KR20220074934A - sputtering device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스퍼터링 장치에 관한 것이다. 여기에는 반응 챔버가 포함되며, 반응 챔버 내에는 가공할 공작물을 운반하기 위한 베이스가 설치된다. 또한 반응 챔버 내에 설치되고, 베이스와 상대적인 승강 운동을 생성하여 베이스로부터 가공할 공작물을 들어 올리며 운반할 수 있는 이젝터 핀 메커니즘; 및 반응 챔버 내에 설치되고, 이동 유닛 및 이와 연결된 마이크로파 송신기를 포함하는 마이크로파 가열 메커니즘이 더 포함된다. 여기에서 이동 유닛은 가공할 공작물이 이젝터 핀 메커니즘에 의해 운반될 때, 마이크로파 송신기를 가공할 공작물의 하방으로 이동시켜, 마이크로파 송신기가 가공할 공작물을 향해 마이크로파를 방출함으로써 가공할 공작물을 가열할 수 있도록 만드는 데 사용된다. 본 발명의 실시예에서 제공하는 스퍼터링 장치는 가열 속도를 향상시켜 가공할 공작물을 빠르게 승온시킬 수 있다. 따라서 환류 공정 주기 시간을 효과적으로 단축하고 생산 효율을 향상시킨다.The present invention relates to a sputtering apparatus. It includes a reaction chamber, in which a base for carrying a workpiece to be machined is installed. It also includes an ejector pin mechanism installed in the reaction chamber and capable of generating a lifting motion relative to the base to lift and transport the workpiece to be machined from the base; and a microwave heating mechanism installed in the reaction chamber and including a mobile unit and a microwave transmitter coupled thereto. Here, when the workpiece to be machined is conveyed by the ejector pin mechanism, the moving unit moves the microwave transmitter downward of the workpiece to be machined, so that the microwave transmitter emits microwaves toward the workpiece to be machined, thereby heating the workpiece to be machined. used to make The sputtering apparatus provided in the embodiment of the present invention can rapidly increase the temperature of the workpiece to be processed by improving the heating rate. Therefore, it effectively shortens the reflux process cycle time and improves the production efficiency.
Description
본 발명은 스퍼터링 기술 분야에 속하며, 더욱 상세하게는 스퍼터링 장치에 관한 것이다.The present invention belongs to the field of sputtering technology, and more particularly relates to a sputtering apparatus.
구리 상호접속 공정은 종래 기술의 칩 백 엔드(back-end) 제조에서 필수불가결한 공정이다. 구리 상호접속 공정은 주로 다음 과정을 포함한다. 즉, 먼저 에칭된 홀 채널에 확산 방지층을 증착한 후, 다시 구리 시드층을 증착한다. 마지막으로 전기 도금을 통해 홀 채널을 채워 구리 상호접속 회로를 최종 형성한다. 그러나 칩 피처 크기가 축소됨에 따라(최대 20㎚ 이하에 도달할 수 있음), 통공(또는 트렌치)의 종횡비가 모두 3.8:1까지 증가하며, 일부 층간 통공(via)의 종횡비는 심지어 7:1 또는 그 이상에 도달할 수 있다. 물리 기상 증착(Physical Vapor Deposition, 이하 'PVD'로 약칭)법을 채택해 구리 시드층을 증착하면, 트렌치 개구 지점에서 구리의 성장 속도가 비교적 빨라 트렌치 꼭대기부가 돌출될 수 있다. 따라서 후속 전기 도금 과정에서 사전 밀봉으로 인해 트렌치를 완전히 채울 수 없어 공동이 형성된다. 이는 상호접속 구리선의 저항에 영향을 미쳐, 칩의 전기적 성능에 영향을 미치고 심지어 실효되기도 한다.The copper interconnect process is an indispensable process in prior art chip back-end fabrication. The copper interconnection process mainly includes the following processes. That is, first, a diffusion barrier layer is deposited on the etched hole channel, and then a copper seed layer is deposited again. Finally, the hole channels are filled through electroplating to form the final copper interconnect circuit. However, as the chip feature size shrinks (which can reach up to 20 nm or less), the aspect ratios of the vias (or trenches) all increase to 3.8:1, and the aspect ratios of some interlayer vias are even 7:1 or can reach more than that. When a copper seed layer is deposited by adopting a physical vapor deposition (Physical Vapor Deposition, hereinafter abbreviated as 'PVD') method, the growth rate of copper at the trench opening point is relatively fast, so that the top of the trench may protrude. Therefore, during the subsequent electroplating process, the trench cannot be completely filled due to the pre-sealing, resulting in the formation of a cavity. This affects the resistance of the interconnect copper wire, affecting the electrical performance of the chip, and even ineffective.
20㎚ 이하 공정에서 칩 피처 크기 문제를 해결하는 구리 환류 기술이 주목 받고 있다. 고온(통상적으로 300℃ 이상)의 작용 하에서 PVD 증착된 구리의 표면 이동도 및 입자 응집력이 모두 강화되며, 확산 작용 및 에칭된 홀 채널의 모세관 작용 하에서 증착 구리 필름의 표면 구리 원자가 이동하여 에칭된 깊은 홀 바닥부로 유입되어 공동이 생성되는 것을 방지할 수 있다. 또한 전체 환류 공정은 여러 단계가 순환 조합되어 이루어지며, 순환 횟수는 충진 구조에 따라 결정될 수 있어, 깊은 홀을 완전히 채우는 목적을 달성하게 된다.Copper reflux technology, which solves the problem of chip feature size in the 20nm or less process, is attracting attention. Both the surface mobility and particle cohesion of PVD-deposited copper are strengthened under the action of high temperature (usually 300°C or higher), and the surface copper atoms of the deposited copper film move under the diffusion action and capillary action of the etched hole channels to deep etched It is possible to prevent a cavity from being introduced into the bottom of the hole. In addition, the entire reflux process is made by a combination of cycles of several steps, and the number of cycles can be determined according to the filling structure, thereby achieving the purpose of completely filling the deep hole.
