KR20220148250A

KR20220148250A - 반도체 디바이스 중의 자성 구조 및 반도체 디바이스

Info

Publication number: KR20220148250A
Application number: KR1020227033678A
Authority: KR
Inventors: 전두오 위
Original assignee: 베이징 나우라 마이크로일렉트로닉스 이큅먼트 씨오., 엘티디.
Priority date: 2020-04-07
Filing date: 2021-03-30
Publication date: 2022-11-04
Also published as: CN111411338B; US20230055004A1; CN111411338A; WO2021204012A1

Abstract

본 발명은 반도체 디바이스 중의 자성 구조 및 반도체 디바이스를 개시한다. 자성 구조는 반도체 디바이스의 반응 챔버의 외부를 감싸도록 설치된다. 자성 구조는 링형 지지 부재, 복수의 각도 조절 어셈블리 및 복수의 자성 부재를 포함한다. 여기에서 링형 지지 부재는 반도체 디바이스의 반응 챔버를 감싸도록 설치된다. 복수의 각도 조절 어셈블리는 링형 지지 부재와 연결되며 링형 지지 부재의 둘레 방향을 따라 분포된다. 각 자성 부재는 일일이 대응하도록 각 각도 조절 어셈블리와 연결된다. 각도 조절 어셈블리는 대응하는 자성 부재를 링형 지지 부재 상에 고정할 수 있으며, 자성 부재의 자력선 방향 및 자성 부재의 자력선과 반응 챔버의 축선 사이의 협각의 크기를 조절하는 데 사용된다. 본 발명에 개시된 반도체 디바이스 중의 자성 구조 및 반도체 디바이스는 공정 결과를 개선할 수 있을 뿐만 아니라 상이한 공정 수요도 충족시킬 수 있다.

Description

반도체 디바이스 중의 자성 구조 및 반도체 디바이스

본 발명은 집적 회로 제조 디바이스 분야에 속하며, 보다 상세하게는 반도체 디바이스 중의 자성 구조 및 반도체 디바이스에 관한 것이다.

집적 회로 칩 제조의 후속 공정에서 물리 기상 증착(Physical Vapour Deposition, PVD) 기술 중의 마그네트론 스퍼터링은 가장 광범위하게 사용되는 기술 중 하나이다. 금속 금속 인터커넥트, 하드 마스크 및 패키징은 모두 PVD 기술을 사용해야 한다. 일반적으로 마그네트론 스퍼터링은 웨이퍼 상에 증착 박막 재료를 증착하는데, 예를 들어 금속 인터커넥트로 사용되는 Al 금속 박막을 증착한다. 최근 높은 종횡비의 통공에서 수직 인터커넥트 기술을 사용하여 유전체층 및 금속층을 증착하는 것의 중요성과 과제성이 점점 더 현저해지고 있다. 이러한 상황은 Cu 금속 인터커넥트를 통해 바뀌었다. Cu 금속층은 상대적으로 비교적 낮은 저항과 우수한 일렉트로마이그레이션 내성을 갖기 때문에 회로 안정성이 강화된다. 동시에 낮은 유전 상수 유전 재료는 금속층 사이의 절연 매체로 이산화규소를 대체하여, 금속 인터커넥트층 사이의 기생 커패시턴스를 감소시킨다. 따라서 집적 회로 속도를 크게 향상시킨다.

도 1은 종래의 구리 인터커넥트층을 제조하는 PVD 디바이스의 구조도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 PVD 디바이스는 반응 챔버(101)를 포함한다. 상기 반응 챔버(101) 중의 꼭대기부에는 타깃(102)이 설치된다. 반응 챔버(101) 중의 타깃 하방에는 베이스(103)가 설치되어 웨이퍼(104)를 운반하는 데 사용된다. 또한 반응 챔버(101)의 외부에는 주변 자석 구조(105)가 감싸도록 설치된다. 주변 자석 구조(105)를 통해 구리 이온에 대한 반응 챔버(101) 중의 자기장의 제약 작용을 조절할 수 있다. 따라서 구리 이온을 웨이퍼 표면에서 더욱 균일하게 분포시킬 수 있으므로 구리 박막의 성능을 향상시킬 수 있다.

구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상술한 주변 자석 구조(105)는 링형 프레임(105a) 및 상기 링형 프레임(105a) 상에 고정된 복수의 기둥형 자석(105b)을 포함한다. 또한 복수의 기둥형 자석(105b)은 링형 프레임(105a)의 원주 방향을 따라 이격 설치된다. 각 기둥형 자석(105b)의 축 방향(자력선)은 링형 프레임(105a)의 축 방향과 서로 평행하다.

상술한 주변 자석 구조(105)는 실제 적용 시 다음과 같은 불가피한 문제가 존재한다. 즉, 링형 프레임(105a)에 장착된 기둥형 자석(105b)의 수량과 위치가 모두 고정적이므로, 공정 결과가 단일하여 상이한 공정 수요를 충족시킬 수 없다.

본 발명의 목적은 공정 결과를 개선할 수 있을 뿐만 아니라 상이한 공정 수요도 충족시킬 수 있는 반도체 디바이스 중의 자성 구조 및 반도체 디바이스를 제공하는 데에 있다.

