JP2016039356A - バッフル及びこれを含む基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマ又はガスを基板に円滑に供給できるバッフル及び基板処理装置が提供される。
【解決手段】本発明の一実施形態による基板処理装置は工程チャンバー、基板支持ユニット、ガス供給ユニット、プラズマソース、及びバッフル等を含む。バッフルは凸領域及び傾斜領域を含む。凸領域はバッフルの中央領域に形成され、プラズマ又はガスの流れを円滑にし、熱によってバッフルが変形されるのを防止する。傾斜領域はバッフルの縁領域に形成され、バッフル上でプラズマ又はガスの流れに渦流が発生されるのを抑制する。傾斜領域には傾斜ホールが形成される。傾斜ホールはパーティクルを基板の外側面へ排出させることによって、パーティクルが基板の上に流れ込まれることを防止する。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板処理装置に関し、より詳細にはプラズマを利用して基板を処理する装置に関する。

半導体素子の製造のためにはウエハーのような半導体基板上に蒸着、写真、エッチング（蝕刻）、アッシング、洗浄、研磨等の多様な工程が要求される。これらの中で、蒸着、エッチング、及びアッシング工程のような多くの工程はチャンバー内でプラズマ又はガスを利用してウエハーのような半導体基板を処理する。

図１は一般的なプラズマを利用する基板処理装置を示した断面図である。図１を参照すれば、一般的な基板処理装置はガス供給ユニット１１を通じてトップリード（Ｔｏｐ ｌｉｄ）１２の内部に注入されたガスがプラズマソース１３によってプラズマに変換される。プラズマソースによって生成されたプラズマはトップリード１２内のバッフル１４を通じて基板１５の上部に供給される。

バッフル１４の上部に到達したプラズマはバッフル１４の半径方向に沿ってバッフル１４の縁内側面又はチャンバーの内側壁に衝突する。したがって、急激な方向変化によってバッフル１４の縁領域で渦流が発生する。渦流は噴射ホール１６を通じたプラズマの円滑な噴射を妨害する。

また、バッフル１４の複数個の一般的な噴射ホール１６は全てバッフル１４の半径方向と垂直に形成されるので、バッフル１４の上部で発生されたパーティクルが基板の上部に流れ込む、という問題点がある。

特開第２０１３− ２６６２２号公報

本発明はプラズマ又はガスを基板に円滑に供給できるバッフル及び基板処理装置を提供する。

また、本発明は基板の上に流れ込むパーティクルを最小化できるバッフル及び基板処理装置を提供する。

本発明が解決しようとする課題はここに制限されなく、言及されないその他の課題は以下の記載から当業者に明確に理解される。

本発明は基板処理装置を提供する。一実施形態によれば、基板処理装置は工程チャンバーと、前記工程チャンバー内で基板を支持するように提供された基板支持ユニットと、前記基板支持ユニットの上部に位置し、複数個の噴射ホールが形成されたバッフルと、前記バッフルの上部にガスを供給するガス供給ユニットと、を含み、前記バッフルは、その縁領域に形成されて、外側面に行くほど、上面側に高さが高くなるように傾いた傾斜領域を含む。

前記傾斜領域には前記バッフルの下面側に行くほど、前記バッフルの外側面を向かうように傾いた傾斜ホールが形成される。

前記バッフルは、その中央領域に形成され、当該バッフルの上面が膨らんでいるように形成された凸領域をさらに含む。

前記傾斜領域の傾斜は、直線形状に形成される。

１つの前記凸領域が形成され、前記凸領域は、前記傾斜領域の内側端から延長して形成される。

前記凸領域は、その厚さが全体的に均一に形成される。

複数個の前記凸領域が形成される。

前記凸領域は、上部から見る時、同心を有するリング状に形成される第１凸領域と、前記第１凸領域の中心部に位置され上部から見る時、円形に形成された第２凸領域と、をさらに包むことができる。または、前記凸領域は、上部から見る時、複数個が組み合わされて格子状をなすことができる。

