KR102641209B1 - 라이닝 냉각 어셈블리, 반응 챔버 및 반도체 가공 디바이스 - Google Patents
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Abstract
본 발명 실시예는 라이닝 냉각 어셈블리를 개시한다. 여기에는 어댑터(20)가 포함된다. 상기 어댑터(20)는 라이닝(12)을 챔버 내에 고정시키도록 설치된다. 어댑터(20)는 각각 라이닝(12)의 외측면과 바닥벽 바닥면에 대향하는 제1 표면(2011)과 제2 표면(2012)을 구비한다. 여기에서 제1 표면(2011)과 라이닝(12)의 외측면 사이에 소정의 갭(204)을 구비한다. 제2 표면(2012)은 라이닝(12)의 바닥벽 바닥면과 서로 접촉한다. 또한 어댑터(20)에는 냉매를 이송하기 위한 냉각 채널(30)이 설치되어, 라이닝(12)에 대한 냉각을 수행하는 데 사용된다. 본 발명은 반응 챔버 및 반도체 가공 디바이스를 더 개시한다.
Description
본 발명은 반도체 제조 기술 분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 라이닝 냉각 어셈블리, 반응 챔버 및 반도체 가공 디바이스에 관한 것이다.
물리 기상 증착(Physical Vapor Deposition, PVD) 기술은 반도체 분야에 광범위하게 응용된다. 이는 스퍼터링(Sputtering) 증착 기술을 채택하여, 웨이퍼와 타깃 사이에 아르곤 등과 같은 불활성 가스를 주입한다. 고전압은 불활성 가스를 이온화하여 플라즈마를 생성한다. 자기장을 통해 전자를 속박하는 능력을 강화시켜 생성된 플라즈마로 타깃에 충격을 가하며, 타깃 재료의 원자 또는 이온을 웨이퍼 상에 증착시켜 박막을 형성한다. 종래의 마그네트론 스퍼터링 디바이스는 도 1에 도시된 바와 같다. 상기 디바이스는 반응 챔버(1)를 포함한다. 반응 챔버(1) 내에는 타깃(2)이 설치되며, 타깃(2)의 하방에는 베이스(5)가 설치되어 웨이퍼(6)를 운반하는 데 사용된다. 타깃(2) 상방에는 절연 재료로 제작된 냉각 캐비티(3)가 설치된다. 상기 냉각 캐비티(3)와 타깃(2)으로 구성되는 폐쇄 공간에는 냉각수가 첨가되어 타깃(2)을 냉각하는 데 사용된다. 상기 폐쇄 공간에는 회전 가능한 마그네트론(4)이 더 설치된다. 스퍼터링 공정 시, 전원이 타깃(2)에 바이어스를 인가하여, 이를 접지된 반응 챔버(1)의 캐비티에 대해 음의 바이어스로 만든다. 상기 음의 바이어스는 반응 챔버(1)에 주입된 불활성 가스를 이온화하여 플라즈마를 형성할 수 있고, 동시에 양전기를 띤 플라즈마를 타깃(2)에 흡인시킬 수 있다. 플라즈마의 에너지가 충분히 높고 회전하는 마그네트론(4)에 의해 형성된 자기장의 작용 하에서 타깃(2)에 충격을 가할 때, 금속 원자 또는 금속 이온이 타깃 표면을 빠져 나가도록 만들고 확산을 통해 웨이퍼(6) 상에 증착시킬 수 있다.
그러나 금속 원자에 대한 마그네트론(4)의 속박 작용이 있다 하더라도, 여전히 대량의 금속 원자와 금속 이온이 반응 챔버(1)의 내벽 상에 증착될 수 있다. 이는 탈락된 후 웨이퍼와 반응 챔버(1)를 오염시킬 수 있다. 이를 위해, 반응 챔버(1) 내에 라이닝(Shield)(9), 덮개판(Cover ring)(8) 및 증착링(Dep-ring)(7)이 더 설치되어, 반응 챔버를 오염시키는 금속 원자와 금속 이온을 차폐하는 데 사용된다. 마그네트론 스퍼터링 과정에서, 타깃(2)으로부터 빠져 나온 금속 이온과 원자는 거대한 열에너지를 휴대할 수 있다. 이는 라이닝(9)의 온도를 상승시킨다. 일단 라이닝(9)의 온도가 공정 반응의 온도 구간을 넘어서면 공정 수행에 불리하다. 또한 박막 응력이 기준에 미달될 수 있고 위스커 결함 등 일련의 문제가 발생할 수 있다.
현재 다양한 방식을 채택하여 라이닝(9)에 대해 냉각 등 처리를 수행하나, 이러한 방식은 냉각 능력이 제한적이고 열 전도율과 효율이 낮고 비용과 가공 난이도가 높은 문제 등이 있다.
이를 고려하여, 본 발명의 실시예는 라이닝 냉각 어셈블리 및 반도체 가공 디바이스를 제공한다. 이는 냉각 능력이 제한적이고 열 전도율과 효율이 낮으며 비용과 가공 난이도가 높은 문제 등을 해결할 수 있다.