종래 기술의 구리 환류 기술에 채택되는 PVD 장비는 통상적으로 둥근 링형의 반응 챔버, 상기 반응 챔버 내에 설치되어 웨이퍼를 운반하는 데 사용되는 지지 베이스, 및 지지 베이스 상방에 설치된 타깃을 포함한다. 스퍼터링 수행 시, 직류(direct current, DC) 전원이 타깃에 직류 전력을 인가하여 이를 접지된 반응 챔버에 상대적으로 부압이 되도록 만들 수 있다. 따라서 반응 챔버 내의 반응 가스(예를 들어 아르곤)가 방전되어 플라즈마를 생성하고, 양전하를 띤 아르곤 이온을 네거티브 바이어스 전압의 타깃에 흡인시킨다. 아르곤 이온의 에너지가 충분히 높으면, 금속 원자가 타깃 표면에서 빠져 나와 웨이퍼 상에 증착된다.The PVD equipment employed in the prior art copper reflux technology typically includes a round ring-shaped reaction chamber, a support base installed in the reaction chamber and used to transport wafers, and a target installed above the support base. When sputtering is performed, a direct current (DC) power source may apply direct current power to the target to make it relatively negative pressure in the grounded reaction chamber. Accordingly, a reactive gas (eg, argon) in the reaction chamber is discharged to generate plasma, and positively charged argon ions are attracted to the target having a negative bias voltage. When the energy of the argon ions is high enough, metal atoms escape from the target surface and deposit on the wafer.
구리 환류 공정의 온도 요건을 충족시키기 위해, 통상적으로 반응 공정에 가열 램프관을 추가하여 필름 증착 공정 완료 후 열 복사 방식으로 웨이퍼를 가열하는 데 사용한다. 그러나 이러한 가열 방식은 가열 효율이 비교적 낮아 웨이퍼 승온의 속도가 비교적 느리다. 따라서 환류 공정 주기에 비교적 많은 시간이 소모된다(통상적으로 30분 이상). 여러 환류 공정 주기 순환을 수행해야 하는 경우 시간이 더 많이 소모되어 수율에 심각한 영향을 미친다.In order to meet the temperature requirements of the copper reflux process, it is usually used to heat the wafer by thermal radiation after the film deposition process is completed by adding a heating lamp tube to the reaction process. However, this heating method has relatively low heating efficiency, so that the wafer temperature rise rate is relatively slow. Therefore, a relatively large amount of time is consumed in the cycle of the reflux process (typically more than 30 minutes). If multiple reflux process cycle cycles have to be performed, more time is consumed, severely affecting yield.
본 발명 실시예의 목적은 종래 기술에 존재하는 기술적 문제점 중 적어도 하나를 해결하기 위해 스퍼터링 장치를 제공하는 데에 있다. 이는 가열 속도를 향상시키고 가공할 공작물을 빠르게 승온시키므로 환류 공정 주기 시간을 효과적으로 단축하고 생산 효율을 향상시킬 수 있다.It is an object of the present invention to provide a sputtering apparatus in order to solve at least one of the technical problems existing in the prior art. This improves the heating rate and rapidly increases the temperature of the workpiece to be machined, which can effectively shorten the reflux process cycle time and improve production efficiency.
본 발명 실시예의 목적을 달성하기 위해 제공하는 스퍼터링 장치는 반응 챔버를 포함한다. 상기 반응 챔버 내에는 가공할 공작물을 운반하기 위한 베이스가 설치된다.A sputtering apparatus provided to achieve the object of the embodiment of the present invention includes a reaction chamber. A base for transporting a workpiece to be machined is installed in the reaction chamber.
여기에는 상기 반응 챔버 내에 설치되고, 상기 베이스와 상대적인 승강 운동을 생성하여 상기 베이스로부터 상기 가공할 공작물을 들어 올리며 운반할 수 있는 이젝터 핀 메커니즘; 및It includes an ejector pin mechanism installed within the reaction chamber and capable of generating a lifting motion relative to the base to lift and transport the workpiece to be machined from the base; and
상기 반응 챔버 내에 설치되고, 이동 유닛 및 이와 연결된 마이크로파 송신기를 포함하는 마이크로파 가열 메커니즘이 더 포함된다. 여기에서 상기 이동 유닛은 상기 가공할 공작물이 상기 이젝터 핀 메커니즘에 의해 운반될 때, 상기 마이크로파 송신기를 상기 가공할 공작물의 하방으로 이동시켜, 상기 마이크로파 송신기가 상기 가공할 공작물을 향해 마이크로파를 방출함으로써 상기 가공할 공작물을 가열할 수 있도록 만드는 데 사용된다.A microwave heating mechanism installed in the reaction chamber and comprising a mobile unit and a microwave transmitter coupled thereto is further included. wherein the moving unit moves the microwave transmitter downward of the workpiece to be machined when the workpiece to be machined is conveyed by the ejector pin mechanism, so that the microwave transmitter emits microwaves toward the workpiece to be machined, whereby the It is used to make the workpiece to be machined heated.
선택적으로, 상기 반응 챔버는,Optionally, the reaction chamber comprises:
꼭대기부에 타깃 및 스퍼터링 메커니즘이 설치되어, 상기 가공할 공작물에 대해 스퍼터링 공정을 수행하는 데 사용되는 스퍼터링 챔버; 및a sputtering chamber having a target and a sputtering mechanism installed at the top thereof to perform a sputtering process on the workpiece to be machined; and
상기 스퍼터링 챔버의 하방에 위치한 수용 챔버를 포함한다. 상기 마이크로파 가열 메커니즘은 상기 수용 챔버 내에 설치되며, 상기 가공할 공작물에 대해 환류 공정을 수행하는 데 사용된다. 또한 상기 수용 챔버와 상기 스퍼터링 챔버 사이에는 이 둘을 서로 연통시키는 통공이 구비되고, 상기 베이스는 상기 수용 챔버 내에 설치되며 상기 통공과 서로 대응한다. 또한 상기 베이스는 승강 가능한 것으로, 상기 통공을 통해 스퍼터링 챔버와 상기 수용 챔버 사이를 이동할 수 있다.and a receiving chamber located below the sputtering chamber. The microwave heating mechanism is installed in the receiving chamber and is used to perform a reflux process on the workpiece to be machined. In addition, a through hole for communicating the two is provided between the receiving chamber and the sputtering chamber, and the base is installed in the receiving chamber and corresponds to the through hole. In addition, the base may be lifted and moved between the sputtering chamber and the receiving chamber through the through hole.