各々の前記凸領域には、前記噴射ホールが上下方向に貫通して形成される。

前記バッフルには、その上面の前記凸領域の間の領域に、下部がブロッキングされたスリットが形成される。

前記バッフルは、その上面の前記凸領域と前記傾斜領域との間の領域に、前記スリットが形成される。

前記傾斜ホールは、その上端面積がその下端面積よりも大きく形成されてもよい。

また、本発明はバッフルを含む。一実施形態によれば複数個の噴射ホールが形成されたバッフルは、その縁領域に形成されて、外側面に行くほど、上面側に高さが高くなるように傾いた傾斜領域を含む。

前記傾斜領域には、当該バッフルの下面側に行くほど、当該バッフルの外側面を向かうように傾いた傾斜ホールが形成される。

その中央領域に形成され、その上面が膨らんでいるように形成された凸領域をさらに含む。

前記傾斜領域の傾斜は、直線形状に形成されてもよい。

１つの前記凸領域が形成され、前記凸領域は、前記傾斜領域の内側端から延長して形成される。

前記凸領域は、その厚さが全体的に均一に形成される。

複数個の前記凸領域が形成される。

前記凸領域は、上部から見る時、同心を有するリング状に形成される第１凸領域と、前記第１凸領域の中心部に位置され上部から見る時、円形に形成された第２凸領域と、をさらに包むことができる。

前記凸領域は、上部から見る時、複数個が組み合わされて格子状をなすことができる。

各々の前記凸領域には、前記噴射ホールが上下方向に貫通して形成される。

その上面の前記凸領域の間の領域に、下部がブロッキングされたスリット（Ｓｌｉｔ）が形成される。

その上面の前記凸領域と前記傾斜領域との間の領域に、前記スリットが形成される。

前記傾斜ホールは、その上端面積がその下端面積より大きく形成される。

本発明の実施形態によるバッフル及び基板処理装置は、プラズマ又はガスを基板に円滑に供給することができる。

また、本発明の実施形態によるバッフル及び基板処理装置は、基板の上に流れ込むパーティクルを最小化することができる。

一般的な基板処理装置を示す断面図である。 本発明の一実施形態による基板処理装置を示す断面図である。 図２のバッフルを上部から見た図面である。 図２の傾斜ホールの他の実施形態を示した断面図である。 図２のバッフルの他の実施形態を示した図面である。 図２のバッフルの他の実施形態を示した図面である。 図２のバッフルの他の実施形態を示した図面である。 図２のバッフルの他の実施形態を示した図面である。 図２のバッフルの他の実施形態を示した図面である。

以下、本発明の実施形態を添付された図面を参照してさらに詳細に説明する。本発明の実施形態は様々な形態に変形され得るものであり、本発明の範囲が以下の実施形態に限定されることとして解釈されない。本実施形態は当業界で平均的な知識を有する者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面での要素の形状はより明確な説明を強調するために誇張されている。

本発明の実施形態において基板１０は、半導体ウエハーである。しかし、これに限定されなく、基板はガラス基板等のように他の種類の基板であってもよい。

また、本発明の実施形態において基板処理装置は、プラズマ又はガスを利用してアッシング、蒸着又はエッチング等の工程を遂行する装置である。

以下では本発明の一実施形態による基板処理装置１に関して説明する。

図２は本発明の一実施形態による基板処理装置１を示した断面図である。図２を参照すれば、基板処理装置１は工程チャンバー１００、基板支持ユニット２００、ガス供給ユニット３００、プラズマソース４００、及びバッフル５００を有する。

工程チャンバー１００は処理室１２０とプラズマ発生室１４０とを有する。処理室１２０はプラズマによって基板１０が処理される空間を提供する。プラズマ発生室１４０は工程ガスからプラズマを発生させる空間を提供する。

