KR200471181Y1

KR200471181Y1 - 반도체 스퍼터링 장치의 반응실 구조

Info

Publication number: KR200471181Y1
Application number: KR2020130001303U
Authority: KR
Inventors: 호 웬-친; 초우 충-치; 천 시우에-저
Original assignee: 쉬 허 테크놀로지스 인코포레이티드
Priority date: 2013-02-20
Filing date: 2013-02-20
Publication date: 2014-02-21

Abstract

본 고안은 반도체 스퍼터링 장치의 반응실 구조에 있어서, 상기 반응실 내에는 캐비티, 승강 플랫폼, 복수 개의 타겟 고정유닛, 베어링 링 및 커버보호링을 포함하고, 그 중의 상기 타겟 고정유닛의 접촉면, 상기 베어링 링의 환형 돌출면 및 상기 커버보호링의 부착면에 있어서, 장치의 스퍼터링 작업 운행 중에서 반응물이 상기의 표면에 부단히 침적되도록 할 수 있는데, 본 고안은 상기 접촉면, 환형 돌출면 및 부착면을 요철면으로 설계하여 상기 요철면이 울퉁불퉁한 패턴을 가지도록 함으로써 스퍼터링 과정 중에서 상기 접촉면, 환형 돌출면 및 부착면이 지지할 수 있는 침적물의 두께를 증가시켜 부재의 청결주기 및 사용수명을 연장시키고 장치의 활용률을 향상시키며 생산의 원가를 절감할 수 있다.

Description

반도체 스퍼터링 장치의 반응실 구조{STRUCTURE OF REACTION CHAMBER FOR SEMICONDUCTOR SPUTTERING DEVICE}

본 고안은 반도체 스퍼터링 장치의 반응실 구조에 관한 것으로서, 특히 상기 반응실 내의 일부 부품의 표면을 요철면으로 설계한 구조에 관한 것이다.

"스퍼터링"은 물리적 증기 증착법(PVD)이라고도 하는데, 이는 집적회로의 제조 중의 금속 및 관련 재질층의 증착 방법으로서, 사용되는 스퍼터링 장치에는 진공 반응실 및 내부에 장착되는 타겟을 포함하고, 상기 스퍼터링 장치는 타겟에 대하여 상대적인 전압을 인가할 수 있는 전원공급기를 구비하여 타겟 재료가 팰릿에 로딩되는 웨이퍼 상에 침적되도록 하고 있다.

반응실 중에는 복수 개의 부동한 고정부품을 구비함으로써 타겟, 웨이퍼 혹은 기타 부재를 고정시키고, 또한 보호판을 구비함으로써 특정 영역이 침적물에 의해 커버되는 것을 방지할 수 있다. 스퍼터링의 과정 중에서 침적물은 웨이퍼 부분에 침적될 뿐만 아니라, 각 고정부품 혹은 보호판의 표면에 침적된다. 스퍼터링 횟수의 증가에 따라, 각 고정부품 혹은 보호판 상의 침적물의 두께도 두꺼워지고, 일단 침적물이 박리되면 생산의 수율에 영향을 미치게 된다. 따라서, 해당 스퍼터링 장치를 정기적으로 정지시켜 각 고정부품 혹은 보호판을 해체하여 침적물을 제거하거나 부재를 교체하는 단계를 거쳐야 한다. 이는 장치의 활용률을 낮추고 또한 세척 혹은 교체의 횟수가 많아짐에 따라 생산 원가도 증가한다. 종래의 장치에 의하면, 일부 부재 표면에 알루미늄 스프레이 코팅층을 형성하여, 소정의 사용주기 내에서 사용할 경우 불량률이 낮지만, 종래의 교체 혹은 청결주기를 연장할 경우 불량률이 대폭 증가하게 된다. 이를 감안하여, 본 고안은 수년간의 노하우에 기초하여 끊임없는 연구 및 개선을 거쳐 드디어 반도체 스퍼터링 장치의 반응실 구조를 설계하였다.