본 발명 실시예의 일 양상에 있어서 라이닝 냉각 어셈블리를 제공한다. 여기에는 어댑터가 포함된다. 상기 어댑터는 라이닝을 챔버 내에 고정시키도록 설치된다. 상기 어댑터는 각각 상기 라이닝의 외측면과 바닥벽 바닥면에 대향하는 제1 표면과 제2 표면을 구비한다. 여기에서 상기 제1 표면과 상기 라이닝의 외측면 사이에 소정의 갭을 구비한다. 상기 제2 표면은 상기 라이닝의 바닥벽 바닥면과 서로 접촉한다. 또한 상기 어댑터에는 냉매를 이송하기 위한 냉각 채널이 설치되어, 상기 라이닝에 대한 냉각을 수행하는 데 사용된다.
선택적으로, 상기 어댑터는 상기 라이닝 주위를 둘러싸는 원통형 몸체 및 상기 원통형 몸체와 연결되어 상기 라이닝의 바닥벽을 지지하는 데 사용되는 지지부를 포함한다. 여기에서 상기 원통형 몸체의 내측면은 상기 제1 표면으로 사용된다. 상기 라이닝의 바닥벽 바닥면과 서로 접촉하는 상기 지지부의 표면은 상기 제2 표면으로 사용된다.
상기 냉각 채널은 상기 원통형 몸체 내부에 설치되거나, 상기 원통형 몸체와 상기 지지부의 내부에 설치된다.
선택적으로, 상기 냉각 채널은 상기 원통형 몸체 내부에 설치되는 제1 채널을 포함한다. 상기 제1 채널은 상기 원통형 몸체의 원주 방향 상에서 소정의 분포 방식을 따라 둘러싼다.
선택적으로, 상기 제1 채널은 상기 원통형 몸체의 원주 방향을 따라 둘러싸며 링형을 나타낸다. 상기 제1 채널은 상기 원통형 몸체의 축 방향을 따르는 일단이 상기 지지부에 가까운 위치까지 연장된다.
선택적으로, 상기 제1 채널은 상기 지지부에 가까운 일단이 상기 원통형 몸체의 바닥부를 관통한다. 또한 상기 원통형 몸체의 바닥부에는 링형 차단 부재가 더 설치된다. 상기 링형 차단 부재는 상기 원통형 몸체와 밀봉 연결되어 상기 제1 채널을 밀봉하는 데 사용된다.
선택적으로, 상기 냉각 채널은 상기 지지부 내부에 설치되며 상기 지지부의 원주 방향 상에서 소정의 분포 방식을 따라 둘러싸는 제2 채널을 더 포함한다. 상기 제2 채널은 상기 제1 채널과 연통한다.
선택적으로, 상기 지지부의 내경은 상기 라이닝의 내경보다 크거나 같다.
선택적으로, 상기 어댑터는 상기 원통형 몸체의 상기 지지부에서 먼 일단과 연결된 고정부를 더 포함한다. 상기 고정부는 상기 챔버와 고정 연결하는 데 사용된다. 또한 상기 냉각 채널은 상기 고정부에 설치되며 상기 냉매를 주입하기 위한 입구 채널과 상기 냉매를 내보내기 위한 출구 채널을 더 포함한다. 상기 입구 채널과 출구 채널 각각의 일단은 모두 상기 제1 채널과 연통된다. 상기 입구 채널과 출구 채널 각각의 타단은 모두 상기 고정부의 상기 챔버 외부에 위치한 표면 상에 위치한다.
선택적으로, 상기 입구 채널과 출구 채널은 상기 원통형 몸체의 축 방향에 대해 경사 설치된다.
또는 상기 입구 채널과 출구 채널은 상기 원통형 몸체의 축 방향과 서로 수직이다.
선택적으로, 상기 냉각 채널은 상기 원통형 몸체에 설치되는 2개의 연결 채널을 더 포함한다. 2개의 상기 연결 채널은 각각 상기 입구 채널과 출구 채널을 상기 제1 채널과 연통시키는 데 사용된다.
선택적으로, 상기 입구 채널과 출구 채널 각각의 타단에는 모두 조인트가 설치되어, 각각 유입관 및 환류관과 연결하는 데 사용된다.
선택적으로, 상기 고정부는 상기 챔버의 측벽과 상기 측벽 상방에 위치한 절연 부재 사이에 설치된다. 상기 고정부와 상기 챔버의 측벽 사이, 및 상기 고정부와 상기 절연 부재 사이에는 모두 밀봉링이 설치된다.
본 발명 실시예의 다른 일 양상에 있어서 반응 챔버를 제공한다. 여기에는 캐비티 및 상기 캐비티에 설치되는 라이닝이 포함된다. 또한 전술한 바와 같은 라이닝 냉각 어셈블리가 더 포함된다.
선택적으로, 상기 반응 챔버는 마그네트론 스퍼터링 반응 챔버를 포함한다.
본 발명 실시예의 다른 일 양상에 있어서 반도체 가공 디바이스를 제공한다. 여기에는 전술한 바와 같은 라이닝 냉각 어셈블리가 포함된다.
