증가함에 따라 갈수록 높아져 챔버 내에 방출되는 가스 또는 불순물이 많아지며 이는 웨이퍼를 오염시킬 수 있다. 또한 이러한 부재에 의한 온도 파동은 성장 과정에서 웨이퍼의 응력을 너무 커지도록 만들 수 있다. 응력이 너무 크면 불순물에 의해 오염된 웨이퍼에 결정립 가장자리를 따라 알루미늄 기둥 모양 돌기 결함, 즉 위스커 결함(Whisker Defect)이 발생하여 제품 수율에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 알루미늄 박막 증착 과정에서 온도를 제어하는 것은 위스커 결함 발생을 제어하는 중요한 수단이자 방법이다.

공정 온도를 효과적으로 제어하기 위해, 알루미늄 박막 증착 시 위스커 결함의 발생을 억제하여 제품의 수율을 향상시킨다. 본 발명의 실시예는 스퍼터링 반응 챔버의 공정 어셈블리 및 스퍼터링 반응 챔버를 제공한다.

이하의 특정한 구체적인 실시예에서 본 발명의 실시방식을 설명하며, 해당 기술에 익숙한 자라면 본 명세서에 개시된 내용으로부터 본 발명의 다른 장점 및 효과를 쉽게 이해할 수 있다. 설명된 실시예는 본 발명의 전부가 아닌 일부 실시예이다. 본 발명의 실시예를 기반으로, 본 발명이 속한 기술 분야의 당업자가 창의적인 노력 없이 획득한 다른 모든 실시예는 본 발명의 보호 범위에 속한다.

본 발명의 설명에서 용어 "중심", "상", "하", "좌", "우", "수직", "수평", "안", "밖" 등이 가리키는 방향 또는 위치 관계는 첨부 도면에 도시된 방향 또는 위치 관계를 기반으로 한다. 이는 본 발명을 간략하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 가리키는 장치 또는 요소가 반드시 특정한 방향을 갖거나 특정한 방향으로 구성 및 조작되어야 함을 지시하거나 암시하지 않는다. 따라서 이는 본 발명을 제한하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한 용어 "제1", "제2" 및 "제3"은 설명의 목적으로만 사용되며, 상대적 중요성을 나타내거나 암시하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

본 발명의 설명에 있어서, 별도로 명시하거나 한정하지 않는 한, 용어 "장착", "상호 연결", "연결"은 넓은 의미로 해석되어야 한다. 예를 들어, 이는 고정 연결, 분리 가능한 연결 또는 일체형 연결일 수 있다. 또한 기계적 연결 또는 전기적 연결일 수 있다. 그 외 직접적인 연결일 수 있으며, 중간 매개체를 통한 간접적인 연결일 수도 있고, 두 요소 내부의 연통일 수도 있다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 기술자는 구체적인 상황에 따라 본 발명에서 상술한 용어의 구체적인 의미를 이해할 수 있다. 충돌이 없는 한, 본 발명의 실시예 및 실시예 중의 특징은 서로 결합될 수 있다. 본 발명의 상술한 목적, 특징 및 장점에 대한 보다 명확한 이해를 돕기 위하여, 이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명 실시예의 일 양상에 있어서, 스퍼터링 반응 챔버의 공정 어셈블리를 제공한다. 상기 공정 어셈블리는 예를 들어 도 1에 도시된 스퍼터링 반응 챔버에 적용된다. 상기 스퍼터링 반응 챔버는 캐비티(10) 및 상기 캐비티(10)에 설치된 베이스(5)를 포함한다. 베이스(5)는 피가공 공작물(예를 들어, 웨이퍼)을 운반하는 데 사용된다.