선택적으로, 스퍼터링 메커니즘은,Optionally, the sputtering mechanism comprises:
상기 타깃의 후면에 설치된 마그네트론; 및a magnetron installed on the rear surface of the target; and
상기 타깃과 연결되며, 상기 타깃에 바이어스를 인가하는 데 사용되는 직류 전원을 포함한다.and a DC power source connected to the target and used to apply a bias to the target.
선택적으로, 상기 이젝터 핀 메커니즘은 승강 가능한 것이거나, 상기 이젝터 핀 메커니즘은 상기 베이스에 대해 고정되어 움직이지 않는다. 또한 상기 이젝터 핀 메커니즘은 복수의 이젝터 핀을 포함한다. 상기 복수의 이젝터 핀은 상기 베이스 내에 관통 설치되거나 상기 베이스의 하방에 설치된다.Optionally, the ejector pin mechanism is liftable, or the ejector pin mechanism is fixed relative to the base and does not move. The ejector pin mechanism also includes a plurality of ejector pins. The plurality of ejector pins are installed through the base or installed below the base.
선택적으로, 복수의 이젝터 핀은 마이크로파를 흡수할 수 있는 재질로 제작된다.Optionally, the plurality of ejector pins are made of a material capable of absorbing microwaves.
선택적으로, 상기 마이크로파를 흡수할 수 있는 재질에는 세라믹이 포함된다.Optionally, the material capable of absorbing the microwave includes ceramic.
선택적으로, 상기 이동 유닛은,Optionally, the mobile unit comprises:
상기 반응 챔버 내에 수직으로 설치되며, 상기 베이스의 일측에 위치하고, 그 축선을 중심으로 회전할 수 있는 회전 아암; 및a rotary arm installed vertically in the reaction chamber, located at one side of the base, and capable of rotating about its axis; and
상기 회전 아암과 연결되는 이송 아암을 포함한다. 상기 마이크로파 송신기는 상기 이송 아암 상에 설치된다.and a transfer arm connected to the rotary arm. The microwave transmitter is mounted on the transfer arm.
선택적으로, 상기 마이크로파 송신기의 전기 연결선은 상기 회전 아암을 통해 상기 반응 챔버에서 인출된다.Optionally, an electrical lead of the microwave transmitter is drawn from the reaction chamber through the rotating arm.
선택적으로, 상기 이송 아암은 금속 재질로 제작한다. 상기 이송 아암 상에는 냉각 장치가 더 설치되며, 상기 마이크로파 송신기를 냉각하는 데 사용된다.Optionally, the transfer arm is made of a metal material. A cooling device is further installed on the transfer arm, and is used to cool the microwave transmitter.
선택적으로, 상기 냉각 장치는 상기 이송 아암에 설치된 냉각수 채널을 포함한다. 상기 냉각수 채널은 입수관, 냉각관 및 출수관을 포함한다. 상기 입수관 및 상기 출수관은 상기 이송 아암 내에 설치되고, 상기 냉각관의 양단은 각각 상기 입수관 및 상기 출수관과 연통된다. 상기 냉각관은 상기 마이크로파 송신기 상에 나선형으로 감긴다.Optionally, the cooling device comprises a cooling water channel installed in the transfer arm. The cooling water channel includes an inlet pipe, a cooling pipe, and an outlet pipe. The inlet pipe and the water outlet pipe are installed in the transfer arm, and both ends of the cooling pipe communicate with the inlet pipe and the water outlet pipe, respectively. The cooling tube is spirally wound over the microwave transmitter.
본 발명 실시예의 유익한 효과는 하기와 같다.Advantageous effects of the examples of the present invention are as follows.
본 발명의 실시예에서 제공하는 스퍼터링 장치는, 마이크로파 송신기를 통해 가공할 공작물(웨이퍼)을 향해 마이크로파를 방출한다. 상기 마이크로파는 가공할 공작물(웨이퍼) 내의 극성 분자에 직접 작용하여, 가공할 공작물을 가열한다. 가공할 공작물은 송온 속도가 빠르다. 동시에, 가공할 공작물 표면에 스퍼터링 증착된 금속 필름은 하방으로부터 방출되는 마이크로파를 효과적으로 반사하여 이를 가공할 공작물로 반환시킬 수 있다. 따라서 마이크로파 이용 효율을 더욱 향상시켜 가열 효율을 개E하며 가공할 공작물이 빠르게 승온될 수 있도록 만든다. 이를 통해 환류 공정을 구현함으로써 환류 공정 주기 시간을 단축하고 생산 효율을 향상시킨다.The sputtering apparatus provided in the embodiment of the present invention emits microwaves toward the workpiece (wafer) to be processed through the microwave transmitter. The microwave acts directly on the polar molecules in the workpiece (wafer) to be machined, and heats the workpiece to be machined. The workpiece to be machined has a high temperature of feeding. At the same time, the sputter-deposited metal film on the surface of the workpiece to be machined can effectively reflect the microwave emitted from below and return it to the workpiece to be machined. Therefore, the microwave utilization efficiency is further improved, the heating efficiency is improved, and the workpiece to be machined can be heated up quickly. Through this, by implementing the reflux process, the reflux process cycle time is shortened and the production efficiency is improved.