상술한 목적을 구현하기 위해, 본 발명의 일 양상은 반도체 디바이스 중의 자성 구조를 제공한다. 상기 자성 구조는 상기 반도체 디바이스의 반응 챔버의 외부를 감싸도록 설치된다. 또한 상기 자성 구조는 링형 지지 부재, 복수의 각도 조절 어셈블리 및 복수의 자성 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기에서 상기 링형 지지 부재는 상기 반도체 디바이스의 반응 챔버를 감싸도록 설치된다.

복수의 상기 각도 조절 어셈블리는 상기 링형 지지 부재와 연결되며, 상기 링형 지지 부재의 둘레 방향을 따라 분포한다.

각 상기 자성 부재는 일일이 대응하도록 각 상기 각도 조절 어셈블리와 연결된다. 상기 각도 조절 어셈블리는 대응하는 상기 자성 부재를 상기 링형 지지 부재 상에 고정시키고, 상기 자성 부재의 자력선 방향 및 상기 자성 부재의 자력선과 상기 반응 챔버의 축선 사이의 협각의 크기를 조절하는 데 사용된다.

선택적으로, 각 상기 각도 조절 어셈블리는 모두 지지 본체 및 제1 파스너를 포함한다.

여기에서 상기 지지 본체는 상기 자성 부재를 지지하는 데 사용된다. 상기 지지 본체는 외주면을 구비하고, 상기 외주면 상에서 상기 지지 본체의 원주 방향을 따라 복수의 제1 장착홀이 이격 설치된다. 상기 링형 지지 부재 상에는 제2 장착홀이 설치된다.

상기 제1 파스너는 어느 하나의 상기 제1 장착홀 및 상기 제2 장착홀에 장착되어, 상기 지지 본체를 상기 링형 지지 부재 상에 고정하는 데 사용될 수 있다. 또한 상기 제1 파스너를 상이한 상기 제1 장착홀에 위치시킴으로써, 상기 자성 부재의 자력선 방향 및 상기 자성 부재의 자력선과 상기 반응 챔버의 축선 사이의 협각의 크기를 조절한다.

선택적으로, 상기 외주면은 그 원주 방향을 따라 순차적으로 설치된 복수의 하위 평면을 포함한다. 각 상기 하위 평면 상에는 모두 상기 제1 장착홀이 설치된다.

선택적으로, 상기 자성 부재는 기둥형이다. 상기 지지 본체는 정다각형 각기둥 구조이다. 복수의 상기 하위 평면은 정다각형 표면을 구성한다.

선택적으로, 상기 링형 지지 부재는 상부 링 프레임, 하부 링 프레임 및 연결부를 포함한다. 여기에서 상기 상부 링 프레임과 상기 하부 링 프레임은 수직 방향 상에서 대향 설치되며 서로 평행하다. 상기 연결부는 상기 상부 링 프레임과 상기 하부 링 프레임 사이에 지지된다. 또한 상기 연결부와 상기 상부 링 프레임 및/또는 상기 하부 링 프레임은 착탈 가능하도록 연결된다.

각 상기 각도 조절 어셈블리에 대응하여, 상기 상부 링 프레임과 상기 하부 링 프레임의 서로 대향하는 두 표면 중 적어도 하나 상에는 상기 제2 장착홀이 설치된다. 상기 지지 본체는 상기 제1 파스너를 통해 상기 상부 링 프레임과 상기 하부 링 프레임 사이에 고정된다.

선택적으로, 상기 지지 본체에는 수용 공간이 설치된다. 상기 자성 부재는 상기 수용 공간에 위치한다. 또한 상기 수용 공간은 내주면을 구비하고, 상기 내주면 상에서 그 원주 방향을 따라 복수의 장착홈이 이격 설치된다. 또한 상기 자성 부재의 한 자극단에는 장착부가 설치된다. 상기 장착부는 어느 하나의 상기 장착홈과 서로 매칭되어, 상기 자성 부재를 상기 수용 공간에 고정시킬 수 있다. 또한 상기 장착부와 상이한 상기 장착홈을 매칭시킴으로써, 상기 자성 부재의 자력선 방향 및 상기 자성 부재의 자력선과 상기 반응 챔버의 축선 사이의 협각의 크기를 조절한다.

선택적으로, 복수의 상기 장착홈은 쌍으로 설치되고, 각 쌍의 상기 장착홈은 서로 대향하낟. 또한 상기 자성 부재의 다른 자극단에도 상기 장착부가 설치된다. 2개의 상기 장착부는 각각 어느 한 쌍의 상기 장착홈과 서로 매칭될 수 있다.

선택적으로, 상기 지지 본체는 상기 내주면과 인접한 측면을 구비한다. 상기 측면 상에는 상기 장착홈과 서로 연통하는 개구가 형성된다. 상기 개구는 상기 장착부가 상기 장착홈으로 이동하여 들어가거나 나가는 데 사용된다. 또한 상기 측면 상에서 상기 개구 지점에는 상기 자성 부재를 상기 장착홈 내로 한정하기 위한 위치제한 구조가 설치된다.

선택적으로, 상기 위치제한 구조는 위치제한 부재 및 2개의 제2 파스너를 포함한다.

여기에서 상기 위치제한 부재는 상기 측면 상에 중첩되며 상기 개구를 차단한다.

상기 측면 상에서 상기 개구의 양측에는 2개의 제3 장착홀이 설치된다. 또한 대응하도록 상기 위치제한 부재 상에는 2개의 제4 장착홀이 설치된다. 2개의 상기 제4 장착홀은 각각 2개의 상기 제3 장착홀과 동축으로 설치된다.