본 고안의 주요 목적은 일부 부재의 표면에 특수한 요철면 처리를 실시하여 침적물의 박리가 발생하지 않는 조건하에서 견딜 수 있는 침적 횟수를 연장시킴으로써 부재의 교체 혹은 청결주기를 연장시키고 장치의 활용률을 향상시키며 생산능력을 향상시키는 동시에 생산의 원가를 절감할 수 있음은 물론 교체주기를 연장시킬 수 있는 반도체 스퍼터링 장치의 반응실 구조를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따른 반도체 스퍼터링 장치의 반응실 내에는 캐비티, 승강 플랫폼, 복수 개의 타겟 고정유닛, 베어링 링 및 커버보호링을 포함하고, 상기 캐비티는 중공 챔버를 가지고 저부에 환형의 받침대를 가지며, 상기 승강 플랫폼은 상기 받침대 중앙에 형성된 공간에 출입 가능하고, 상기 복수 개의 타겟 고정유닛은 상기 캐비티의 내벽면에 고정되고 외부로 노출된 접촉면을 가지며, 상기 베어링 링은 상기 승강 플랫폼 상에 장착되고 환형 돌출면을 가지고, 상기 커버보호링은 상기 받침대 부분에 장착되고 부착면을 가지며, 그 중에 상기 타겟 고정유닛의 접촉면, 상기 베어링 링의 환형 돌출면 및 상기 커버보호링의 부착면은 모두 요철면으로서, 상기 요철면은 울퉁불퉁한 패턴을 가지고, 그 중 한가지 패턴은 복수 개의 슬롯이 교차되게 형성된 비평탄면이다.

본 고안은 상기 타겟 고정유닛의 접촉면, 상기 베어링 링의 환형 돌출면 및 상기 커버보호링의 부착면을 모두 요철면으로 설계함으로써 표면적을 증가시키고 거칠기를 제고시킬 수 있다. 증가된 표면적은 표면이 지지할 수 있는 침적의 횟수를 증가시킬 수 있고, 단일 부재의 사용주기를 연장시킬 수 있으며, 교체율을 낮추고 장치의 정지 교체의 횟수를 감소시키고 장치의 활용률을 향상시킬 수 있다. 또한, 표면의 거칠기를 제고시킴으로써 제조과정 중의 침적물이 비정상적 박리가 발생하는 것을 방지할 수 있어, 불량률을 낮추고 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 고안의 구조단면도이다.
도 2는 본 고안의 캐비티 및 내부의 타겟 고정유닛, 베어링 링 및 커버보호링의 사시도이다.
도 3은 본 고안의 타겟 고정유닛의 사시도이다.
도 4a는 본 고안의 베어링 링의 사시도이다.
도 4b는 본 고안의 베어링 링의 국부 확대도이다.
도 5는 본 고안의 커버보호링의 사시도이다.
도 6은 본 고안의 시험편의 사시도이다.
도 7은 본 고안의 다른 실시예의 구조단면도이다.

본 고안에 관한 상기 기술 및 기타 목적, 특징, 외관 그리고 우위에 있어서, 하기 제공되는 구체적인 설명 및 도면을 참고함으로써 본 발명이 더욱 명확해질 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 반도체 스퍼터링 장치의 반응실 구조의 단면도로서 도시된 바와 같이, 상기 반응실(1)은 반응실 베이스(11) 및 반응실 상부커버(12)가 조합되어 형성된 것으로서, 내부에서 스퍼터링 과정 중의 진공조건을 충족시키도록 한다. 상기 반응실(1) 내에 캐비티(2), 승강 플랫폼(3), 복수 개의 타겟 고정유닛(4), 베어링 링(5) 및 커버보호링(6)을 가지고 있다. 상기 캐비티(2)는 중공의 챔버로서 스퍼터링 작업 중에서의 주요한 반응공간이고, 복수 개의 타겟 고정유닛(4)은 상기 캐비티(2)의 내벽면에 고정되는데 이는 기타 로킹 부품과 배합되어 타겟을 캐비티(2) 내에 고정시키는 기능을 가진다. 상기 캐비티(2)는 환형의 받침대(21)를 가지고 상기 커버보호링(6)은 상기 받침대(21) 부분에 장착되는데 이는 스퍼터링 침적을 원하지 않는 부분을 차폐하는 기능을 가진다. 상기 베어링 링(5)은 상기 승강 플랫폼(3) 부분에 장착되어 가공하고자 하는 웨이퍼를 베어링 지지하기 위한 것이다. 상기 승강 플랫폼(3)은 제때에 상승하거나 하강함으로써 가공하고자 하는 웨이퍼를 상기 받침대(21) 중앙에 형성된 공간에 반송하거나 반출할 수 있어 웨이퍼가 캐비티(2) 내에서 스퍼터링 작업을 진행할 수 있도록 한다. 한편, 상기 캐비티(2)는 보호벽(22) 및 외벽(23)으로 형성되는 이중식 중공 챔버이고 상기 받침대(21)는 상기 외벽(23)의 저부에서 내층의 상기 보호벽(22)이 형성한 공간 하방까지 연장된다.