본 발명 실시예의 기술적 해결책을 보다 명확하게 설명하기 위해, 이하에서는 실시예의 설명에 필요한 도면을 간략하게 소개한다. 이하의 설명에서 첨부 도면은 본 발명의 일부 실시예일 뿐이며, 본 발명이 속한 기술 분야의 당업자는 창의적인 노력 없이 이러한 첨부 도면을 기반으로 다른 도면을 더 획득할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치가 가공할 공작물을 가열할 때의 구조도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로파 송신기가 이송 아암 및 복수의 이젝터 핀에 내장된 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로파 송신기가 가공할 공작물 하방으로 이동하는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이송 아암 내 냉각수 채널의 배치도이다.In order to more clearly explain the technical solution of the embodiment of the present invention, the following briefly introduces the drawings necessary for the description of the embodiment. The accompanying drawings in the following description are only some embodiments of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may further obtain other drawings based on these accompanying drawings without creative efforts.
1 is a structural diagram of a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a structural diagram when the sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention heats a workpiece to be processed.
3 is a plan view in which a microwave transmitter according to an embodiment of the present invention is embedded in a transfer arm and a plurality of ejector pins.
4 is a plan view of the microwave transmitter moving below the workpiece to be processed according to an embodiment of the present invention.
5 is a layout view of a coolant channel in a transfer arm according to an embodiment of the present invention;
본 발명의 목적, 기술적 해결책 및 이점을 보다 명확하게 설명하기 위하여, 이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시방식을 더욱 상세하게 설명한다.In order to more clearly explain the object, technical solution and advantage of the present invention, the embodiment of the present invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치(1)의 구조도를 도시한 것이다. 스퍼터링 장치(1)는 가공할 공작물(12)에 대해 스퍼터링 공정 및 환류 공정을 수행하는 데 사용된다. 스퍼터링 공정을 수행할 때, 반응 챔버(2)에서 생성된 플라즈마 중 일정한 에너지를 갖는 입자(이온 또는 중성 원자, 분자)는 타깃(11) 표면에 충격을 가한다. 이로 인해 타깃(11)의 표면에 인접한 원자 또는 분자가 충분히 큰 에너지를 얻어 최종적으로 타깃(11) 표면에서 빠져나간다. 또한 가공할 공작물(12) 상에 증착되어 가공할 공작물(12)을 덮는 필름을 형성한다. 가공할 공작물(12)은 바람직하게는 웨이퍼이나 이에 한정되지 않는다.In one embodiment of the present invention, Figure 1 shows a structural diagram of a
구체적으로, 스퍼터링 장치(1)는 반응 챔버(2), 베이스(3), 이젝터 핀 메커니즘(5) 및 마이크로파 가열 메커니즘(6)을 포함한다. 여기에서 반응 챔버(2)는 주로 가공할 공작물(12)의 스퍼터링 공정 및 환류 공정을 위한 수용 공간을 제공하는 데 사용된다. 도 1을 다시 참조하면, 본 실시예에 있어서, 반응 챔버(2)는 스퍼터링 챔버(21) 및 수용 챔버(22)를 포함한다. 여기에서 스퍼터링 챔버(21) 내의 꼭대기부에는 타깃(11)이 설치된다. 타깃(11)은 구리(Cu), 탄탈(Ta), 티타늄(Ti) 또는 알루미늄(Al) 등 스퍼터링 재료를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Specifically, the
스퍼터링 챔버(21)의 꼭대기부에는 스퍼터링 메커니즘(4)이 더 설치된다. 이는 타깃(11)에 작용하여 가공할 공작물(12)에 대한 스퍼터링 공정을 수행하는 데 사용된다. 구체적으로, 상기 스퍼터링 메커니즘(4)은 마그네트론(41) 및 직류 전원(미도시)을 포함한다. 마그네트론(41)은 타깃(11)의 후면에 설치되나, 이에 한정되지 않는다. 본 실시예에 있어서, 마그네트론(41)의 선택에 대해 특별한 요구 사항은 없으며, 본 발명이 속한 기술 분야의 당업자의 일반적인 선택을 참조하면 된다. 도 1을 다시 참조하면, 반응 챔버(2)는 접지되도록 설치된다. 직류 전원은 반응 챔버(2)(스퍼터링 챔버(21)) 내의 타깃(11)과 연결된다. 직류 전원은 타깃(11)까지 바이어스를 인가하는 데 사용된다.A sputtering mechanism 4 is further installed at the top of the sputtering