2개의 상기 제2 파스너와 2개의 상기 제3 장착홀은 일일이 대응된다. 또한 각 상기 제2 파스너는 모두 상기 제3 장착홀 및 그와 동축인 상기 제4 장착홀에 장착되어 상기 위치제한 부재와 상기 지지 본체를 고정 연결하는 데 사용된다.

본 발명의 일 양상은 반응 챔버 및 상기 자성 구조를 포함하는 반도체 디바이스를 제공한다. 상기 자성 구조는 상기 반응 챔버의 외부를 감싸도록 설치된다.

본 발명의 유익한 효과는 하기와 같다.

본 발명의 실시예에서 제공하는 반도체 디바이스 중의 자성 구조는 복수의 각도 조절 어셈블리를 링형 지지 부재와 연결하며 상기 링형 지지 부재의 둘레 방향을 따라 분포한다. 각 자성 부재는 일일이 대응하도록 각 각도 조절 어셈블리와 연결된다. 상기 각도 조절 어셈블리는 대응하는 자성 부재를 링형 지지 부재 상에 고정시키고 자성 부재의 자력선 방향 및 상기 자력선 방향과 반응 챔버의 축선 사이의 협각의 크기를 조절하는 데 사용될 수 있다. 이를 통해 반응 챔버 중의 자기장 강도와 자기장 방향을 조절하여 자기장의 웨이퍼 표면에 대한 작용 범위를 조절할 수 있다. 나아가 공정 결과를 개선할 수 있을 뿐만 아니라 상이한 공정 수요도 충족시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에서 제공하는 반도체 디바이스는 본 발명의 실시예에서 제공하는 상술한 자성 구조를 채택한다. 따라서 공정 결과를 개선할 수 있을 뿐만 아니라 상이한 공정 수요도 충족시킬 수 있다.

본 발명의 기타 특징과 이점은 이하의 구체적인 실시방식 부분에서 상세하게 설명한다.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 첨부 도면에서 본 발명의 바람직한 실시방식을 도시하였으나, 다양한 형태로 본 발명을 구현할 수 있으며 본원에 설명된 실시방식으로 제한되지 않음에 유의한다. 반대로 이러한 실시방식은 본 발명을 보다 명확하고 완전하게 설명하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범위가 충분히 전달될 수 있도록 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 구리 인터커넥트층을 제조하는 PVD 디바이스의 구조도이다.
도 2는 도 1에서 주변 자석 구조의 구조도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 디바이스 중의 자성 구조의 부분 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 채택된 자성 구조의 부분 확대도이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 채택된 지지 본체의 구조도이다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 채택된 지지 본체의 다른 구조도이다.
도 5c는 본 발명의 실시예에 채택된 하위 평면의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 채택된 지지 본체와 자성 부재의 연결 구조도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 채택된 지지 본체와 자성 부재의 다른 연결 구조도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 디바이스의 구조도이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시방식을 보다 상세하게 설명한다. 이하에서 본 발명의 바람직한 실시방식을 설명하였으나, 다양한 형태로 본 발명을 구현할 수 있으며 본원에 설명된 실시방식으로 제한되지 않음에 유의한다. 반대로 이러한 실시방식은 본 발명을 보다 명확하고 완전하게 설명하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범위가 충분히 전달될 수 있도록 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예는 반도체 디바이스 중의 자성 구조를 제공한다. 상기 자성 구조는 반도체 디바이스의 반응 챔버의 외부를 감싸도록 설치된다. 상기 반도체 디바이스는 예를 들어 웨이퍼 표면에 박막을 증착하는 데 사용되는 마그네트론 스퍼터링 디바이스이다. 구리 인터커텍트층으로 사용되는 구리 박막 제조를 예로 들면, 자성 구조를 통해 반응 챔버 중의 자기장이 구리 이온에 대해 제약 작용을 일으키도록 할 수 있다. 이를 통해 구리 이온을 웨이퍼 표면에 보다 균일하게 분포시켜 구리 박막의 성능을 향상시킬 수 있다.

구체적으로, 도 3을 참조하면, 상술한 자성 구조는 링형 지지 부재(1), 복수의 각도 조절 어셈블리(2) 및 복수의 자성 부재(3)를 포함한다. 링형 지지 부재(1)는 상술한 반도체 디바이스의 반응 챔버를 감싸도록 설치된다. 복수의 각도 조절 어셈블리(2)는 링형 지지 부재(1)와 연결되며 상기 링형 지지 부재(1)의 둘레 방향을 따라 분포한다. 각 자성 부재(3)는 일일이 대응하도록 각 각도 조절 어셈블리(2)와 연결된다. 각도 조절 어셈블리(2)는 대응하는 자성 부재(3)를 링형 지지 부재(1) 상에 고정할 수 있으며, 자성 부재(3)의 자력선 방향 및 상기 자력선과 반응 챔버의 축선 사이의 협각의 크기를 조절하는 데 사용된다. 예를 들어, 도 3은 원기둥형의 자성 부재(3)를 도시하였으며, 이의 축선이 바로 상술한 자력선이다. 상기 자성 부재(3) 상에 표시된 "N"이 바로 자성 부재(3)의 N극이고, 상기 자성 부재(3) 상에 표시된 "S"가 바로 자성 부재(3)의 S극이다. 이의 자력선 방향은 N극에서 S극을 가리키는 방향을 의미한다. 다시 말해, 자성 부재(3)의 자력선 방향 및 상기 자력선과 반응 챔버의 축선 사이의 협각의 크기를 조절한다. 즉, 자성 부재(3)의 N극에서 S극을 가리키는 방향 및 자성 부재(3)의 축선과 반응 챔버의 축선 사이의 협각의 크기를 조절한다.