공정 어셈블리는 상술한 캐비티(10)에 설치되며, 라이닝(2)을 포함한다. 구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 라이닝(2)은 일체로 성형된 본체부(21)와 덮개판부(22)를 포함한다. 여기에서 본체부(21)는 링형이고, 캐비티(10)의 내측을 감싸며 캐비티(10)의 내측벽이 스퍼터링되지 않도록 보호하는 데 사용된다. 덮개판부(22)는 본체부(21)의 바닥부로부터 본체부(21)의 내측을 향해 연장된다. 즉, 본체부(21)의 바닥부에 "내부 플랜징" 구조를 형성하며, 공정 수행 시 피가공 공작물의 에지를 가압하여(예를 들어, 웨이퍼 상표면의 에지 영역을 가압) 피가공 공작물을 고정시키는 데 사용된다. 또한 도 1에 도시된 바와 같이, 덮개판부(22)와 본체부(21)에는 냉각 채널(7)이 설치되며, 냉각액을 이송하여 덮개판부(22)와 본체부(21)를 냉각하는 데 사용된다. 냉각액은 예를 들어 냉각수이다.

상술한 라이닝(2)은 일체로 성형된 덮개판부(22)와 본체부(21)를 채택하고 이 둘에 냉각 채널(7)을 설치한다. 따라서 독립적인 덮개판을 설치할 필요가 없을 뿐만 아니라, 덮개판부(22)와 본체부(21)가 일체로 성형되기 때문에 상술한 냉각 채널(7)이 덮개판부(22)와 본체부(21)를 동시에 냉각할 수 있으므로 냉각 효율이 향상된다. 또한 독립적으로 덮개판이 존재할 때 형성되는 열원을 제거하여, 피가공 공작물에 대한 공정 어셈블리의 열복사 및 공정 과정에서 방출되는 가스와 불순물을 감소시킬 수 있다. 또한 위스커 결함을 줄여 제품 수율을 향상시킬 수 있다. 그 외 본 발명의 실시예에서 제공하는 상술한 공정 어셈블리는 구조가 간단하고 냉각 효율이 높으며 분해 조립이 용이하고 공정 환경을 잘 보장할 수 있다.

일부 실시예에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 냉각 채널(7)은 본체부(21) 내에 위치한 제1 채널(71) 및 덮개판부(22) 내에 위치한 제2 채널(72)을 포함한다. 제1 채널(71)과 제2 채널(72)은 서로 연통된다. 물론 실제 적용에서 제1 채널(71)과 제2 채널(72)은 서로 독립적일 수도 있다. 이 경우, 이들 둘에 냉각액을 각각 주입하여 본체부(21)와 덮개판부(22)를 각각 냉각시킬 수 있다. 따라서 본체부(21)와 덮개판부(22)를 흐르는 냉각액의 유량, 온도 등 매개변수를 각각 조정하여 온도의 정밀 제어를 구현할 수 있다.

일부 실시예에 있어서, 제1 채널(71)과 제2 채널(72)의 구조는 다양할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 채널(71)과 제2 채널(72)은 모두 링형이며, 제1 채널(71)은 본체부(21)의 원주 방향을 따라 감싼다. 제2 채널(72)의 원주 방향 외단(72a)은 제1 채널(71)의 하단과 서로 연통된다. 제2 채널(72)의 원주 방향 내단(72b)은 덮개판부(22)의 원주 방향 내단에 가까운 지점에 위치한다. 상술한 제1 채널(71)과 제2 채널(72)은 각각 본체부(21)와 덮개판부(22)를 냉각시킬 수 있다. 또한 제2 채널(72)의 원주 방향 내단(72b)은 덮개판부(22)의 원주 방향 내단에 가까운 지점에 위치한다. 이는 제2 채널(72)을 덮개판부(22)의 원주 방향 내단에 가능한 가깝게 만들 수 있다. 따라서 덮개판부(22)의 그 원주 방향 내단에 가까운 부분에서의 열교환 효율을 향상시켜, 해당 부분의 온도를 비교적 낮은 범위로 제어할 수 있다. 따라서 피가공 공작물에 대한 열복사 및 공정 과정에서 방출되는 가스와 불순물을 더욱 감소시킬 수 있다. 또한 온도가 비교적 낮은 덮개판부(22)는 거리가 비교적 가까운 어셈블리(예를 들어, 증착링(1))와 열교환을 일으켜 해당 어셈블리의 온도를 더욱 낮출 수도 있다. 따라서 덮개판부(22) 근처 어셈블리의 피가공 공작물에 대한 열복사 및 공정 과정에서 방출되는 가스와 불순물을 감소시킬 수 있다.