스퍼터링 작업 중에서, 타겟 재료는 주로 웨이퍼 표면 외에 스퍼터링 침적되지만, 불가피하게 캐비티(2) 내의 각 부재 표면에 침적하게 된다. 상기 각 부재는 예를 들면, 상기 타겟 고정유닛(4), 베어링 링(5) 및 커버보호링(6)이다. 장치의 활용률을 향상시키기 위해서는 각 부재를 꺼내어 세정하는 주기를 연장시켜야 한다. 도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 고안에서는 상기 타겟 고정유닛(4)의 접촉면(41), 상기 베어링 링(5)의 환형 돌출면(51) 및 상기 커버보호링(6)의 부착면(61)을 모두 요철면으로 설계하고, 상기 요철면은 울퉁불퉁한 패턴을 가진다. 본 실시예 중에서, 상기 패턴은 복수 개의 슬롯이 교차되게 형성된 비평탄면이다. 사용수명을 연장하기 위하여, 상기 접촉면(41), 환형 돌출면(51) 및 부착면(61)의 표면에 알루미늄 스프레이 코팅층을 형성할 수도 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 타겟 고정유닛(4)은 중공형체로서, 외형은 원추체(42) 및 원통체(43)로 구성되고, 상기 원통체(43)는 원추체(42)의 사이즈가 가장 작은 일단에 위치한다. 상기 접촉면(41)은 상기 원추체(42)와 원통체(43)의 외벽 표면을 가리킨다. 가공의 편리성을 위하여, 본 실시예에서는 상기 접촉면(41)의 표면에 모두 요철면이 형성되도록 하였지만, 이에 한정되지 않는다. 침적물 박리 현상은 주로 상기 타겟 고정유닛(4)의 외벽 곡률이 0이 아닌 표면에서 발생하기 때문에, 상기 접촉면(41)이 요철면을 가지는 영역도 국부적 표면에 한정될 수 있는 것이다. 즉, 상기 원추체(42)의 외벽 혹은 상기 원추체(42)와 원통체(43)의 연결 부분일 수 있다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 베어링 링(5)은 주로 웨이퍼의 베어링지지를 책임지고, 상기 베어링 링(5)의 내연 등에 복수 개의 베어링 돌출블록(52)이 일정 각도로 분포되어 있으며, 복수 개의 베어링 돌출블록(52)은 상기 웨이퍼가 안착되게 한다. 상기 베어링 링(5)은 인접한 링 내 공간의 외벽면에서 원형 곡면형상을 이루는 돌기를 가지는 돌출링으로서, 상기 환형 돌출면(51)은 상기 돌출링의 표면을 가리킨다. 한편, 상기 베어링 링(5)의 가장 바깥 부분은 환형벽(53)이다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 환형 돌출면(51) 표면의 패턴은 복수 개의 슬롯이 교차되게 형성된 비평탄면이다.