본 발명에서 제공하는 라이닝 냉각 어셈블리에 있어서, 그 어댑터에는 냉각 채널이 설치된다. 상기 어댑터는 각각 라이닝의 외측면과 바닥벽 바닥면에 대향하는 제1 표면과 제2 표면을 구비한다. 이 둘은 동시에 라이닝과 열전도를 수행할 수 있다. 이는 열전달 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 라이닝의 균일한 냉각을 구현하여 라이닝이 부분적으로 온도가 과도하게 높아지는 것을 방지할 수 있다. 따라서 라이닝이 고온으로 인해 불순물을 방출하는 것을 효과적으로 방지하여 제품 품질을 향상시킬 수 있다. 또한 제2 표면을 라이닝의 바닥벽 바닥면과 접촉시킴으로써 어댑터와 라이닝 사이의 열 접촉 면적을 증가시키고 열전달 효율을 더 향상시킬 수 있다. 특히 라이닝 바닥부의 열전달 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서 라이닝 바닥부 가까이 위치한 웨이퍼가 마그네트론 스퍼터링에 의해 승온되는 현상을 개선하여, 반응 영역 온도가 상승하여 웨이퍼와 박막에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다. 또한 어댑터에 냉각 채널을 설치함으로써, 가공 단계와 난이도, 세정 난이도 및 냉각관 증가로 인한 분해 조립 난이도를 낮출 수 있다. 동시에 어댑터의 구조가 단순해지고 냉각 효율이 높아지며, 냉각관에 대한 밀봉링의 밀봉이 필요 없고 유출의 위험이 줄어든다.
본 발명에서 제공하는 반응 챔버는 본 발명에서 제공하는 전술한 라이닝 냉각 어셈블리를 채택한다. 이를 통해 열전달 효율을 향상시키고 공정 품질을 개선할 뿐만 아니라 가공 단계와 난이도, 세정 난이도 및 냉각관 증가로 인한 분해 조립 난이도를 낮출 수 있다.
본 발명에서 제공하는 반도체 가공 디바이스는 본 발명에서 제공하는 전술한 반응 챔버를 채택한다. 이를 통해 열전달 효율을 향상시키고 공정 품질을 개선할 뿐만 아니라 가공 단계와 난이도, 세정 난이도 및 냉각관 증가로 인한 분해 조립 난이도를 낮출 수 있다.
본 발명 실시예의 추가적인 양상 및 장점은 이하의 설명에서 부분적으로 제공하며, 이는 이하의 설명을 통해 명확해지거나 본 발명의 실시를 통해 이해될 수 있다.
본 발명의 실시예 또는 종래 기술의 기술적 해결책을 보다 명확하게 설명하기 위해, 이하에서는 실시예 또는 종래 기술의 설명에 필요한 도면을 간략하게 소개한다. 이하의 설명에서 첨부 도면은 본 발명의 일부 실시예일 뿐이며, 본 발명이 속한 기술분야의 당업자는 창의적인 노력 없이 이러한 첨부 도면을 기반으로 다른 도면을 더 획득할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 마그네트론 스퍼터링 디바이스의 개략도이다.
도 2는 본 발명 실시예에 따른 라이닝 냉각 어셈블리의 장착 후 단면도이다.
도 3은 본 발명 실시예에 따른 라이닝 냉각 어셈블리의 단면도이다.
도 4는 본 발명 실시예에 따른 라이닝 냉각 어셈블리의 다른 단면도이다.
도 5는 본 발명 실시예에 따른 라이닝 냉각 어셈블리의 냉각 채널의 단면도이다.
도 6은 본 발명 실시예에 따른 라이닝 냉각 어셈블리의 다른 냉각 채널의 단면도이다.
도 1은 종래 기술에 따른 마그네트론 스퍼터링 디바이스의 개략도이다.
도 2는 본 발명 실시예에 따른 라이닝 냉각 어셈블리의 장착 후 단면도이다.
도 3은 본 발명 실시예에 따른 라이닝 냉각 어셈블리의 단면도이다.
도 4는 본 발명 실시예에 따른 라이닝 냉각 어셈블리의 다른 단면도이다.
도 5는 본 발명 실시예에 따른 라이닝 냉각 어셈블리의 냉각 채널의 단면도이다.
도 6은 본 발명 실시예에 따른 라이닝 냉각 어셈블리의 다른 냉각 채널의 단면도이다.
이하에서는 첨부 도면을 참고하여 본 발명 보다 전면적으로 설명하며, 여기에서 본 발명의 예시적인 실시예를 설명한다. 이하에서는 본 발명 실시예의 첨부 도면을 참고하여 본 발명 실시예의 기술적 해결책을 명확하고 완전하게 설명한다. 설명된 실시예는 본 발명의 전부가 아닌 일부 실시예에 불과하다. 본 발명의 실시예를 기반으로, 본 발명이 속한 기술 분야의 당업자가 창의적인 노력 없이 획득한 다른 모든 실시예는 본 발명의 보호 범위에 속한다. 이하에서는 첨부 도면과 실시예를 참고하여 본 발명의 기술적 해결책을 여러 측면에서 설명한다.