일부 실시예에 있어서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상술한 냉각 채널(7)은 입구 채널(73a)과 출구 채널(73b)을 더 포함한다. 입구 채널(73a)과 출구 채널(73b)은 모두 본체부(21)에 설치된다. 입구 채널(73a) 및 출구 채널(73b) 각각의 일단은 모두 상술한 제1 채널(71)과 서로 연통되고, 입구 채널(73a) 및 출구 채널(73b) 각각의 타단은 각각 냉각액 공급원의 출구단 관로 및 입구단 관로(미도시)와 연결하는 데 사용된다. 따라서 냉각액의 순환 유동을 구현할 수 있다. 물론 실제 적용에서 입구 채널(73a)과 출구 채널(73b)은 덮개판부(22)에 설치되고 이들 둘 각각의 일단은 모두 제2 채널(72)과 서로 연통될 수도 있다. 또는 본체부(21)와 덮개판부(22)에 모두 한 쌍의 입구 채널(73a)과 출구 채널(73b)을 설치하여, 동시에 제1 채널(71)과 제2 채널(72)에 냉각액을 순환 주입할 수도 있다.

일부 실시예에 있어서, 입구 채널(73a)과 출구 채널(73b)은 본체부(21)의 상단에 가까운 지점에 위치한다. 이러한 방식으로 냉각액을 위에서 아래로 유동시킨다. 즉, 먼저 본체부(21)를 흐른 다음 덮개판부(22)를 흐른다. 따라서 덮개판부(22)의 내주단부에 먼저 냉각액이 주입되어 온도차가 너무 커지는 문제를 방지하는 동시에 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

구체적으로, 본 실시예에 있어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상술한 제1 채널(71)은 비폐합된 링형이다. 이 경우, 상술한 입구 채널(73a)과 출구 채널(73b)은 병렬로 설치될 수 있다. 또한 각각 상술한 제1 채널(71)의 두 개구단 지점에서 제1 채널(71)과 서로 연통된다. 상술한 제1 채널(71)의 두 개구단 사이가 서로 이격됨을 쉽게 이해할 수 있다. 이처럼 냉각액은 상술한 입구 채널(73a)을 거쳐 제1 채널(71)로 유입되고, 상기 제1 채널(71)의 대응하는 하나의 개구단으로부터 다른 하나의 개구단으로 흐른다. 그 후 상술한 출구 채널(73)을 거쳐 유출된다. 상술한 제2 채널(72)은 폐합된 링형 채널일 수 있다. 또는 상술한 제1 채널(71)과 동일할 수도 있다. 비폐합된 링형을 채택하며, 그 개구단의 위치는 상술한 제1 채널(71)의 개구단의 위치에 대응한다. 상술한 입구 채널(73a)을 경유해 제1 채널(71)로 유입된 냉각액은 아래로 제2 채널(72)까지 유동한다. 물론 실제 적용에서 상술한 제1 채널(71)과 제2 채널(72)은 다른 임의 구조를 채택할 수도 있다. 예를 들어 폐합된 링형을 채택할 수 있다. 이 경우, 상술한 입구 채널(73a)과 출구 채널(73b)은 예를 들어 제1 채널(71)의 양측에 대칭하도록 설치될 수 있다. 이처럼 상술한 입구 채널(73a)을 경유해 제1 채널(71)로 유입된 냉각액은 나뉘어 제1 채널(71)의 두 반원형 부분을 지난 후, 출구 채널(73b)로 흘러 모인 다음, 상기 출구 채널(73b)을 거쳐 유출될 수 있다.