각도 조절 어셈블리(2)를 통해 자성 부재(3)의 자력선 방향 및 상기 자력선과 반응 챔버의 축선 사이의 협각의 크기를 조절한다. 따라서 반응 챔버 중의 자기장 강도와 자기장의 방향을 조절할 수 있으므로, 웨이퍼 표면에 대한 자기장의 작용 범위를 조절할 수 있다. 나아가 공정 결과를 개선할 수 있을 뿐만 아니라 상이한 공정 수요도 충족시킬 수 있다. 구리 인터커텍트층으로 사용되는 구리 박막 제조를 예로 들면, 본 실시예에서 제공하는 자성 구조는 상술한 자력선 방향 및 상기 자력선과 반응 챔버의 축선 사이의 협각의 크기를 조절함으로써 반응 챔버 중의 자기장의 구리 이온에 대한 제약 작용을 향상시킬 수 있다. 이는 구리 이온을 웨이퍼 표면에 더욱 균일하게 분포시켜 구리 박막의 성능을 향상시킬 수 있다.

상술한 자성 부재(3)는 예를 들어 영구 자석 또는 전자석이다. 상기 자성 부재(3)는 예를 들어 원기둥체 또는 다른 기둥형 구조이다. 그러나 실제 적용에서 자성 부재(3)는 다른 임의 형상의 구조를 채택할 수도 있으며, 본 발명의 실시예는 이를 특별히 제한하지 않는다.

상술한 링형 지지 부재(1)의 구조는 여러 가지가 있을 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 상술한 링형 지지 부재(1)는 상부 링 프레임(11), 하부 링 프레임(12) 및 연결부(13)를 포함한다. 여기에서 상부 링 프레임(11) 및 하부 링 프레임(12)은 수직 방향 상에서 대향 설치되며 서로 평행하다. 연결부(13)는 상부 링 프레임(11)과 하부 링 프레임(12) 사이에 지지된다. 또한 연결부(13)와 상부 링 프레임(11) 및/또는 하부 링 프레임(12)은 착탈 가능하도록 연결된다. 연결부(13)와 상부 링 프레임(11) 및/또는 하부 링 프레임(12)을 착탈 가능하도록 연결함으로써, 자성 부재(3)의 자력선 방향을 조절하고 자성 부재(3)의 분포 수량과 위치를 조절하기가 용이하다. 따라서 조절의 유연성을 향상시키고 상이한 공정 수요를 충족시킬 수 있다.

선택적으로, 연결 안정성을 보다 향상시키기 위해, 연결부(13)의 일단은 상부 링 프레임(11) 또는 하부 링 프레임(12)과 일체로 성형한다. 또한 연결부(13)의 타단은 상부 링 프레임(11) 또는 하부 링 프레임(12)과 착탈 가능하도록 연결된다. 예를 들어, 파스너를 통해 나사산 연결 방식으로 고정 연결하여, 상부 링 프레임(11)과 하부 링 프레임(12) 사이 위치 고정의 안정성을 향상시킬 수 있다.

상술한 각도 조절 어셈블리(2)의 구조는 다양할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 각 각도 조절 어셈블리(2)는 모두 지지 본체(21)를 포함한다. 상기 지지 본체(21)는 상부 링 프레임(11)과 하부 링 프레임(12) 사이에 위치하며, 자성 부재(3)를 지지하는 데 사용된다. 또한 도 5a에 도시된 바와 같이, 지지 본체(21)는 외주면(211)을 구비한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 외주면(211) 상에서 지지 본체(21)의 원주 방향을 따라 복수의 제1 장착홀(222)이 이격 설치된다. 링형 지지 부재(1) 상에는 제2 장착홀(221)이 설치된다. 구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 각 각도 조절 어셈블리(2)에 대응하여, 상부 링 프레임(11)과 하부 링 프레임(12)의 서로 대향하는 두 표면 중 적어도 하나 상에는 상술한 제2 장착홀(221)이 설치된다. 또한 각 각도 조절 어셈블리(2)는 지지 본체(21)를 링형 지지 부재(1) 상에 고정하기 위한 제1 파스너(223)을 더 포함한다. 구체적으로, 지지 본체(21)는 제1 파스너(223)를 통해 상부 링 프레임(11)과 하부 링 프레임(12) 사이에 고정된다. 또한 상기 제1 파스너(223)는 어느 하나의 제1 장착홀(222) 및 제2 장착홀(221)에 장착될 수 있다. 또한 제1 파스너(223)를 상이한 제1 장착홀(222)에 위치시킴으로써, 자성 부재(3)의 자력선 방향 및 자성 부재(3)의 자력선과 반응 챔버의 축선 사이의 협각의 크기를 조절한다.

지지 본체(21)를 장착하는 과정에서, 먼저 원하는 자력선 방향 및 상술한 협각에 대응하는 제1 장착홀(222)과 제2 장착홀(221)을 동축으로 선택한다. 그 후 제1 파스너(223)를 동축의 제1 장착홀(222)과 제2 장착홀(221)에 장착한다. 즉, 지지 본체(21)와 링형 지지 부재(1)의 고정 연결을 구현하고, 동시에 지지 본체(21) 상의 자성 부재(3)를 원하는 자력선 방향 및 상술한 협각에 대응하는 위치에 고정한다.