이하에서는 설명의 편의를 위해, 본원에 사용된 용어 "좌", "우", "상", "하"와 첨부 도면 자체의 좌, 우, 상, 하 방향이 일치하도록 설명하였다. 이하에서 본원에 사용된 용어 "제1", "제2" 등은 설명 상의 차이점을 나타내는 데만 사용되며 다른 특별한 의미는 없다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명 실시예는 라이닝 냉각 어셈블리를 제공한다. 여기에는 어댑터(20)가 포함된다. 상기 어댑터(20)는 라이닝(12)을 그 형성된 공간 내에 수용할 수 있고 라이닝(12)을 캐비티(10)로 구성된 챔버 내에 고정할 수 있도록 설치된다. 구체적으로 어댑터(20)는 라이닝(12)과 고정 연결된다. 고정 연결에는 나사산 연결 등 방식이 포함되며, 예를 들어 나사를 사용해 라이닝(12)을 어댑터(20) 상에 고정한다. 어댑터(20)와 라이닝(12)의 재질은 모두 금속이다.
어댑터(20)는 다양한 구조일 수 있다. 본 실시예에 있어서, 어댑터(20)는 각각 라이닝(12)의 외측면과 바닥벽 바닥면에 대향하는 제1 표면(2011)과 제2 표면(2012)을 구비한다. 여기에서 제1 표면(2011)과 라이닝(12)의 외측면 사이에 소정의 갭(204)을 구비한다. 제2 표면(2012)은 라이닝(12)의 바닥벽 바닥면과 서로 접촉한다. 또한 어댑터(20)에는 냉매를 이송하기 위한 냉각 채널(30)이 설치되어, 라이닝(12)에 대한 냉각을 수행하는 데 사용된다.
일 실시예에 있어서, 어댑터(20)는 라이닝(12) 주위를 둘러싸는 원통형 몸체(201) 및 상기 원통형 몸체(201)와 연결되어 라이닝(12)의 바닥벽을 지지하는 데 사용되는 지지부(202)를 포함한다. 여기에서 원통형 몸체(201)의 내측면은 상기 제1 표면(2011)으로 사용된다. 라이닝(12)의 바닥벽 바닥면과 서로 접촉하는 지지부(202)의 표면은 상기 제2 표면(2012)으로 사용된다.
일 실시예에 있어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 냉각 채널(30)은 원통형 몸체(201)의 내부에 설치된다.
다른 일 실시예에 있어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 냉각 채널(30)은 원통형 몸체(201)와 지지부(202)의 내부에 설치될 수도 있다.
선택적으로, 원통형 몸체(201)와 지지부(202)는 일체형 구조일 수 있으며, 예를 들어 일체로 성형하는 방식으로 제작될 수 있다. 또는 분리형 구조일 수도 있으며, 예를 들어 용접하는 방식으로 제작될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 어댑터(20)는 원통형 몸체(201)의 지지부(202)로부터 먼 일단과 연결된 고정부(203)를 더 포함한다. 상기 고정부(203)는 챔버와 고정 연결하는 데 사용된다. 구체적으로, 고정부(203)는 캐비티(10)의 측벽과 상기 측벽 상방에 위치하는 절연 부재(11) 사이에 설치된다. 즉, 고정부(203)는 캐비티(10)로 구성되는 챔버 외부에 위치하며, 원통형 몸체(201)와 지지부(202)는 모두 상기 챔버 내부에 위치한다. 또한 고정부(203)와 캐비티(10)의 측벽 사이에 밀봉링(15)이 설치되고, 고정부(203)와 절연 부재(11) 사이에 밀봉링(14)이 설치되어, 챔버 내부의 진공도를 보장한다.
선택적으로, 고정부(203)는 캐비티(10)의 반경 방향 단면 상에서의 정투영 형상이 정사각형이다. 또한 정사각형의 네 모서리는 챔퍼를 갖는다.
선택적으로, 고정부(203)와 원통형 몸체(201)는 일체형 구조일 수 있으며, 예를 들어 일체로 성형하는 방식으로 제작될 수 있다. 또는 분리형 구조일 수도 있으며, 예를 들어 용접하는 방식으로 제작될 수 있다.
본 발명의 실시예에서 제공하는 라이닝 냉각 어셈블리에 있어서, 그 어댑터(20)에는 냉각 채널(30)이 설치된다. 또한 상기 어댑터는 상기 제1 표면(2011)과 제2 표면(2012)을 이용하여 동시에 라이닝(12)의 측면 및 바닥면과 열전도를 수행한다. 이는 열전달 효율을 향상시킬 뿐만 아니라, 라이닝(12)의 균일한 냉각을 구현하여 라이닝(12)의 일부 온도가 과도하게 높아지는 것을 방지할 수 있다. 따라서 라이닝이 고온으로 인해 불순물을 방출하는 것을 효과적으로 방지하여 제품 품질을 향상시킬 수 있다. 또한 제2 표면(2012)을 라이닝(12)의 바닥벽 바닥면과 접촉시킴으로써 어댑터(20)와 라이닝(12) 사이의 열 접촉 면적을 증가시키고 열전달 효율을 더 향상시킬 수 있다. 특히 라이닝 바닥부의 열전달 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서 라이닝 바닥부 가까이 위치한 웨이퍼가 마그네트론 스퍼터링에 의해 승온되는 현상을 개선하여, 반응 영역 온도가 상승하여 웨이퍼와 박막에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다. 또한 어댑터(20)에 냉각 채널(30)을 설치함으로써, 가공 단계와 난이도, 세정 난이도 및 냉각관 증가로 인한 분해 조립 난이도를 낮출 수 있다. 동시에 어댑터의 구조가 단순해지고 냉각 효율이 높아지며, 냉각관에 대한 밀봉링의 밀봉이 필요 없고 유출의 위험이 줄어든다.