일부 실시예에 있어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 공정 어셈블리는 2개의 채널 조인트(9)(즉, 입수 조인트와 출수 조인트)를 더 포함한다. 2개의 채널 조인트(9)는 각각 입구 채널(73a)과 출구 채널(73b)의 일단에 설치되며, 각각 냉각액 공급원의 출구단 관로 및 입구단 관로(미도시)와 연결하는 데 사용된다. 채널 조인트(9)는 관로와의 신속한 연결을 구현할 수 있다.

상술한 제1 채널(71)과 제2 채널(72)이 서로 독립적이면, 냉각 채널은 제1 입구 채널, 제1 출구 채널, 제2 입구 채널 및 제2 출구 채널을 더 포함한다는 점에 유의한다. 여기에서 제1 입구 채널 및 제1 출구 채널의 구조와 기능은 상술한 입구 채널(73a) 및 출구 채널(73b)과 동일하다. 상술한 제2 입구 채널과 제2 출구 채널은 모두 덮개판부(22)에 설치된다. 또한 제2 입구 채널과 제2 출구 채널 각각의 일단은 모두 제2 채널(72)과 연통된다. 제2 입구 채널과 제2 출구 채널 각각의 타단은 각각 냉각액 공급원의 출구단 관로 및 입구단 관로와 연결하는 데 사용된다. 이처럼 냉각액 공급원에서 제공하는 냉각액은 단독으로 상술한 제2 입구 채널과 제2 출구 채널을 경유해 제2 채널(72)에 유입될 수 있다. 또한 상술한 제2 입구 채널과 제2 출구 채널의 직경은 제1 입구 채널과 제1 출구 채널의 직경보다 작다. 이처럼 제2 채널(72)로 유입되는 냉각액의 유량이 제1 채널(71)로 유입되는 냉각액의 유량보다 작게 만들 수 있다. 따라서 본체부(21)와 덮개판부(22)의 온도에 대한 차별화된 조절이 가능하며, 나아가 정밀한 온도 제어를 구현할 수 있다.

일부 실시예에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 공정 어셈블리는 증착링(1)을 더 포함한다. 상기 증착링(1)은 베이스(5) 상에 설치하는 데 사용된다. 또한 피가공 공작물의 바닥부 에지에서 상기 피가공 공작물을 지지한다. 또한 도 4a에 도시된 바와 같이, 덮개판부(22)와 증착링(1)은 각각 서로 대향하는 제1 표면(A)과 제2 표면(B)을 포함한다. 제1 표면(A)와 제2 표면(B)은 서로 매칭되는 2개의 오목-볼록면으로 마련되어, 이 2개의 오목-볼록면 사이에 미로형 채널(C)을 형성한다. 상기 미로형 채널(C)은 가스가 캐비티(10)의 바닥부를 향해 흐르도록 보장하여 플라즈마가 베이스(5)의 하방에 유입되지 않도록 보장할 수 있다. 또한 증착링(1)과 덮개판부(22)가 서로 대향하는 표면 면적을 증가시켜, 이들 둘 사이의 열교환 효율을 향상시키고 증착링(1)의 냉각 효과를 개선할 수 있다. 나아가 공정 어셈블리의 피가공 공작물에 대한 열복사 및 공정 과정에서 방출되는 가스와 불순물을 더욱 감소시킬 수 있다.