処理室１２０は内部に上部が開放された空間を有する。処理室１２０は、略円筒状で提供される。処理室１２０の側壁には基板流入口（図示せず）が形成される。基板１０は基板流入口を通じて処理室１２０の内部を出入りする。基板流入口（図示せず）はドア（図示せず）のような開閉部材によって開閉される。処理室１２０の底面には排気ホール１２２が形成される。排気ホール１２２には排気ライン１２４が連結される。排気ライン１２４にはポンプ１２６が設置される。ポンプ１２６は処理室１２０内の圧力を工程圧力に調節する。処理室１２０内の残留ガス及び反応副産物は排気ライン１２４を通じて処理室１２０の外部へ排出される。

プラズマ発生室１４０は処理室１２０の外部に位置する。一例によれば、プラズマ発生室１４０は処理室１２０の上部に位置され、処理室１２０に結合される。プラズマ発生室１４０は放電室１４２と拡散室１４４とを有する。放電室１４２と拡散室１４４とは上下方向に順次的に提供される。放電室１４２は中空の円筒状を有する。上部から見る時、放電室１４２内の空間は処理室１２０内の空間よりも狭く提供される。放電室１４２内でガスからプラズマが発生される。拡散室１４４内の空間は下に行くほど、漸進的に広くなる部分を有する。拡散室１４４の下端は処理室１２０の上端と結合され、これらの間には外部との密閉のためにシーリング部材（図示せず）が提供される。

工程チャンバー１００は導電性材質で提供される。工程チャンバー１００は接地ライン１２３を通じて接地される。

基板支持ユニット２００は工程チャンバー１００内で基板１０を支持する。基板支持ユニット２００は支持板２２０と支持軸２４０とを有する。

支持板２２０は処理室１２０内に位置され、円板状に提供される。支持板２２０は支持軸２４０によって支持される。基板１０は支持板２２０の上面に置かれる。支持板２２０の内部には電極（図示せず）が提供され、基板１０は静電気力又は機具的クランプによって支持板２２０に支持される。

ガス供給ユニット３００はバッフル５００の上部にガスを供給する。ガス供給ユニット３００は放電室１４２の上部に提供される。ガス供給ユニット３００は１つ又は複数個が提供される。ガス供給ユニット３００はガス供給ライン３２０、ガス格納部３４０、及びガスポート３６０を有する。

ガス供給ライン３２０はガスポート３６０に連結される。ガスポート３６０は放電室１４２の上部に結合される。ガスポート３６０を通じて供給されたガスは放電室１４２へ流入され、放電室１４２でプラズマに励起される。

プラズマソース４００は放電室１４２でガス供給ユニット３００によって供給されたガスからプラズマを発生させる。一例によれば、プラズマソース４００は誘導結合型プラズマソースであってもよい。プラズマソース４００はアンテナ４２０と電源４４０とを有する。

アンテナ４２０は放電室１４２の外部に提供され、放電室１４２の側面を複数回囲むように提供される。アンテナ４２０の一端は電源４４０に連結され、他端は接地される。

電源４４０はアンテナ４２０に電力を印加する。一例によれば、電源４４０はアンテナ４２０に高周波電力を印加する。

図３は図２のバッフル５００を上部から見た図面である。図２及び図３を参考すれば、バッフル５００は基板支持ユニット２００の上部に位置する。例えば、バッフル５００は拡散室１４４の下端に提供される。プラズマは噴射ホール５３０を通じて拡散室１４４から処理室１２０内に供給される。バッフル５００は拡散室１４４の下端の内側直径よりも大きい直径で提供される。バッフル５００は接地される。一例によれば、バッフル５００はチャンバー１００に接触されるように提供されて、チャンバー１００を通じて接地される。選択的に、バッフル５００は別の接地ラインに直接連結されてもよい。バッフル５００は上部から見る時、円形状に提供される。バッフル５００は傾斜領域５１０及び凸領域５２０を含む。

傾斜領域５１０はバッフル５００の縁領域に形成される。傾斜領域５１０は外側面に行くほど、上面の高さが高くなるように傾く。傾斜領域５１０の傾斜は直線に提供される。したがって、バッフル５００の半径方向に沿って流れるプラズマ又はガスの流れの方向が急激に変わることを緩和させることによってプラズマ又はガスの流れに渦流が発生されるのを抑制して最小化することができる。