선택적으로, 상술한 제1 파스너(223)는 예를 들어 나사이다. 제1 장착홀(222)과 제2 장착홀(221) 중 적어도 하나의 장착홀은 나사산 홀이다.

본 실시예에 있어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 링 프레임(11)과 하부 링 프레임(12)의 서로 대향하는 두 표면에는 모두 상술한 제2 장착홀(221)이 설치되어, 지지 본체(21)의 연결 안정성을 향상시키나, 본 발명은 이에 한정되지 않음에 유의한다. 실제 적용에서 상부 링 프레임(11) 또는 하부 링 프레임(12) 상에만 상술한 제2 장착홀(221)을 설치할 수도 있다. 이 역시 지지 본체(21)를 제1 파스너(223)를 통해 상부 링 프레임(11)과 하부 링 프레임(12) 사이에 고정시킬 수 있다. 제1 파스너(223)의 수량과 상술한 제2 장착홀(221)의 수량은 동일하며 일일이 대응하도록 설치된다.

연결 안정성을 보다 향상시키기 위해, 선택적으로, 상술한 외주면(211)은 그 원주 방향을 따라 순차적으로 설치된 복수의 하위 평면을 포함한다. 예를 들어, 도 5b에 도시된 바와 같이, 하위 평면은 8개이며 각각 하위 평면(211a 내지 211h)이다. 또한 도 5c에 도시된 바와 같이, 하위 평면(211a)을 예로 들면, 각 하위 평면 상에는 모두 상술한 제1 장착홀(222)이 설치된다. 선택적으로, 각 하위 평면 상의 상술한 제1 장착홀(222)의 수량은 하나 이상일 수 있다. 이처럼 동일한 하위 평면 상의 상이한 제1 장착홀(222)을 선택하여 하위 평면이 있는 평면 상에서 지지 본체(21)의 위치를 조절할 수 있다. 따라서 조절의 유연성을 더욱 향상시킬 수 있다.

선택적으로, 자성 부재(3)는 기둥형(예를 들어, 원기둥형)이다. 또한 지지 본체(21)는 정다각형 각기둥 구조이다. 복수의 하위 평면은 정다각형 표면을 구성하며, 예를 들어 정삼각형 표면, 정육각형 표면, 정팔각형 표면 등이 있다. 정다각형의 크기 비율은 대칭되며, 인접한 두 하위 평면 사이의 협각은 동일하다. 따라서 각 자성 부재의 자력선과 반응 챔버의 축선 사이의 협각의 크기를 조절하기가 용이하다. 예를 들어, 모든 자성 부재(3)를 동일한 자력선 방향 및/또는 상술한 협각에 고정하기가 용이하여, 자기장의 웨이퍼 표면에 대한 작용 강도를 강화시킬 수 있다. 물론 실제 적용에서 공정 수요에 따라 상이한 자성 부재의 자력선 방향 및/또는 상술한 협각을 다르게 할 수 있다.

각도 조절 정밀도를 더욱 미세화하기 위해, 즉, 자성 부재(3)를 더 많은 상이한 자력선 방향에 고정한다. 선택적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 지지 본체(21)에는 수용 공간(21a)이 설치된다. 자성 부재(3)는 상기 수용 공간(21a)에 위치한다. 또한 수용 공간(21a)은 내주면(212)을 구비한다. 상기 내주면(212) 상에서 그 원주 방향을 따라 복수의 장착홈(231)이 이격 설치된다. 또한 자성 부재(3)의 하나의 자극단에는 장착부(235)가 설치된다. 상기 장착부(235)는 어느 하나의 장착홈(231)과 서로 매칭되어, 자성 부재(3)를 수용 공간(21a)에 고정시킬 수 있다. 또한 장착부(235)와 상이한 장착홈(231)을 매칭시킴으로써, 자성 부재(3)의 자력선 방향 및 자성 부재(3)의 축선(자력선)과 반응 챔버의 축선 사이의 협각의 크기를 조절한다. 지지 본체(21)와 링형 지지 부재(1)의 대향하는 위치가 변하지 않는다는 전제 하에서, 자성 부재(3) 상의 장착부(235)는 상이한 장착홈(231)과 매칭된다. 자성 부재(3)의 자력선 방향도 상이할 수 있다. 예를 들어, 자성 부재(3)를 도 6에 도시된 바와 같은 자력선 A의 위치 또는 도 7에 도시된 바와 같은 자력선 B의 위치에 고정할 수 있다.

자성 부재(3)의 연결 안정성을 향상시키기 위해, 선택적으로, 복수의 장착홈(231)은 쌍으로 설치되며, 각 쌍의 장착홈은 서로 대향한다. 예를 들어 도 6 및 도 7은 모두 4개의 장착홈(231)을 도시하였다. 여기에서 자력선 A 상의 두 장착홈(231)이 한 쌍이며 대향 설치된다. 자력선 B 상의 두 장착홈(231)이 한 쌍이며 대향 설치된다. 이 경우, 자성 부재(3)의 두 자극단에는 모두 상술한 장착부(235)가 설치된다. 두 장착부(235)는 각각 어느 한 쌍의 장착홈(231)과 매칭될 수 있다. 물론 실제 적용에서 자성 부재(3) 중 하나의 자극단에만 장착부(235)를 설치할 수도 있다. 이 역시 자성 부재(3)와 지지 본체(21)의 고정 연결을 구현할 수 있다.