또한 상기 제1 표면(2011)과 라이닝(12)의 측벽 사이는 소정의 갭(204)을 구비한다. 상기 갭(204)의 크기는 어댑터(20)가 라이닝(12)과 열전도를 수행할 수 있는 요건을 충족시킨다. 또한 어댑터(20)와 라이닝(12) 사이에 충분한 공간을 남겨 고온일 때의 열팽창과 라이닝(12)의 변형 등 문제를 해결하는 동시에 장착 조건도 충족시킬 수 있다. 예를 들어 갭(204)의 폭은 0.05mm 내지 0.2mm일 수 있다. 상기 범위 내에서 열전도와 예비 공간에 대한 요건을 동시에 충족시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 지지부(202)는 둥근 링형이다. 용이한 열전달을 위해 지지부(202)의 두께는 너무 크면 안 된다. 또한 웨이퍼의 용이한 리프팅을 위해, 지지부(202)의 내경은 라이닝(12)의 내경보다 작지 않다. 라이닝(12)은 상기 어댑터(20) 내에 장착된 후, 지지부(202)에 의해 수직 방향으로 지지한다. 지지부(202)를 이용하여 라이닝(12)을 지지함으로써, 중력 작용을 통해 라이닝(12)의 바닥벽 바닥면을 제2 표면(2012)에 밀착시킬 수 있다. 따라서 열전달 효율을 향상시킬 수 있다.
선택적으로, 고정부(203)의 내측벽과 라이닝(12)의 외벽을 통해 포지셔닝을 수행하여 이 둘의 동축 설치를 보장한다.
일 실시예에 있어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 냉각 채널(30)은 원통형 몸체(201) 내부에 설치된 제1 채널(301)을 포함한다. 상기 제1 채널(301)은 원통형 몸체(201)의 원주 방향 상에서 소정의 분포 방식을 따라 둘러싼다. 냉각 채널(30)의 분포 방식은 여러 가지일 수 있다. 본 실시예에 있어서, 제1 채널(301)은 원통형 몸체(201)의 원주 방향을 따라 둘러싸며 링형을 나타낸다. 상기 제1 채널(301)은 원통형 몸체(201)의 축방향을 따르는 일단(도 3에서 아래를 향한 일단)이 지지부(202)에 가까운 위치까지 연장된다. 이를 통해 라이닝(12)의 바닥벽과의 열전달 효율을 향상시키는 목적을 달성한다.
제1 채널(301)은 여러 가지 가공 방법이 있을 수 있다. 일 실시예에 있어서, 링형 채널은 지지부(202)에 가까운 일단이 원통형 몸체(201)의 바닥부를 관통한다. 즉, 원통형 몸체(201) 상에 개구가 아래를 향하고 오목홈 형상의 링형 채널을 가공할 수 있고, 원통형 몸체(201)의 바닥부에는 링형 차단 부재(205)가 더 설치된다. 상기 링형 차단 부재(205)는 원통형 몸체(201)와 밀봉 연결되어, 상기 링형 채널을 밀봉하는 데 사용된다. 링형 차단 부재(205)와 원통형 몸체(201)는 예를 들어 용접의 방식을 채택하여 밀봉 연결한다. 용접을 채택하는 방식은 안정적이고 신뢰할 수 있으며 유출되는 상황이 발생하지 않는다.
다른 일 실시예에 있어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 냉각 채널(30)은 제2 채널(304)을 더 포함한다. 상기 제2 채널(304)은 지지부(202) 내부에 설치되고, 지지부(202)의 원주 방향 상에서 소정의 분포 방식을 따라 둘러싼다. 또한 제2 채널(304)은 제1 채널(301)과 연통한다. 제2 채널(304)을 통해 라이닝 바닥부에 대한 냉각 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 제1 채널(301)과 챔버 외부의 냉각원 연결 방식에는 여러 가지가 있다. 일 실시예에 있어서, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 냉각 채널(30)은 고정부(203)에 설치되어 냉매를 주입하기 위한 입구 채널(302)과 냉매를 내보내기 위한 출구 채널(302')을 더 포함한다. 입구 채널(302)과 출구 채널(302') 각각의 일단은 모두 제1 채널(301)과 연통된다. 입구 채널(302)과 출구 채널(302') 각각의 타단은 모두 고정부(203)의 챔버 외부에 위치한 표면 상에, 예를 들어 고정부(203)의 외측면에 위치한다. 구체적으로, 입구 채널(302)과 출구 채널(302')은 원통형 몸체(201)의 축 방향과 서로 수직이다.