도 5는 본 고안에 따른 커버보호링(6)의 사시도로서, 도시된 바와 같이, 상기 커버보호링(6)은 상기 받침대(21) 부분에 장착된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 커버보호링(6)의 저부에 환형 슬롯(62)을 가지고, 조립 시 상기 환형 슬롯(62)이 상기 받침대(21) 부분에 걸려 상기 커버보호링(6)이 캐비티(2) 내에 고정된다. 상기 부착면(61)은 상기 커버보호링(6)의 외벽면을 가리키고, 본 실시예 중에서 상기 부착면(61)은 상기 커버보호링(6)의 수직 외벽면, 최상단면의 수평 외벽면 및 수직 외벽면과 수평 외벽면을 연결하는 호형 벽면을 포함하며, 상기 부착면(61)은 요철면으로서 상기 요철면은 울퉁불퉁한 패턴을 가지고, 상기 패턴은 복수 개의 슬롯이 교차되게 형성된 비평탄면이다. 하지만, 침적물 박리 현상은 주로 상기 커버보호링(6)의 곡률이 0이 아닌 표면에서 최초로 발생하기 때문에, 상기 부착면(61)이 요철면을 가지는 영역도 국부적 표면에만 한정될 수 있는 것이다. 즉, 수직 외벽과 수평 외벽을 연결하는 상기 호형 벽면부분일 수 있다.

상기 접촉면(41), 환형 돌출면(51) 및 부착면(61)의 표면의 패턴은 주로 복수 개의 슬롯이 교차되게 형성된 비평탄면으로서, 본 실시예 중에서 상기 슬롯의 깊이범위는 1.2~1.8mm이고, 바람직하게는 1.4mm~1.6mm이다. 슬롯이 교차되는 각도범위는 30~55도이고, 바람직하게는 40~50도이다.

이를 통해, 본 고안은 상기 캐비티(2) 내의 스퍼터링 과정 중에서 침적물이, 예를 들면 접촉면(41), 환형 돌출면(51) 및 부착면(61) 등 표면에 끊임없이 침적되도록 하고, 상기의 표면을 복수 개의 슬롯이 교차되게 형성되는 요철면으로 설계함으로써 로딩할 수 있는 침적물 양을 증가시켜 두께의 증가로 인해 박리 현상이 나타나지 않도록 함으로써, 제품의 타겟 고정유닛(4), 베어링 링(5) 및 커버보호링(6)의 청결 혹은 교체 주기를 연장시킬 수 있을 뿐만 아니라, 장치의 활용률을 향상시키고 원가를 절감시키며 더욱 많은 이익을 창조할 수 있다.

도 6은 본 고안에 따른 시험편(7)의 사시도를 나타낸 것으로, 이는 도 7에 도시된 바와 같이 실제 사용시 상기 베어링 링(5)의 베어링 돌출블록(52) 상에 장착된다. 상기 시험편(7)의 용도에 관하여, 스퍼터링 장치가 일회 분의 웨이퍼 스퍼터링 가공을 진행한 후, 상기 시험편(7)을 이용하여 원 웨이퍼의 위치를 잠시 대체하고, 1차 스퍼터링 작업을 진행한 후 각 데이터 및 부재 이동위치의 정확여부를 테스트함으로써 교정을 진행하는데 사용된다. 본 실시예 중에서 상기 시험편(7)의 상면(71)도 요철면으로 설계할 수 있고, 상기 요철면은 울퉁불퉁한 패턴을 가지고, 그 중 한가지 패턴은 복수 개의 슬롯이 교차되게 형성된 비평탄면이다.

상기 내용은 오직 본 고안의 바람직한 실시예에 대한 설명에 불과하고, 본 고안의 범위을 한정하지 않는다. 본 고안의 특허청구범위에 따른 균등한 변형 및 수식은 모두 본 고안의 보호범위 내에 포함되어야 한다.