凸領域５２０はバッフル５００の中央領域に形成される。凸領域５２０はその上面が膨らんでいるように提供される。凸領域５２０は１つに提供される。凸領域５２０は傾斜領域５１０の内側端から延長されて提供される。凸領域５２０はその厚さが中心部に行くほど、厚く提供される。したがって、プラズマ及びガスが曲面に沿って流れることによって流動の流れを円滑にする。また、バッフル５００の上面の面積が増加することによってプラズマ等からバッフル５００の上面に伝達される熱がより広く分配される。したがって、バッフル５００の上下面の温度差が小さくなるので、温度差による熱変形を抑制することができる。

バッフル５００にはその上端から下端まで延長される複数個の噴射ホール５３０が形成される。噴射ホール５３０はバッフル５００の各領域に略同一の密度に、そして同一の直径に形成される。選択的に噴射ホール５３０はバッフル５００の領域にしたがって異なる直径に形成されてもよい。噴射ホール５３０は傾斜ホール５３１を含む。傾斜ホール５３１は傾斜領域５１０に形成される。傾斜ホール５３１は下に行くほど、バッフル５００の外側面に向かうように傾くように提供される。傾斜領域５１０に傾斜ホール５３１が形成されることによって、流動の流れによってバッフル５００の縁に集中するパーティクルが傾斜ホール５３１によって基板の側面へ排出されることになるため、基板上にパーティクルが流れ込むのを防止できる。

図４は図２の傾斜ホール５３１の他の実施形態を示した図面である。図４を参照すれば、傾斜ホール５３１はその上端面積がその下端面積より広く提供される。したがって、傾斜ホール５３１の上端面積と下端面積とが同様に提供される場合に比べて効率的にパーティクルを基板の外側面へ排出させることができる。

図５は図２のバッフル５００の他の実施形態を示した断面図である。図５を参照すれば、凸領域５３０はその厚さが全体的に均一に提供される。バッフル５００はその他の構造、構成、及び効果は図２のバッフル５００と類似である。

図６は図２のバッフル５００のその他の実施形態を上部から見た図面である。図７は図６のバッフル５００をＡ−Ａ’線に沿って切断した断面を示した断面図である。図６及び図７を参照すれば、凸領域５２０は複数個が提供される。各々の凸領域５２０には噴射ホール５３０が上下方向に貫通されて形成される。凸領域５２０は第１凸領域５２２及び第２凸領域５２４を含む。

第１凸領域５２２は上部から見る時、リング状に提供される。凸領域５２０は直径が互いに異なる複数個の同心円を有するように提供される。

第２凸領域５２４は第１凸領域の中心部に位置され、上部から見る時、円形状に提供される。

バッフル５００はその上面の凸領域５２０の間の領域及び凸領域５２０と傾斜領域５１０との間の領域に下部がブロッキングされたスリット（Ｓｌｉｔ）５４０が形成される。この場合、凸領域５２０の曲面に沿って形成されるプラズマ又はガスの流動によってパーティクルがスリットに集まるようになることによって、さらに効率的にパーティクルが基板上に流れ込むのを防止することができる。

図８は図２のバッフル５００のその他の実施形態を上部から見た図面である。図９は図８のバッフル５００をＢ−Ｂ’線に沿って切断した断面を示した断面図である。図８及び図９を参照すれば、凸領域５２０は上部から見る時、複数個が組み合わされて格子状をなす。バッフル５００はその他の構造、構成及び効果が図６のバッフル５００と類似である。

１ 基板処理装置、
１０ 基板、
１００ 工程チャンバー、
２００ 基板支持ユニット、
３００ ガス供給ユニット、
４００ プラズマソース、
５００ バッフル、
５１０ 傾斜領域、
５２０ 凸領域、
５３０ 噴射ホール、
５３１ 傾斜ホール、
５４０ スリット。

Claims (30)