상술한 제1 표면(A)과 제2 표면(B)의 구조는 다양할 수 있다. 예를 들어, 도 4b에 도시된 바와 같이, 증착링(1)은 증착부(12)와 제1 매칭부(11)를 포함한다. 여기에서 상기 증착부(12)는 피가공 공작물의 바닥부 에지를 감싸도록 설치되며, 상기 피가공 공작물을 지지하는 데 사용된다. 제1 매칭부(11)의 내주단은 증착부(12)의 외주단과 일체로 성형되어 연결된다. 제1 매칭부(11)의 외주단은 증착부(12)의 외측을 향해 구부러지며 연장되어, 각각 증착부(12)의 상표면에 대해 오목하고 볼록한 제1 오목부(111)와 제1 볼록부(112)를 순차적으로 형성한다. 제1 오목부(111)와 제1 볼록부(112)의 표면은 오목-볼록면이다. 즉, 상술한 제2 표면(B)을 구성한다. 제1 오목부(111) 및 제1 볼록부(112)에 대응하여, 도 4c 및 도 4d에 도시된 바와 같이, 덮개판부(22)의 바닥부에는 제2 볼록부(222)와 제2 오목부(221)가 형성된다. 이 둘은 모두 링형이며, 표면이 오목-볼록면이다. 즉, 상술한 제1 표면(A)을 구성한다. 여기에서 제2 볼록부(222) 및 제2 오목부(221)는 각각 상술한 제1 오목부(111) 및 제1 볼록부(112)와 서로 네스팅되어 상술한 미로형 채널(C)을 형성한다.

본 발명의 실시예에서 제공하는 공정 어셈블리는 PVD 디바이스에 응용되는 것으로 한정되지 않으며, 다른 반도체 제조 디바이스에 응용될 수도 있음에 유의한다.

본 발명 실시예의 다른 일 양상에 있어서, 스퍼터링 반응 챔버를 제공한다. 이의 구조는 도 1에 도시된 바와 같이, 캐비티(10) 및 캐비티(10)에 설치된 베이스(5)를 포함한다. 또한 전술한 스퍼터링 반응 챔버의 공정 어셈블리를 더 포함한다. 여기에서 공정 어셈블리는 라이닝(2)을 포함한다. 상기 라이닝(2)은 본체부(21)와 덮개판부(22)를 포함한다. 본체부(21)는 캐비티(10)의 측벽 내측을 감싸도록 설치되며, 캐비티(10)의 내측벽이 스퍼터링되지 않도록 보호하는 데 사용된다. 덮개판부(22)는 공정 시 피가공 공작물의 에지를 가압하여 피가공 공작물을 베이스(5) 상에 고정시키는 데에 사용된다.

구체적으로, 본 실시예에 있어서, 스퍼터링 반응 챔버는 증착링(1), 라이닝(2), 어댑터(3), 세라믹링(4), 베이스(5), 타깃(6), 냉각 채널(7), 지지 시트(8) 및 채널 조인트(9)를 포함한다. 여기에서 어댑터(3)는 캐비티(10)의 측벽 꼭대기부를 감싸도록 설치된다. 라이닝(2)은 상기 어댑터(3) 상에 장착된다. 또한 일부 실시예에 있어서, 상기 어댑터(3)에는 통공(31)이 설치되어 채널 조인트(9)를 수용하는 데 사용된다. 또한 냉각액 공급원의 출구단 관로와 입구단 관로가 외측으로부터 상기 통공(31)을 거쳐 각각 2개의 채널 조인트(9)와 연결될 수 있도록 한다.

세라믹링(4)은 타깃(6)과 라이닝(2) 사이에 장착되어 타깃(6)을 지지하는 데 사용된다. 증착링(1), 라이닝(2), 베이스(5) 및 지지 시트(8)는 모두 캐비티(10)에 위치하며, 베이스(5)는 지지 시트(8)에 의해 지지된다. 증착링(1)은 베이스(5) 상에 장착되며, 베이스(5) 상에 위치한 피가공 공작물의 바닥부 에지와 서로 대응하는 지점에 위치하여 상기 피가공 공작물을 지지하는 데 사용된다. 냉각 채널(7)은 본체부(21)와 덮개판부(22)에 설치된다. 또한 입구 채널(73a)과 출구 채널(73b)을 통해 각각 2개의 채널 조인트(9)와 서로 연통된다.

상기에서 일반적인 설명 및 구체적인 실시예를 이용해 본 발명을 상세하게 설명하였다. 본 발명이 속한 기술분야의 당업자는 본 발명을 기반으로 일부 수정 또는 개선을 용이하게 수행할 수 있다. 따라서 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 이루어진 이러한 수정 또는 개선은 모두 본 발명의 보호 범위에 속한다.