구체적으로 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 8개의 하위 평면(211a 내지 211h)을 예로 들면, 하위 평면(211a)이 위를 향할 때, 자력선 A는 수직 방향이다. 자력선 B와 자력선 A 사이의 협각은 67.5°이고, 자력선 B와 수평 방향 O 사이의 협각은 22.5°이다. 자성 부재(3)를 도 7에 도시된 바와 같은 자력선 B의 위치에 고정할 때, 도 7에서 지지 본체(21)가 위치한 각도를 초기 각도로 사용하여 시계 방향을 따라 지지 본체(21)를 회전시킨다. 하위 평면(211h, 211g, 211f, 211e, 211d, 211c 및 211b)가 각각 위를 향할 때, 자력선 B와 수평 방향 O 사이의 협각은 순차적으로 82.5°, 112.5°, 157.5°, 202.5°, 247.5°, 292.5°, 337.5°이다. 따라서 상술한 자력선 B는 상술한 8개 자력선 중에서 선택할 수 있다. 또한 상이한 자극단을 상이 장착부에 설정함으로써, 상이한 자력선 상에서 자성 부재(3)의 자력선 방향을 조절할 수 있다.

자성 부재(3)를 도 6에 도시된 바와 같은 자력선 A의 위치에 고정할 때, 도 6에서 지지 본체(21)가 위치한 각도(수평 방향 O와의 협각이 90°)를 초기 각도로 사용하여 시계 방향을 따라 지지 본체(21)를 회전시킨다. 하위 평면(211h, 211g, 211f, 211e, 211d, 211c 및 211b)가 각각 위를 향할 때, 자력선 A와 수평 방향 O 사이의 협각은 순차적으로 135°, 180°, 225°, 270°, 315°, 0° 및 45°이다. 따라서 상술한 자력선 A는 상술한 8개 자력선 중에서 선택할 수 있다. 나아가 상이한 자극단을 상이 장착부에 설정함으로써, 동일한 자력선 상에서 자성 부재(3)의 자력선 방향을 조절할 수 있다.

상기 내용에서 알 수 있듯이, 자성 부재(3)를 도 6에 도시된 바와 같은 자력선 A의 위치 또는 도 7에 도시된 바와 같은 자력선 B의 위치에 고정함으로써, 자성 부재(3)를 16가지의 상이한 자력선 위치에 고정할 수 있다. 또한 상이한 자극단을 상이한 장착부에 설정함으로써, 동일한 자력선 상에서 자성 부재(3)의 자력선 방향을 조절할 수 있다.

장착부(235)와 장착홈(231)의 고정 방식은 다양하다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 지지 본체(21)에는 내주면(예를 들어 도 5a에 도시된 내주면(212))과 인접한 측면(도 5a에 도시된 측면(213))이 구비된다. 상기 측면 상에는 장착홈(231)과 연통되는 개구가 형성된다. 상기 개구는 장착부(235)가 장착홈(231)으로 이동하여 들어가거나 나오는 데 사용된다. 또한 상술한 측면 상에서 개구 지점에 위치제한 구조가 설치된다. 이는 자성 부재(3)를 상술한 장착홈(231) 내로 한정하여, 자성 부재(3)가 장착홈(231)에서 이동하여 나가는 것을 방지하는 데 사용된다.

상술한 위치제한 구조는 다양한 구조가 있을 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 위치제한 구조는 위치제한 부재(233) 및 2개의 제2 파스너(234)를 포함한다. 여기에서 위치제한 부재(233)는 상술한 측면(도 5a에 도시된 측면(213)) 상에 중첩되며 상술한 개구를 차단한다. 상기 측면 상에서 상술한 개구에 각각 위치한 양측에는 2개의 제3 장착홀(232)이 설치된다. 대응하도록 위치제한 부재(233) 상에는 2개의 제4 장착홀(미도시)이 설치된다. 2개의 제4 장착홀은 각각 2개의 제3 장착홀(232)과 동축으로 설치된다. 2개의 제2 파스너(234)는 상술한 2개의 제3 장착홀(232)과 일대일 대응한다. 또한 각 제2 파스너(234)는 모두 제3 장착홀(232) 및 그와 동축인 제4 장착홀에 장착되어, 위치제한 부재(233)와 지지 본체(21)를 고정 연결하는 데 사용된다. 상술한 위치제한 부재(233)는 예를 들어 차단 시트이다. 실제 적용에서 위치제한 부재(233)와 지지 본체(21)는 예를 들어 걸림 연결, 삽입 연결 등과 같은 다른 임의 착탈 가능한 방식으로 고정 연결할 수 있다.

상술한 자성 구조의 장착 단계는 하기와 같다.

1단계: 장착부(235)를 도 6에 도시된 바와 같은 자력선 A에 대응하는 장착홈(231)에 고정하거나, 2개의 장착부(235)를 도 7에 도시된 바와 같은 자력선 B에 대응하는 장착홈(231)에 고정하도록 선택한다.

2단계: 지지 본체(21) 중 하나의 하위 평면이 상부 링 프레임(11)의 하단면 또는 하부 링 프레임(12)의 상단면을 향하도록 한다. 또한 상기 하위 평면 상의 제1 장착홀(222)과 상부 링 프레임(11) 또는 하부 링 프레임(12) 상의 제2 장착홀(221)을 동축으로 한다. 그 후 제1 파스너(223)를 동축의 제1 장착홀(222) 및 제2 장착홀(221)에 장착하여, 지지 본체(21)를 링형 지지 부재(1) 상에 고정한다.