스퍼터링 메커니즘(4)이 스퍼터링을 수행할 때, 직류 전원은 타깃(11)에 바이어스를 인가하여 이를 접지된 반응 챔버(2)에 상대적으로 부압이 되도록 만든다. 따라서 반응 챔버(2) 내의 반응 가스(예를 들어 아르곤)를 방전시켜 플라즈마를 생성하고, 양전하를 띤 아르곤 이온을 네거티브 바이어스 전압의 타깃(11)에 흡인시킨다. 아르곤 이온의 에너지가 충분히 높으면, 금속 원자가 타깃 표면에서 빠져 나가 아래로 이동한다. 또한 가공할 공작물(12)의 상표면에 증착되어 가공할 공작물(12)을 덮는 금속 필름을 형성하고, 마그네트론 스퍼터링 공정이 완료된다. 물론 실제 적용에서 스퍼터링 메커니즘(4)의 구조는 이에 한정되지 않는다. 본 발명이 속한 기술 분야의 당업자는 실제 스퍼터링 수요에 따라 다른 적합한 유형의 스퍼터링 공정을 선택할 수도 있다.When the sputtering mechanism 4 performs sputtering, the DC power supply applies a bias to the
수용 챔버(22)는 스퍼터링 챔버(21)의 하방에 위치한다. 예를 들어 스퍼터링 챔버(21)와 동축으로 설치되고, 수용 챔버(22)와 스퍼터링 챔버(21) 사이에는 하나의 통공(23)이 구비된다. 상기 통공(23)은 수용 챔버(22)를 스퍼터링 챔버(21)와 연통시켜, 가공할 공작물(12)이 상기 통공(23)을 통해 수용 챔버(22)와 스퍼터링 챔버(21) 사이에서 이동할 수 있도록 만드는 데 사용된다.The receiving
반응 챔버(2)의 구조는 이에 한정되지 않음에 유의한다. 실제 적용에서 본 발명이 속한 기술 분야의 당업자는 본 실시예의 시사점을 기반으로 다른 적합한 구조의 반응 챔버(2)를 선택할 수도 있다.Note that the structure of the
본 실시예에 있어서, 스퍼터링 챔버(21)와 수용 챔버(22)는 동일 캐비티(24)에 의해 한정된다. 상기 캐비티(24)는 통상적으로 둥근 링형 반응 캐비티이지만 이에 한정되지 않는다.In this embodiment, the sputtering
본 실시예에 있어서, 베이스(3)는 반응 챔버(2) 내에 설치된다. 구체적으로 수용 챔버(22) 내에서 통공(23)과 대응하는 위치에 설치되어, 가공할 공작물(12)을 운반하는 데 사용된다. 또한 베이스(3)는 승강 가능한 것으로, 통공(23)을 통해 스퍼터링 챔버(21) 내까지 상승하여, 가공할 공작물(12)을 타깃(11)의 바로 하방에 위치시켜 스퍼터링 공정을 수행할 수 있다. 가공할 공작물(12)이 스퍼터링 공정을 완료하면, 베이스(3)는 통공(23)을 통해 수용 챔버(22) 내까지 하강하여, 가공할 공작물(12)을 수용 챔버(22) 내로 반환하여 환류 공정을 수행한다. 상술한 베이스(3)는 바람직하게는 세라믹 재질이나, 이에 한정되지 않는다.In this embodiment, the
도 1을 다시 참조하면, 이젝터 핀 메커니즘(5)은 반응 챔버(2) 내에 설치된다. 이젝터 핀 메커니즘(5)은 베이스(3)와 상대적인 승강 운동을 생성하여 베이스(3)로부터 가공할 공작물(12)을 들어 올리며 운반할 수 있다. 이때 가공할 공작물(12)은 베이스(3)의 상방에 위치하여, 마이크로파 가열 메커니즘(6)을 가공할 공작물(12)의 하방까지 이동시켜 가열을 수행할 수 있다. 구체적으로, 상술한 이젝터 핀 메커니즘(5)과 베이스(3)가 상대적인 승강 운동을 생성하는 방식은 두 가지가 있다. 하나는 상술한 이젝터 핀 메커니즘(5)과 베이스(3)가 모두 승강할 수 있는 것이다. 다른 하나는 상술한 이젝터 핀 메커니즘(5)은 고정되어 움직이지 않지만 베이스(3)는 승강할 수 있는 것이다. 이 두 가지 방식은 모두 이젝터 핀 메커니즘(5)이 베이스(3)로부터 가공할 공작물(12)을 들어 올리며 운반하여, 가공할 공작물(12)을 베이스(3)의 상방에 위치시킬 수 있다.Referring again to FIG. 1 , the
본 실시예에 있어서, 이젝터 핀 메커니즘(5)은 복수의 이젝터 핀(51)을 포함한다. 복수의 이젝터 핀(51)은 베이스(3) 내에 관통 설치될 수 있다. 즉, 복수의 이젝터 핀은 베이스(3)에 수용될 수 있다. 그러나 복수의 이젝터 핀(51)의 설치 방식은 이에 한정되지 않는다. 본 발명이 속한 기술 분야의 당업자는 본 실시예의 시사점을 기반으로 다른 적합한 설치 방식을 선택할 수도 있다. 예를 들어 복수의 이젝터 핀(51)을 베이스(3) 하방에 설치할 수도 있다. 가공할 공작물(12)에 환류 공정을 수행할 경우, 복수의 이젝터 핀(51)은 베이스(3)를 관통한다. 가공할 공작물(12)을 베이스(3) 상으로부터 들어 올리고 가공할 공작물(12)을 운반한다. 또한 복수의 이젝터 핀(51)이 베이스(3)를 관통하는 방식은 복수의 이젝터 핀(51)을 통해 상승하여 베이스(3)를 관통하는 것일 수 있다. 또는 복수의 이젝터 핀(51)을 움직이지 않도록 고정하고 베이스(3)를 통해 하강함으로써 복수의 이젝터 핀(51)이 베이스(3)를 관통하도록 만드는 것일 수도 있다.In this embodiment, the
본 실시예에 있어서, 복수의 이젝터 핀(51)은 마이크로파를 흡수할 수 있는 재질로 제조하며, 예를 들어 세라믹이 있다. 금속 재질은 마이크로파를 반사할 수 있다. 복수의 이젝터 핀(51)이 금속 재질로 제작되고 이것이 가공할 공작물(12)과 접촉될 경우, 복수의 이젝터 핀(51)의 접촉 위치가 마이크로파를 흡수해 가공할 공작물(12)을 불균일하게 승온시킬 수 있다. 따라서 복수의 이젝터 핀(51)을 마이크로파를 흡수할 수 있는 재질로 제조하면, 복수의 이젝터 핀(51)과 가공할 공작물(12)의 접촉 위치가 불균일하게 승온되는 것을 방지할 수 있다.In this embodiment, the plurality of ejector pins 51 are made of a material capable of absorbing microwaves, for example, ceramic. A metal material may reflect microwaves. When the plurality of ejector pins 51 are made of a metal material and come into contact with the