1: 반응실
11: 반응실 베이스 12: 반응실 상부커버
2: 캐비티
21: 받침대 22: 보호벽 23: 외벽
3: 승강 플랫폼
4: 타겟 고정유닛
41: 접촉면 42: 원추체 43: 원통체
5: 베어링 링
51: 환형 돌출면 52: 베어링 돌출블록 53: 환형벽
6: 커버보호링
61: 부착면 62: 환형 슬롯
7: 시험편
71: 상면

Claims

반응실 내에
중공 챔버를 가지고 저부에 환형의 받침대를 가지는 캐비티와,
상기 받침대 중앙에 형성된 공간에 출입가능한 승강 플랫폼과,
상기 캐비티의 내벽면에 고정되고 외부로 노출된 접촉면을 가지는 복수개의 타겟 고정유닛과,
상기 승강 플랫폼 상에 장착되고 환형 돌출면을 가지는 베어링 링 및
상기 받침대 부분에 장착되고 부착면을 가지는 커버보호링;을 포함하는 반도체 스퍼터링 장치의 반응실 구조에 있어서,
상기 타겟 고정유닛의 접촉면, 상기 베어링 링의 환형 돌출면 및 상기 커버보호링의 부착면은 모두 요철면인 것을 특징으로 하는 반도체 스퍼터링 장치의 반응실 구조.
제 1항에 있어서,
상기 요철면의 패턴은 복수 개의 슬롯이 교차되게 형성된 비평탄면인 것을 특징으로 하는 반도체 스퍼터링 장치의 반응실 구조.
제 2항에 있어서,
상기 슬롯의 깊이범위는 1.2~1.8mm인 것을 특징으로 하는 반도체 스퍼터링 장치의 반응실 구조.
제 1항에 있어서,
상기 베어링 링은 시험편을 베어링 지지할 수 있고, 상기 시험편의 상면은 요철면이며, 상기 요철면의 패턴은 복수 개의 슬롯이 교차되게 형성된 비평탄면인 것을 특징으로 하는 반도체 스퍼터링 장치의 반응실 구조.
제 1항에 있어서,
상기 타겟 고정유닛은 원추체 및 원통체로 구성되는 중공형체이고, 상기 원통체는 원추체의 사이즈가 가장 작은 일단에 위치하고, 상기 접촉면은 상기 원추체 및 원통체의 외벽면이며, 상기 접촉면의 전체면은 모두 요철면을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 스퍼터링 장치의 반응실 구조.
제 1항에 있어서,
상기 타겟 고정유닛은 원추체 및 원통체로 구성되는 중공형체이고, 상기 접촉면은 상기 원추체 및 원통체의 외벽면이며, 상기 접촉면이 요철면을 가지는 영역은 국부적 표면으로서 상기 원추체 외벽 또는 상기 원추체와 원통체가 연결되는 부분 중의 적어도 한 곳에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 스퍼터링 장치의 반응실 구조.
제 1항에 있어서,
상기 베어링 링은 원호 곡면형상을 이루는 돌기를 가지는 돌출링으로서, 상기 환형 돌출면은 상기 돌출링의 상면을 가리키는 것을 특징으로 하는 반도체 스퍼터링 장치의 반응실 구조.
제 1항에 있어서,
상기 부착면은 상기 커버보호링의 수직 외벽면, 최상단면의 수평 외벽면 및 수직 외벽면과 수평 외벽면을 연결하는 호형 벽면을 포함하고, 상기 부착면의 전체면은 모두 요철면을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 스퍼터링 장치의 반응실 구조.
제 1항에 있어서,
상기 부착면은 상기 커버보호링의 수직 외벽면, 최상단면의 수평 외벽면 및 수직 외벽면과 수평 외벽면을 연결하는 호형 벽면을 포함하되, 상기 부착면이 요철면을 가지는 영역은 국부적 표면으로서 호형 벽면 부분에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 스퍼터링 장치의 반응실 구조.
제 1항에 있어서,
상기 캐비티는 보호벽 및 외벽으로 형성되는 이중식 중공 챔버이고, 상기 받침대는 상기 외벽의 저부에서 내층의 상기 보호벽이 형성한 공간 하방까지 연장되는 것을 특징으로 하는 반도체 스퍼터링 장치의 반응실 구조.