3단계: 모든 각도 조절 어셈블리(2) 중의 지지 본체(21) 및 그 위의 자성 부재(3)가 링형 지지 부재(1) 상에 고정될 때까지 1단계 내지 2단계를 반복한다. 이는 도 3에 도시된 바와 같다.

상기 내용을 요약하면 본 발명의 실시예에서 제공하는 반도체 디바이스 중의 자성 구조는 복수의 각도 조절 어셈블리를 링형 지지 부재와 연결하며 상기 링형 지지 부재의 둘레 방향을 따라 분포한다. 각 자성 부재는 일일이 대응하도록 각 각도 조절 어셈블리와 연결된다. 상기 각도 조절 어셈블리는 대응하는 자성 부재를 링형 지지 부재 상에 고정시키고 자성 부재의 자력선 방향 및 상기 자력선과 반응 챔버의 축선 사이의 협각의 크기를 조절하는 데 사용될 수 있다. 자성 부재의 자력선 방향 및 상기 협각은 상이하며, 반응 챔버 중의 자기장 강도와 자기장 방향을 조절하여 자기장의 웨이퍼 표면에 대한 작용 범위를 조절할 수 있다. 나아가 공정 결과를 개선할 수 있을 뿐만 아니라 상이한 공정 수요도 충족시킬 수 있다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예는 반응 챔버(200) 및 자성 구조(300)를 포함하는 반도체 디바이스를 더 제공한다. 반응 챔버(200)에는 웨이퍼(202)를 운반하기 위한 베이스(201)가 설치된다. 상기 자성 구조(300)는 반응 챔버(200)의 외측을 감싸도록 설치된다. 예를 들어, 베이스(201)의 주위에 가깝다.

상술한 반도체 디바이스는 예를 들어 웨이퍼 표면에 박막을 증착하는 데 사용되는 마그네트론 스퍼터링 디바이스이다. 구리 인터커텍트층으로 사용되는 구리 박막 제조를 예로 들면, 자성 구조(300)가 생성하는 자기장의 구리 이온에 대해 제약 작용은 구리 이온을 웨이퍼 표면에 보다 균일하게 분포시켜 구리 박막의 성능을 향상시킬 수 있다. 동시에 자성 구조(300)는 그 생성되는 자기장의 자기장 방향과 자기장 강도를 변화시킨다. 구리막 도금 과정에서 챔버 내의 구리 원자와 구리 이온이 정규 분포를 나타내기 때문에, 자성 구조(300)에서 생성하는 자기장은 이온 분포를 제어할 수 있다. 자성 구조(300) 중의 자성 부재의 자력선 방향 및 자성 구조(300) 중의 자성 부재의 자력선과 반응 챔버의 축선 사이의 협각의 크기가 변경될 경우, 챔버 내의 이온 분포도 이와 함께 변경된다. 자력선 방향 및 자력선과 반응 챔버의 축선 사이의 협각의 크기가 상이하며, 반응 챔버 중의 자력선 강도와 자력선 방향을 조절할 수 있다. 예를 들어 자성 구조(300) 중의 자성 부재의 자력선 방향이 고정되고, 자성 부재의 자력선과 반응 챔버의 축선 사이의 협각이 클수록, 획득한 막의 두께가 얇아지나 균일성은 더욱 떨어진다. 실제 상황에 따라 자력선 방향 및 자력선과 반응 챔버의 축선 사이의 협각의 크기를 조절하며, 최종적으로 필요한 공정 요건을 구현한다. 예를 들어, 공정 디버깅에서 공정 균일성과 역스퍼터링 속도는 중요한 모니터링 지표이다. 일반적으로 타깃 간격을 조정하여 최적화하는데 이는 공정 윈도우가 비교적 좁다. 그러나 자성 구조(300) 중의 자성 부재의 자력선 방향 및 자력선과 반응 챔버의 축선 사이의 협각의 크기를 조절하면 균일성을 최적화하고 공정 윈도우를 넓힐 수 있다.

상기에서 본 발명의 실시예를 설명하였으며, 전술한 설명은 예시적인 것으로 한정적인 것이 아니며 개시된 실시예를 제한하지 않는다. 본 기술 분야의 당업자는 설명된 실시예의 범위 및 사상을 벗어나지 않으면서 많은 수정 및 변형을 수행할 수 있음을 이해할 수 있다.