선택적으로, 냉각 채널(30)은 원통형 몸체(201)에 설치되는 2개의 연결 채널(303)을 더 포함한다. 2개의 연결 채널(303)은 각각 입구 채널(302)과 출구 채널(302')을 제1 채널(301)과 연통시키는 데 사용된다. 선택적으로, 2개의 연결 채널(303)과 원통형 몸체(201)의 축 방향은 서로 평행하다. 물론 실제 적용에서 2개의 연결 채널(303)은 원통형 몸체(201)의 축 방향에 대해 경사질 수도 있다. 또한 실제 적용에서 2개 연결 채널(303)을 설치하지 않고, 입구 채널(302)과 출구 채널(302')을 곧바로 제1 채널(301)과 연통시킬 수도 있다.
냉각 과정에서 냉각원이 제공하는 냉매(예를 들어 냉각수)는 순차적으로 입구 채널(302)과 이에 연결된 연결 채널(303)을 통해 제1 채널(301)에 유입된다. 그 후 다시 순차적으로 다른 연결 채널(303)과 출구 채널(302')을 통해 냉각원으로 돌아간다. 일 실시예에 있어서, 입구 채널(302)과 출구 채널(302')은 병렬 설치된다. 물론 실제 적용에서 입구 채널(302)과 출구 채널(302')은 라이닝(12)의 양측에 대향 설치될 수도 있다.
일 실시예에 있어서, 입구 채널(302)과 출구 채널(302') 각각의 타단에는 모두 조인트(16)가 설치된다. 이는 각각 냉각원과의 유입관과 환류관을 연결하는 데 사용된다. 실제 적용에서 용접 등 연결 방식을 채택하고 밀봉링을 설치하여 조인트(16)에 대해 연결, 밀봉을 수행할 수 있다.
다른 일 실시예에 있어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 입구 채널(302)과 출구 채널(302')은 원통형 몸체(201)의 축 방향에 대해 경사 설치된다. 또한 입구 채널(302)과 출구 채널(302')의 아래로 경사진 일단은 모두 제1 채널(301)과 연통한다. 위로 경사진 일단은 고정부(203)의 챔버 외부에 위치한 표면 상에 위치하여 냉각원과 연결하는 데 사용된다. 또한 경사진 입구 채널(302)과 출구 채널(302')의 경우, 상기 2개의 연결 채널(303)을 선택하여 설치하거나 또는 설치하지 않을 수도 있다.
실제 적용에서 냉각 채널(30)의 설치 방식은 전술한 실시예에 한정되지 않는다. 냉각 부위의 수요에 따라 상이한 형태로 설치될 수 있으므로, 여기에서 더이상 상세하게 설명하지 않는다.
상기 내용을 요약하면, 본 발명 실시예에서 제공하는 라이닝 냉각 어셈블리에 있어서, 그 어댑터에는 냉각 채널이 설치된다. 상기 어댑터는 각각 라이닝의 외측면과 바닥벽 바닥면에 대향하는 제1 표면과 제2 표면을 구비한다. 이 둘은 동시에 라이닝의 측면 및 바닥면과 열전도를 수행할 수 있다. 이는 열전달 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 라이닝의 균일한 냉각을 구현하여 라이닝이 부분적으로 온도가 과도하게 높아지는 것을 방지할 수 있다. 따라서 라이닝이 고온으로 인해 불순물을 방출하는 것을 효과적으로 방지하여 제품 품질을 향상시킬 수 있다. 또한 제2 표면을 라이닝의 바닥벽 바닥면과 접촉시킴으로써 어댑터와 라이닝 사이의 열 접촉 면적을 증가시키고 열전달 효율을 더 향상시킬 수 있다. 특히 라이닝 바닥부의 열전달 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서 라이닝 바닥부 가까이 위치한 웨이퍼가 마그네트론 스퍼터링에 의해 승온되는 현상을 개선하고, 반응 영역 온도가 상승하여 웨이퍼와 박막에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다. 또한 어댑터에 냉각 채널을 설치함으로써, 가공 단계와 난이도, 세정 난이도 및 냉각관 증가로 인한 분해 조립 난이도를 낮출 수 있다. 동시에 어댑터의 구조가 단순해지고 냉각 효율이 높아지며, 냉각관에 대한 밀봉링의 밀봉이 필요 없고 유출의 위험이 줄어든다.
일 실시예에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예는 반응 챔버를 더 제공한다. 여기에는 캐비티(10)와 상기 캐비티(10)에 설치되는 라이닝(12) 및 전술한 실시예 중 어느 하나의 라이닝 냉각 어셈블리가 포함된다.
일 실시예에 있어서, 반응 챔버는 마그네트론 스퍼터링 반응 챔버를 포함한다. 물론 실제 적용에서 반응 챔버는 다른 임의의 라이닝을 장착해야 하는 챔버일 수도 있다.