Claims

스퍼터링 반응 챔버의 공정 어셈블리에 있어서,
냉각수 채널이 설치된 라이닝을 포함하고,
상기 라이닝은 본체부 및 덮개판부를 포함하고,
여기에서 상기 본체부는 링형이고,
상기 덮개판부는 상기 본체부의 바닥부로부터 상기 본체부의 지름 방향을 따라 연장되어 있고, 상기 본체부와 일체로 성형 설치되어 공정 시 웨이퍼를 고정시키는 데 사용되며,
상기 냉각수 채널은 상기 덮개판부와 본체부에 설치되고, 상기 냉각수 채널은 상기 본체부 내에 위치한 제1 냉각수 채널 및 상기 덮개판부 내에 위치한 제2 냉각수 채널을 포함하며, 상기 제1 냉각수 채널과 상기 제2 냉각수 채널은 서로 연통되고,
상기 공정 어셈블리는 증착링을 더 포함하고, 상기 덮개판부와 상기 증착링은 서로 네스팅되어 미로 구조를 형성하며,
상기 증착링은 지름 방향으로 설치되는 증착부 및 축 방향으로 설치되는 제1 볼록부를 포함하고, 상기 증착부는 상기 웨이퍼의 에지를 접촉 지지하는 데 사용되며,
상기 덮개판부는 바닥부에 형성되는 제2 볼록부 및 상기 제2 볼록부에 의해 형성되고 상기 제1 볼록부와 대응하는 링형의 제2 오목부를 포함하고, 상기 제1 볼록부는 상기 제2 오목부와 서로 네스팅되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 반응 챔버의 공정 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 제1 냉각수 채널은 링형이고, 상기 본체부의 원주 방향을 따라 감싸도록 설치되고,
상기 제2 냉각수 채널은 상기 제1 냉각수 채널의 바닥부로부터 상기 덮개판부의 지름 방향을 따라 상기 덮개판부의 단부까지 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 공정 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 공정 어셈블리는 입수 조인트 및 출수 조인트를 더 포함하고, 상기 입수 조인트와 상기 출수 조인트는 상기 본체부의 꼭대기단에 위치하며,
상기 냉각수 채널은 상기 입수 조인트 및 상기 출수 조인트와 각각 연통되는 입구 채널 및 출구 채널을 더 포함하고, 상기 입구 채널과 상기 출구 채널은 모두 상기 제1 냉각수 채널과 연통되어, 냉각 중에 실시간으로 냉각액을 순환 교체시키는 것을 특징으로 하는 공정 어셈블리.
제3항에 있어서,
상기 공정 어셈블리는 어댑터를 더 포함하고, 상기 라이닝은 상기 어댑터에 장착되며,
상기 어댑터에는 상기 입수 조인트 및 상기 출수 조인트와 대응하는 통공이 설치되는 것을 특징으로 하는 공정 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 제1 볼록부와 상기 증착부 사이에는 제1 오목부가 설치되어, 상기 제1 볼록부와 상기 제2 오목부가 서로 네스팅될 때, 상기 제2 오목부의 내측 링 측벽이 상기 제1 오목부에 삽입 가능하도록 하여 미로 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 공정 어셈블리.
스퍼터링 반응 챔버에 있어서,
캐비티 및 상기 캐비티에 설치된 베이스를 포함하고, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 스퍼터링 반응 챔버의 공정 어셈블리를 더 포함하고, 여기에서 상기 본체부는 상기 캐비티의 측벽 내측에 설치되고, 상기 덮개판부는 공정 시 상기 웨이퍼를 상기 베이스에 고정하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 반응 챔버.
제6항에 있어서,
증착링은 상기 베이스의 에지를 따라 설치되고, 공정 시 상기 덮개판부와 서로 네스팅되어 미로 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 반응 챔버.
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