복수의 이젝터 핀(51)의 분포 방식에는 여러 가지가 있을 수 있다. 예를 들어 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로파 송신기(62)가 이송 아암(611) 및 복수의 이젝터 핀(51)에 내장된 평면도를 도시한 것이다. 이젝터 핀(51)의 수량은 3개이다. 또한 상기 이송 아암(611)이 베이스(3) 상방에 위치할 때, 3개의 이젝터 핀(51)은 모두 이송 아암(611)의 주위에 위치하며, 가공할 공작물(12)의 에지에 가까운 위치에 분포한다. 3개의 이젝터 핀(51)은 원주 방향 상에서 이격 분포되어 가공할 공작물(12)을 안정적으로 지지한다. 물론 실제 적용에서 구체적인 상황에 따라 이젝터 핀(51)의 수량을 예를 들어 4개, 5개 및 5개 이상으로 설정하고, 이젝터 핀(51)의 분포 방식을 설정할 수 있다.There may be various distribution methods of the plurality of ejector pins 51 . For example, FIG. 3 shows a plan view in which a
마이크로파 가열 메커니즘(6)은 반응 챔버(2) 내에 설치된다. 도 1을 다시 참조하면, 본 실시예에 있어서 마이크로파 가열 메커니즘(6)은 수용 챔버(22) 내에 설치된다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치(1)가 가공할 공작물(12)을 가열할 때의 구조도를 도시한 것이다. 마이크로파 가열 메커니즘(6)은 이동 유닛(61) 및 마이크로파 송신기(62)를 포함한다. 마이크로파 송신기(62)는 이동 유닛(61)과 연결된다. 이동 유닛(61)은 가공할 공작물(12)이 스퍼터링 공정을 완료하고 이젝터 핀 메커니즘(5)에 의해 운반될 때, 마이크로파 송신기(62)를 가공할 공작물(12)의 하방으로 이동시키는 데 사용된다. 마이크로파 송신기(62)는 가공할 공작물(12)을 향해 마이크로파를 방출하여, 환류 공정에 필요한 온도에 도달할 때까지 가공할 공작물(12)을 가열하는 데 사용된다. 마이크로파 송신기(62)에서 방출되는 마이크로파는 통상적으로 주파수가 300MHz 내지 300000MHz이고 파장이 1m 이하인 전자파를 의미한다.A
마이크로파 송신기(62)는 상술한 실시예에 설명된 마그네트론 스퍼터링 후의 환류 공정에 적용되는 것으로 한정되지 않음에 유의한다. 이는 다른 스퍼터링 공정 후의 환류 공정에 적용될 수도 있다. 본 실시예에서는 마이크로파 송신기(62)의 선택에 대해 특별한 요구 사항이 없으며, 본 발명이 속한 기술 분야에서 당업자의 일반적인 선택을 참조하면 된다.Note that the
본 실시예에 있어서, 도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 이동 유닛(61)은 이송 아암(611) 및 회전 아암(612)을 포함한다. 여기에서 회전 아암(612)은 반응 챔버(2)(구체적으로 수용 챔버(22)) 내에 수직으로 설치되며 베이스(3)의 일측에 위치한다. 또한 회전 아암(612)은 그 축선을 중심으로 회전할 수 있으며 회전 각도는 바람직하게는 90도이나 이에 한정되지 않는다. 본 발명이 속한 기술 분야의 당업자는 실제 상황에 따라 대응하는 회전 각도를 선택하여 설치할 수도 있다. 또한 회전 아암(612)의 회전은 통상적으로 스테핑 모터(미도시) 및 대응하는 구동 구조(예를 들어 변속 기어 박스 등)에 의해 그 회전이 구동되나 이에 한정되지 않는다. 본 발명이 속한 기술 분야의 당업자는 종래 기술에서 당업자의 일반적인 지식에 따라 다른 적합한 구동 수단을 선택할 수도 있다.In this embodiment, referring together with FIGS. 1 and 2 , the moving
이송 아암(611)의 일단은 회전 아암(612)과 연결되어, 회전 시 이송 아암(611)이 회전 아암(612)의 축선을 중심으로 회전하도록 구동시킬 수 있다. 바람직하게는, 이송 아암(611)은 회전 아암(612)과 수직으로 연결된다. 이 연결 방식은 볼트에 의한 연결이거나 용접에 의한 연결일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한 도 3에 도시된 바와 같이, 이송 아암(611)의 구조 및 이젝터 핀(51)의 분포 방식은 서로 매칭된다. 따라서 이송 아암(611)이 그 회전 경로를 따라 회전하는 과정에서 이젝터 핀 메커니즘(5)에 충돌하지 않도록 구현한다.One end of the
도 3을 다시 참조하면, 마이크로파 송신기(62)는 이송 아암(611) 상에 설치된다. 이는 예를 들어 내장 방식을 채택하여 이송 아암(611) 상에 고정할 수 있다. 구체적으로 이송 아암(611) 상에 하나의 삽입 홈이 설치되어, 마이크로파 송신기(62)를 그 내부에 고정하는 데 사용되나, 이에 한정되지 않는다. 본 실시예에서 추가로 개시한 마이크로파 송신기(62)의 전기 연결선은 회전 아암(612)을 통해 반응 챔버(2)에서 인출된다. 이를 통해 외부 제어기와의 연결을 구현하나 이에 한정되지 않는다.Referring again to FIG. 3 , the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로파 송신기(62)가 가공할 공작물(12) 하방까지 이동한 평면도를 도시한 것이다. 이송 아암(611)의 회전은 마이크로파 송신기(62)가 회전하여 가공할 공작물(12)의 하방까지 이동하도록 구동한다. 마이크로파 송신기(62)를 통해 가공할 공작물(12)을 향해 마이크로파를 방출하여 가공할 공작물(12)을 가열한다. 그러나 이동 유닛(61)의 구조는 이에 한정되지 않으며, 본 발명이 속한 기술 분야의 당업자는 본 실시예의 시사점을 기반으로 다른 적합한 구조의 이동 유닛(61)을 선택할 수도 있다.4 is a plan view showing the