또한 반응 챔버는 덮개판(13)을 더 포함한다. 라이닝(12)의 하단에는 상기 덮개판(13)을 지지하기 위한 지지 구조가 설치된다. 덮개판(13)과 라이닝(12)은 하나의 폐쇄된 반응 공간을 구성한다.
본 발명 실시예에서 제공하는 반응 챔버는 본 발명 실시예에서 제공하는 전술한 라이닝 냉각 어셈블리를 채택한다. 이를 통해 열전달 효율을 향상시키고 공정 품질을 개선할 뿐만 아니라 가공 단계와 난이도, 세정 난이도 및 냉각관 증가로 인한 분해 조립 난이도를 낮출 수 있다.
일 실시예에 있어서, 본 발명 실시예는 반도체 가공 디바이스를 더 제공한다. 여기에는 반응 챔버가 포함된다. 상기 반응 챔버는 전술한 실시예 중의 반응 챔버이다.
반도체 가공 디바이스는 예를 들어 마그네트론 스퍼터링 다바이스 등의 PVD 디바이스이다.
본 발명 실시예에서 제공하는 반도체 가공 디바이스는 본 발명 실시예에서 제공하는 전술한 반응 챔버를 채택한다. 이를 통해 열전달 효율을 향상시키고 공정 품질을 개선할 뿐만 아니라 가공 단계와 난이도, 세정 난이도 및 냉각관 증가로 인한 분해 조립 난이도를 낮출 수 있다.
상기 본 발명에 개시된 기술적 해결책에 달리 언급되지 않는 한, 수치 범위가 개시된 경우 개시된 수치 범위는 모두 바람직한 수치 범위이다. 본 발명이 속한 기술 분야의 당업자는 바람직한 수치 범위가 실시 가능한 많은 값 중에서 기술적 효과가 현저하거나 대표성을 띠는 수치일 뿐이라는 점을 이해할 수 있다. 수치가 비교적 많아 모두 나열할 수 없으므로, 본 발명은 본 발명의 기술적 해결책을 설명하기 위한 일부 수치만 나열하여 개시하였으며, 상기 나열된 수치는 본 발명의 보호 범위를 제한하지 않는다.
또한 상기 발명에서 서로 고정 연결된 부품 또는 구조 부재를 개시하였거나 언급한 경우, 달리 명시되지 않는 한, 고정 연결은 분리 가능한 고정 연결(예를 들어 볼트 또는 나사로 연결) 또는 분리 불가능한 고정 연결(예를 들어 리벳팅, 용접)로 이해할 수 있다. 물론 상호 고정 연결은 일체형 구조(예를 들어 주조 공정을 통해 일체로 성형하여 제조)로 대체될 수도 있다(명백하게 일체 성형 공정을 채택할 수 없는 경우는 제외).
그 외 달리 명시되지 않는 한, 상기 본 발명에서 개시된 어느 하나의 기술적 해결책에 사용된 위치 관계 또는 형상을 나타내는 용어는 그와 근접하거나, 유사하거나, 접근하는 상태 또는 형상의 의미를 포함한다. 본 발명에서 제공하는 어느 하나의 부재는 복수의 개별 구성 요소로 조립되거나, 일체형 성형 공정에 의해 제조된 단일 구성 요소일 수 있다.
상기 실시예는 본 발명의 기술적 해결책을 설명하기 위해서만 사용되며 이를 제한하지 않는다. 비교적 바람직한 실시예를 참고하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속한 기술 분야의 당업자는 본 발명의 구체적인 실시방식에 대해 일부 기술적 특징을 수정하거나 동등하게 대체할 수 있다. 본 발명에 따른 기술적 해결책의 사상을 벗어나지 않는 한 이는 모두 본 발명에서 보호를 청구하는 기술적 해결책의 범위에 포함되어야 한다.
본 발명의 설명은 예시와 설명을 위해 제공된 것이며, 누락이 없는 것이거나 또는 본 발명을 개시된 형태로 제한하는 것은 아니다. 물론 본 발명이 속한 기술분야의 당업자는 이를 다양하게 수정 및 변경할 수 있다. 실시예를 선택하고 설명하는 것은, 본 발명의 원리 및 실제 적용에 대해 보다 상세하게 설명하고 본 기술 분야의 당업자가 본 발명을 이해하며 특정 용도에 따라 다양하게 변형된 각종 실시예에 적합하게 설계할 수 있도록 하기 위해서이다.