Claims

반도체 디바이스 중의 자성 구조에 있어서,
상기 자성 구조는 상기 반도체 디바이스의 반응 챔버의 외부를 감싸도록 설치되고, 상기 자성 구조는 링형 지지 부재, 복수의 각도 조절 어셈블리 및 복수의 자성 부재를 포함하고,
상기 링형 지지 부재는 상기 반도체 디바이스의 반응 챔버를 감싸도록 설치되고,
복수의 상기 각도 조절 어셈블리는 상기 링형 지지 부재와 연결되며, 상기 링형 지지 부재의 둘레 방향을 따라 분포되고,
각 상기 자성 부재는 일일이 대응하도록 각 상기 각도 조절 어셈블리와 연결되고, 상기 각도 조절 어셈블리는 대응하는 상기 자성 부재를 상기 링형 지지 부재 상에 고정시킬 수 있고, 상기 자성 부재의 자력선 방향 및 상기 자성 부재의 자력선과 상기 반응 챔버의 축선 사이의 협각의 크기를 조절하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 자성 구조.
제1항에 있어서,
각 상기 각도 조절 어셈블리는 모두 지지 본체 및 제1 파스너를 포함하고,
상기 지지 본체는 상기 자성 부재를 지지하는 데 사용되고, 상기 지지 본체는 외주면을 구비하고, 상기 외주면 상에서 상기 지지 본체의 원주 방향을 따라 복수의 제1 장착홀이 이격 설치되고, 상기 링형 지지 부재 상에는 제2 장착홀이 설치되고,
상기 제1 파스너는 어느 하나의 상기 제1 장착홀 및 상기 제2 장착홀에 장착되어, 상기 지지 본체를 상기 링형 지지 부재 상에 고정하는 데 사용될 수 있고, 상기 제1 파스너를 상이한 상기 제1 장착홀에 위치시킴으로써, 상기 자성 부재의 자력선 방향 및 상기 자성 부재의 자력선과 상기 반응 챔버의 축선 사이의 협각의 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 자성 구조.
제2항에 있어서,
상기 외주면은 그 원주 방향을 따라 순차적으로 설치된 복수의 하위 평면을 포함하고, 각 상기 하위 명편 상에는 모두 상기 제1 장착홀이 설치되는 것을 특징으로 하는 자성 구조.
제3항에 있어서,
상기 자성 부재는 기둥형이고, 상기 지지 본체는 정다각형 각기둥 구조이고, 복수의 상기 하위 평면은 정다각형 표면을 구성하는 것을 특징으로 하는 자성 구조.
제2항에 있어서,
상기 링형 지지 부재는 상부 링 프레임, 하부 링 프레임 및 연결부를 포함하고, 여기에서 상기 상부 링 프레임과 상기 하부 링 프레임은 수직 방향 상에서 대향 설치되며 서로 평행하고, 상기 연결부는 상기 상부 링 프레임과 상기 하부 링 프레임 사이에 지지되고, 상기 연결부와 상기 상부 링 프레임 및 상기 하부 링 프레임 중 적어도 하나는 착탈 가능하도록 연결되고,
각 상기 각도 조절 어셈블리에 대응하여, 상기 상부 링 프레임과 상기 하부 링 프레임의 서로 대향하는 두 표면 중 적어도 하나 상에는 상기 제2 장착홀이 설치되고, 상기 지지 본체는 상기 제1 파스너를 통해 상기 상부 링 프레임과 상기 하부 링 프레임 사이에 고정되는 것을 특징으로 하는 자성 구조.
제2항에 있어서,
상기 지지 본체에는 수용 공간이 설치되고, 상기 자성 부재는 상기 수용 공간에 위치하고, 상기 수용 공간은 내주면을 구비하고, 상기 내주면 상에서 그 원주 방향을 따라 복수의 장착홈이 이격 설치되고, 상기 자성 부재의 일 자극단에는 장착부가 설치되고, 상기 장착부는 어느 하나의 상기 장착홈과 서로 매칭되어, 상기 자성 부재를 상기 수용 공간에 고정시킬 수 있고, 상기 장착부와 상이한 상기 장착홈을 매칭시킴으로써, 상기 자성 부재의 자력선 방향 및 상기 자성 부재의 자력선과 상기 반응 챔버의 축선 사이의 협각의 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 자성 구조.
제6항에 있어서,
복수의 상기 장착홈은 쌍으로 설치되고, 각 쌍의 상기 장착홈은 서로 대향하고, 상기 자성 부재의 다른 자극단에도 상기 장착부가 설치되고, 2개의 상기 장착부는 각각 어느 한 쌍의 상기 장착홈과 서로 매칭될 수 있는 것을 특징으로 하는 자성 구조.
제6항에 있어서,
상기 지지 본체는 상기 내주면과 인접한 측면을 구비하고, 상기 측면 상에는 상기 장착홈과 연통하는 개구가 형성되고, 상기 개구는 상기 장착부가 상기 장착홈으로 이동하여 들어가거나 나가는 데 사용되고, 상기 측면 상에서 상기 개구 지점에는 상기 자성 부재를 상기 장착홈 내로 한정하기 위한 위치제한 구조가 설치되는 것을 특징으로 하는 자성 구조.
제8항에 있어서,
상기 위치제한 구조는 위치제한 부재 및 2개의 제2 파스너를 포함하고,
상기 위치제한 부재는 상기 측면 상에 중첩되며 상기 개구를 차단하고,
상기 측면 상에서 상기 개구의 양측에는 2개의 제3 장착홀이 설치되고, 대응하도록 상기 위치제한 부재 상에는 2개의 제4 장착홀이 설치되고, 2개의 상기 제4 장착홀은 각각 2개의 상기 제3 장착홀과 동축으로 설치되고,
2개의 상기 제2 파스너와 2개의 상기 제3 장착홀은 일일이 대응되고, 각 상기 제2 파스너는 모두 상기 제3 장착홀 및 그와 동축인 상기 제4 장착홀에 장착되어 상기 위치제한 부재와 상기 지지 본체를 고정 연결하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 자성 구조.
반응 챔버 및 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 자성 구조를 포함하는 반도체 디바이스에 있어서,
상기 자성 구조는 상기 반응 챔버의 외부를 감싸도록 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스.