마이크로파 송신기(62)에서 방출한 마이크로파는 세라믹 재질의 베이스(3)를 손상시킬 수 있다. 따라서 본 실시예의 이송 아암(611)은 금속 재질로, 마이크로파를 반사하고 베이스(3)를 보호한다. 동시에 금속 재질의 이송 아암(611)은 승온이 비교적 빠르고 온도가 비교적 높다. 마이크로파 송신기(62)는 이송 아암(611) 상에 설치되며, 장시간 작업 시 마이크로파 송신기(62) 온도가 과도하게 높아 실효될 수 있다. 상기 문제를 해결하기 위해, 도 3 및 도 4를 다시 참조하면 이송 아암(611) 상에는 냉각 장치가 더 설치되어 마이크로파 송신기(62)를 냉각하는 데 사용된다. 상기 냉각 장치의 구조는 여러 가지가 있을 수 있다. 예를 들어 상기 냉각 장치는 이송 아암(611)에 설치된 냉각수 채널(613)을 포함할 수 있으며, 이는 수냉식으로 마이크로파 송신기(62)를 냉각하는 데 사용된다.Microwaves emitted from the
본 실시예에 있어서, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이송 아암(611) 내 냉각수 채널(613)의 배치도를 도시한 것이다. 냉각수 채널(613)은 입수관(6131), 냉각관(6132) 및 출수관(6133)을 포함한다. 여기에서 입수관(6131) 및 출수관(6133)은 모두 이송 아암(611) 내에 설치된다. 냉각관(6132)의 양단은 각각 입수관(6131) 및 출수관(6133)과 연통된다. 입수관(6131) 및 출수관(6133)을 통해 냉각관(6132)에 대해 실시간 환수를 수행한다. 냉각관(6132)은 마이크로파 송신기(62) 상에 나선형으로 감긴다. 상기 나선형으로 감는 방식은 마이크로파 송신기(62)의 접촉 면적을 증가시켜, 수냉 효율을 향상시킬 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In this embodiment, FIG. 5 shows a layout view of the
본 실시예에서 제공하는 스퍼터링 장치(1)는 PVD 장비에 적용할 수 있으며, 이는 PVD 공정에서 스퍼터링 공정 및 환류 공정을 수행하는 데 사용된다. 도 1을 다시 참조하면, 스퍼터링 공정을 수행할 때, 타깃(11)을 반응 챔버(2)(스퍼터링 챔버(21))의 꼭대기부에 장착 고정하며, 가공할 공작물(12)을 베이스(3) 상에 거치한다. 베이스(3)는 가공할 공작물(12)이 스퍼터링 챔버(21) 내로 상승하도록 구동한다. 스퍼터링 메커니즘(4)은 타깃(11)에 작용하여, 타깃(11) 표면의 금속 원자 또는 분자가 빠져나가 아래로 운동하여 가공할 공작물(12) 상에 증착되도록 만든다. 이를 통해 가공할 공작물(12)을 덮는 금속 필름을 형성한다.The
상술한 스퍼터링 공정이 완료된 후, 베이스(3)는 가공할 공작물(12)이 수용 챔버(22) 내로 하강하여 환류 공정을 수행하도록 구동한다. 이젝터 핀 메커니즘(5)은 가공할 공작물(12)을 베이스(3)로부터 들어올리고 가공할 공작물(12)을 운반한다. 도 2를 다시 참조하면, 회전 아암(612)은 이송 아암(611)이 회전 아암(612)의 축선을 중심으로 회전하도록 구동하여, 마이크로파 송신기(62)를 가공할 공작물(12)의 하방까지 회전시킨다. 그 후, 마이크로파 송신기(62)가 가공할 공작물(12)의 후면을 향해 마이크로파를 방출하도록 제어한다. 마이크로파는 가공할 공작물(12) 내의 극성 분자에 직접 작용하여 가공할 공작물(12)을 가열한다. 동시에 가공할 공작물(12)의 상표면에 스퍼터링 증착된 금속 필름은 하방으로부터 방출된 마이크로파를 효과적으로 반사하여, 이를 가공할 공작물(12)로 반환할 수 있다. 따라서 마이크로파 이용 효율을 더욱 향상시켜 가열 효율을 향상시키고 가공할 공작물(12)이 빠르게 승온될 수 있도록 만든다. 이를 통해 환류 공정을 구현함으로써 환류 공정 주기 시간을 효과적으로 단축하고 생산 효율을 향상시킨다.After the above-described sputtering process is completed, the
상술한 설명은 본 발명의 여러 바람직한 실시방식을 도시하고 설명한 것이다. 그러나 전술한 바와 같이 본 발명은 본원에 개시된 형태로 제한되지 않으며, 다른 실시방식을 배제하는 것으로 간주되어서는 안 된다. 이는 각종 다른 조합, 수정 및 환경에 적용될 수 있다. 또한 본원에 설명된 본 발명의 사상 범위 내에서 상기 시사점 또는 관련 분야의 기술 또는 지식을 통해 수정할 수 있다. 그러나 본 기술분야의 당업자에 의한 수정 및 변경은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으며, 모두 본 발명의 첨부된 청구항의 보호 범위 내에 속한다.The foregoing description illustrates and describes several preferred embodiments of the present invention. However, as described above, the present invention is not limited to the form disclosed herein, and should not be construed as excluding other embodiments. It can be applied to various other combinations, modifications, and environments. In addition, it can be modified through the above teachings or skill or knowledge in the related field within the scope of the present invention described herein. However, modifications and changes by those skilled in the art do not depart from the spirit and scope of the present invention, and all fall within the protection scope of the appended claims of the present invention.