Claims (16)
- 반응 챔버에 설치되는 라이닝을 냉각하도록 구성된 라이닝 냉각 어셈블리에 있어서,
상기 라이닝을 상기 반응 챔버 내에 고정하는 어댑터를 포함하고,
상기 어댑터는 각각 상기 라이닝의 외측면과 상기 라이닝의 바닥벽 바닥면에 대향하는 제1 표면과 제2 표면을 구비하고, 여기에서 상기 어댑터의 상기 제1 표면과 상기 라이닝의 외측면 사이에 소정의 갭을 구비하고, 상기 어댑터의 상기 제2 표면은 상기 라이닝의 바닥벽 바닥면과 서로 접촉하고, 상기 어댑터에는 냉매를 이송하기 위한 냉각 채널이 설치되어, 상기 라이닝에 대한 냉각을 수행하는 데 사용되고,
상기 어댑터는 지지부 및 원통형 몸체를 포함하고, 상기 라이닝은 상기 원통형 몸체에 의해 둘러싸이고, 상기 원통형 몸체는 상기 라이닝의 바닥벽을 지지하는 데 사용되는 상기 지지부와 연결되고,
상기 어댑터는 상기 원통형 몸체의 상기 지지부에서 먼 일단과 연결된 고정부를 더 포함하고, 상기 고정부는 상기 반응 챔버와 고정 연결하는 데 사용되고,
상기 어댑터의 상기 고정부는 상기 반응 챔버의 측벽과 상기 측벽 상방에 위치한 절연 부재 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 라이닝 냉각 어셈블리. - 제1항에 있어서,
상기 어댑터의 상기 원통형 몸체의 내측면은 상기 제1 표면으로 사용되고, 상기 라이닝의 바닥벽 바닥면과 서로 접촉하는 상기 어댑터의 상기 지지부의 표면은 상기 제2 표면으로 사용되고,
상기 냉각 채널은 상기 원통형 몸체 내부에 설치되거나, 또는 상기 냉각 채널은 상기 원통형 몸체와 상기 지지부의 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 라이닝 냉각 어셈블리. - 제2항에 있어서,
상기 냉각 채널은 상기 원통형 몸체 내부에 설치되는 제1 채널을 포함하고, 상기 제1 채널은 상기 원통형 몸체의 원주 방향을 따라 둘러싸는 것을 특징으로 하는 라이닝 냉각 어셈블리. - 제3항에 있어서,
상기 제1 채널은 상기 원통형 몸체의 원주 방향을 따라 둘러싸며 링형을 나타내고, 상기 제1 채널은 상기 원통형 몸체의 축 방향을 따르는 일단이 상기 지지부에 가까운 위치까지 연장되는 것을 특징으로 하는 라이닝 냉각 어셈블리. - 제4항에 있어서,
상기 제1 채널은 상기 지지부에 가까운 일단이 상기 원통형 몸체의 바닥부를 관통하고, 상기 원통형 몸체의 바닥부에는 링형 차단 부재가 더 설치되고, 상기 링형 차단 부재는 상기 원통형 몸체와 밀봉 연결되어 상기 제1 채널을 밀봉하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 라이닝 냉각 어셈블리. - 제3항에 있어서,
상기 냉각 채널은 상기 어댑터의 상기 지지부 내부에 설치되며 상기 어댑터의 상기 지지부의 원주 방향을 따라 둘러싸는 제2 채널을 더 포함하고, 상기 제2 채널은 상기 제1 채널과 연통하는 것을 특징으로 하는 라이닝 냉각 어셈블리. - 제2항에 있어서,
상기 어댑터의 상기 지지부의 내경이 상기 라이닝의 내경보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 라이닝 냉각 어셈블리. - 제3항에 있어서,
상기 냉각 채널은 상기 고정부에 설치되며 상기 냉매를 주입하기 위한 입구 채널과 상기 냉매를 내보내기 위한 출구 채널을 더 포함하고, 상기 입구 채널과 출구 채널 각각의 일단은 모두 상기 제1 채널과 연통되고, 상기 입구 채널과 출구 채널 각각의 타단은 모두 상기 고정부의 상기 반응 챔버 외부에 위치한 표면 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 라이닝 냉각 어셈블리. - 제8항에 있어서,
상기 입구 채널과 출구 채널은 상기 원통형 몸체의 축 방향에 대해 경사 설치되거나; 또는
상기 입구 채널과 출구 채널은 상기 원통형 몸체의 축 방향과 서로 수직인 것을 특징으로 하는 라이닝 냉각 어셈블리. - 제9항에 있어서,
상기 냉각 채널은 상기 원통형 몸체에 설치되는 2개의 연결 채널을 더 포함하고, 2개의 상기 연결 채널은 각각 상기 입구 채널과 출구 채널을 상기 제1 채널과 연통시키는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 라이닝 냉각 어셈블리. - 제8항에 있어서,
상기 입구 채널과 출구 채널 각각의 타단에는 모두 조인트가 설치되어, 각각 유입관 및 환류관과 연결하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 라이닝 냉각 어셈블리. - 제8항에 있어서,
상기 어댑터의 상기 고정부와 상기 반응 챔버의 측벽 사이, 및 상기 어댑터의 상기 고정부와 상기 절연 부재 사이에는 모두 밀봉링이 설치되는 것을 특징으로 하는 라이닝 냉각 어셈블리. - 반응 챔버에 있어서,
캐비티 및 상기 캐비티에 설치된 라이닝을 포함하고, 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 라이닝 냉각 어셈블리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반응 챔버. - 제13항에 있어서,
상기 반응 챔버는 마그네트론 스퍼터링 반응 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 반응 챔버. - 제13항에 따른 반응 챔버가 채택된 반응 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 가공 디바이스.
- 제14항에 따른 반응 챔버가 채택된 반응 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 가공 디바이스.
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