1. 工程チャンバーと、
   前記工程チャンバー内で基板を支持するように提供された基板支持ユニットと、
   前記基板支持ユニットの上部に位置し、複数個の噴射ホールが形成されたバッフルと、
   前記バッフルの上部にガスを供給するガス供給ユニットと、を含み、
   前記バッフルは、その縁領域に形成されて、外側面に行くほど、上面側に高さが高くなるように傾いた傾斜領域を含む基板処理装置。
2. 前記傾斜領域には、前記バッフルの下面側に行くほど、前記バッフルの外側面に向かうように傾いた傾斜ホールが形成される請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記バッフルは、その中央領域に形成され、当該バッフルの上面が膨らんでいるように形成された凸領域をさらに含む請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記傾斜領域の傾斜は、直線形状に形成される請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
5. １つの前記凸領域が形成される請求項３に記載の基板処理装置。
6. 前記凸領域は、前記傾斜領域の内側端から延長して形成された請求項５に記載の基板処理装置。
7. 前記凸領域は、その厚さが全体的に均一に形成される請求項３に記載の基板処理装置。
8. 複数個の前記凸領域が形成される請求項３に記載の基板処理装置。
9. 前記凸領域は、上部から見る時、同心を有するリング状に形成される第１凸領域を含む請求項８に記載の基板処理装置。
10. 前記凸領域は、前記第１凸領域の中心部に位置され、上部から見る時、円形に形成された第２凸領域をさらに含む請求項９に記載の基板処理装置。
11. 前記凸領域は、上部から見る時、複数個が組み合わされて格子状をなす請求項８に記載の基板処理装置。
12. 各々の前記凸領域には、前記噴射ホールが上下方向に貫通して形成された請求項８〜１１のいずれか１項に記載の基板処理装置。
13. 前記バッフルには、その上面の前記凸領域の間の領域に、下部がブロッキングされたスリットが形成された請求項８〜１２のいずれか１項に記載の基板処理装置。
14. 前記バッフルは、その上面の前記凸領域と前記傾斜領域との間の領域に、前記スリットが形成された請求項１３に記載の基板処理装置。
15. 前記傾斜ホールは、その上端面積がその下端面積よりも大きく形成される請求項２に記載の基板処理装置。
16. 複数個の噴射ホールが形成されたバッフルにおいて、その縁領域に形成されて、外側面に行くほど、上面側に高さが高くなるように傾いた傾斜領域を含むバッフル。
17. 前記傾斜領域には、当該バッフルの下面側に行くほど、当該バッフルの外側面に向かうように傾いた傾斜ホールが形成される請求項１６に記載のバッフル。
18. その中央領域に形成され、その上面が膨らんでいるように形成された凸領域をさらに含む請求項１６または請求項１７に記載のバッフル。
19. 前記傾斜領域の傾斜は、直線形状に形成される請求項１６〜１８のいずれか１項に記載のバッフル。
20. １つの前記凸領域が形成される請求項１８に記載のバッフル。
21. 前記凸領域は、前記傾斜領域の内側端から延長して形成された請求項２０に記載のバッフル。
22. 前記凸領域は、その厚さが全体的に均一に形成される請求項１８に記載のバッフル。
23. 複数個の前記凸領域が形成される請求項１８に記載のバッフル。
24. 前記凸領域は、上部から見る時、同心を有するリング状に形成される第１凸領域を含む請求項２３に記載のバッフル。
25. 前記凸領域は、前記第１凸領域の中心部に位置され、上部から見る時、円形に形成された第２凸領域をさらに含む請求項２４に記載のバッフル。
26. 前記凸領域は、上部から見る時、複数個が組み合わされて格子状をなす請求項２３に記載のバッフル。
27. 各々の前記凸領域には、前記噴射ホールが上下方向に貫通して形成された請求項２３〜２６のいずれか１項に記載のバッフル。
28. その上面の前記凸領域の間の領域に、下部がブロッキングされたスリットが形成された請求項２３〜２７のいずれか１項に記載のバッフル。
29. その上面の前記凸領域と前記傾斜領域との間の領域に、前記スリットが形成された請求項２８に記載のバッフル。
30. 前記傾斜ホールは、その上端面積がその下端面積よりも大きく形成される請求項１７に記載のバッフル。