Claims (10)
내부에 가공할 공작물을 운반하기 위한 베이스가 설치된 반응 챔버를 포함하고,
상기 반응 챔버 내에 설치되고, 상기 베이스와 상대적인 승강 운동을 생성하여 상기 베이스로부터 상기 가공할 공작물을 들어 올리며 운반할 수 있는 이젝터 핀 메커니즘; 및
상기 반응 챔버 내에 설치되고, 이동 유닛 및 이와 연결된 마이크로파 송신기를 포함하는 마이크로파 가열 메커니즘을 더 포함하고, 여기에서 상기 이동 유닛은 상기 가공할 공작물이 상기 이젝터 핀 메커니즘에 의해 운반될 때, 상기 마이크로파 송신기를 상기 가공할 공작물의 하방으로 이동시켜, 상기 마이크로파 송신기가 상기 가공할 공작물을 향해 마이크로파를 방출함으로써 상기 가공할 공작물을 가열할 수 있도록 만드는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.In the sputtering device,
and a reaction chamber having a base installed therein for transporting the workpiece to be machined,
an ejector pin mechanism installed in the reaction chamber and capable of generating a lifting motion relative to the base to lift and transport the workpiece to be machined from the base; and
and a microwave heating mechanism installed in the reaction chamber, the microwave heating mechanism comprising a moving unit and a microwave transmitter connected thereto, wherein the moving unit operates the microwave transmitter when the workpiece to be machined is carried by the ejector pin mechanism. A sputtering apparatus, characterized in that it is used to move the workpiece below the workpiece, so that the microwave transmitter can heat the workpiece by emitting microwaves toward the workpiece.
상기 반응 챔버는,
꼭대기부에 타깃 및 스퍼터링 메커니즘이 설치되어, 상기 가공할 공작물에 대해 스퍼터링 공정을 수행하는 데 사용되는 스퍼터링 챔버; 및
상기 스퍼터링 챔버의 하방에 위치한 수용 챔버를 포함하고, 상기 마이크로파 가열 메커니즘은 상기 수용 챔버 내에 설치되며, 상기 가공할 공작물에 대해 환류 공정을 수행하는 데 사용되고, 상기 수용 챔버와 상기 스퍼터링 챔버 사이에는 이 둘을 서로 연통시키는 통공이 구비되고, 상기 베이스는 상기 수용 챔버 내에 설치되며 상기 통공과 서로 대응하고, 상기 베이스는 승강 가능한 것으로, 상기 통공을 통해 상기 스퍼터링 챔버와 상기 수용 챔버 사이를 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.According to claim 1,
The reaction chamber is
a sputtering chamber having a target and a sputtering mechanism installed at the top thereof to perform a sputtering process on the workpiece to be machined; and
and a receiving chamber located below the sputtering chamber, wherein the microwave heating mechanism is installed in the receiving chamber, and is used to perform a reflux process on the workpiece to be machined, and between the receiving chamber and the sputtering chamber. is provided with a through hole for communicating with each other, the base is installed in the receiving chamber and corresponds to the through hole, and the base is elevating, characterized in that it can move between the sputtering chamber and the receiving chamber through the through hole sputtering device.
상기 스퍼터링 메커니즘은,
상기 타깃의 후면에 설치된 마그네트론; 및
상기 타깃과 연결되며, 상기 타깃에 바이어스를 인가하는 데 사용되는 직류 전원을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.3. The method of claim 2,
The sputtering mechanism is
a magnetron installed on the rear surface of the target; and
A sputtering apparatus connected to the target and comprising a DC power source used to apply a bias to the target.
상기 이젝터 핀 메커니즘은 승강 가능한 것이거나, 상기 이젝터 핀 메커니즘은 상기 베이스에 대해 고정되어 움직이지 않고, 상기 이젝터 핀 메커니즘은 복수의 이젝터 핀을 포함하고, 상기 복수의 이젝터 핀은 상기 베이스 내에 관통 설치되거나 상기 베이스의 하방에 설치되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.According to claim 1,
wherein the ejector pin mechanism is liftable, the ejector pin mechanism is fixed relative to the base and does not move, the ejector pin mechanism includes a plurality of ejector pins, the plurality of ejector pins are installed through the base, or Sputtering apparatus, characterized in that installed below the base.
상기 복수의 이젝터 핀은 마이크로파를 흡수할 수 있는 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.5. The method of claim 4,
The plurality of ejector pins are sputtering apparatus, characterized in that made of a material capable of absorbing microwaves.
상기 마이크로파를 흡수할 수 있는 재질에는 세라믹이 포함되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.6. The method of claim 5,
The material capable of absorbing the microwaves includes a ceramic sputtering device.
상기 이동 유닛은,
상기 반응 챔버 내에 수직으로 설치되며, 상기 베이스의 일측에 위치하고, 축선을 중심으로 회전할 수 있는 회전 아암; 및
상기 회전 아암과 연결되는 이송 아암을 포함하고, 상기 마이크로파 송신기는 상기 이송 아암 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.The method of claim 1,
The mobile unit is
a rotary arm installed vertically in the reaction chamber, located on one side of the base, and capable of rotating about an axis; and
and a transfer arm connected to the rotary arm, wherein the microwave transmitter is installed on the transfer arm.
상기 마이크로파 송신기의 전기 연결선은 상기 회전 아암을 통해 상기 반응 챔버에서 인출되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.8. The method of claim 7,
An electrical lead of the microwave transmitter is drawn out of the reaction chamber through the rotating arm.
상기 이송 아암은 금속 재질을 채택하여 제작하고, 상기 이송 아암 상에는 냉각 장치가 더 설치되며, 상기 마이크로파 송신기를 냉각하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.8. The method of claim 7,
The transfer arm is manufactured by adopting a metal material, a cooling device is further installed on the transfer arm, and is used to cool the microwave transmitter.
상기 냉각 장치는 상기 이송 아암에 설치된 냉각수 채널을 포함하고, 상기 냉각수 채널은 입수관, 냉각관 및 출수관을 포함하고, 상기 입수관 및 상기 출수관은 상기 이송 아암 내에 설치되고, 상기 냉각관의 양단은 각각 상기 입수관 및 상기 출수관과 연통되고, 상기 냉각관은 상기 마이크로파 송신기 상에 나선형으로 감기는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.10. The method of claim 9,
The cooling device includes a cooling water channel installed in the conveying arm, the cooling water channel including an inlet pipe, a cooling pipe, and a water outlet pipe, the inlet pipe and the water outlet pipe being installed in the conveying arm, Both ends communicate with the inlet pipe and the water outlet pipe, respectively, and the cooling pipe is spirally wound on the microwave transmitter.
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