JP4879957B2 - センシングユニットを有する基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、センシングユニット及びこれを有する基板処理装置に関するもので、より詳細には、弾性部材を用いたセンシングユニット及びこれを有する基板処理装置に関するものである。

半導体基盤のデバイス、例えば、集積回路または平板ディスプレイ製造において、各材料層は、交互に基板の表面上に蒸着されるか、基板の表面からエッチングされる。この製造工程中に、多様な材料層、例えば、ボロホスホシリケイトガラス（ｂｏｒｏｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ：ＢＰＳＧ）、ポリシリコン、金属などが基板上に蒸着される。蒸着された各層は、フォトレジスト処理などの周知技術によってパターン化されることもある。その後、蒸着された層の各部分は、多様なフィーチャー、例えば、相互接続線、ビア、トレンチなどを形成するようにエッチングされる。

通常の技術者が理解できるように、エッチング処理などの半導体工程において、処理チャンバー内の多数のパラメーターは、良質の結果を得るためにタイトに制御されるべきであり、このようなパラメーターの一つが温度である。プラズマ処理システムにおいて、エッチングの品質（及びその結果としての半導体基盤デバイスの性能）は、構成要素の温度変動に非常に敏感であるので、正確な制御が要求される。さらに、フィーチャーの大きさが継続的に小さくなることで、半導体デバイスの正確かつ一貫した製造を提供するために、一層良好な温度制御を有するプラズマ処理装置を提供する必要性が益々増加しつつある。

プラズマ処理装置のチャンバー内には、基板が置かれる支持プレート及び支持プレートの上部にソースガスを供給するシャワーヘッドが提供される。シャワーヘッドは、支持プレートと対向する噴射板を有し、噴射板は、支持プレートの上部にソースガスを噴射する。

噴射板が動作中にプラズマに露出され、プラズマが熱エネルギーを放出するので、噴射板の温度は上昇する。したがって、プラズマ処理装置の温度を制御するためには、噴射板の温度を制御する必要があり、このためには噴射板の温度を正確に測定する必要がある。
特開２００４−３１１９３４

本発明は、上述した問題点を解決するためのもので、その目的は、噴射板の温度を正確に測定できるセンシングユニット及びこれを有する基板処理装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、チャンバー内の温度を正確に制御できるセンシングユニット及びこれを有する基板処理装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、下記の詳細な説明及び添付された図面を通して一層明確になるだろう。

本発明によると、基板処理装置は、基板に対する工程が行われる工程空間を提供するチャンバーと；前記チャンバーの内部に提供され、前記基板が置かれる支持プレートと；前記支持プレートの上部に提供され、下部が開放された本体と、前記本体の下部に連結されて前記支持プレートの上部にソースガスを供給する噴射板とを有するシャワーヘッドと；前記噴射板の上部面に一端が接触するセンサーと、前記センサーに対して前記噴射板に向かう方向に弾性力を提供する弾性部材とを有するセンシングユニットと；を含む。

前記シャワーヘッドは、前記本体の内部及び前記噴射板の上部に提供された固定板をさらに有し、前記センシングユニットは、前記センサーが実装されたハウジングと；前記ハウジングを前記固定板上に設置する締結具と；をさらに含み、前記弾性部材は、前記ハウジングに対して弾性力を提供することができる。

前記ハウジングは、前記締結具が貫通される締結ホールを有し、前記弾性部材の一端は前記締結ホールの加圧面と接触し、前記弾性部材の他端は、前記締結ホールより大きい直径を有する前記締結具のヘッドに連結される。

前記ハウジングは、前記センサーの周りに配置され、前記締結具が貫通される締結ホールを有するフランジ部を有し、前記固定板は、前記フランジ部が定着される定着面を有し、前記センシングユニットは、前記フランジ部と前記定着面との間に提供されて気密を維持するシーリングパッドをさらに含むことができる。

前記固定板は、前記定着面の内側に前記定着面より低く位置するシーリング面をさらに有し、前記センシングユニットは、前記シーリングパッドと前記シーリング面との間に提供されて気密を維持するシーリング部材をさらに含むことができる。

前記固定板は、前記支持プレートと一緒に前記シャワーヘッドから供給された前記ソースガスを用いてプラズマを生成する上部電極である。

前記シャワーヘッドは、前記固定板と前記噴射板との間に提供される拡散板と；前記拡散板と前記噴射板との間に提供されて前記噴射板の温度を調節する冷却板と；をさらに含むことができる。

本発明によると、センシングユニットは、測定対象物の測定面に一端が接触するセンサーと；前記センサーに対して前記測定面に向かう方向に弾性力を提供する弾性部材と；を有する。

前記センシングユニットは、前記センサーが実装されたハウジングと；前記ハウジングを前記測定面に隣接するように配置された固定部材上に設置する締結具と；をさらに含み、前記弾性部材は、前記ハウジングに対して弾性力を提供することができる。

本発明によると、センサーを測定対象物の測定面に密着させることができ、良好な接触状態を常に維持することができる。したがって、測定対象物の測定値の信頼度を高めることができ、これを通して正確な制御が可能である。

以下、本発明の好適な各実施例を添付された図１及び図２に基づいて一層詳細に説明する。本発明の各実施例は多様な形態に変形可能であり、本発明の範囲は、下記で説明する各実施例に限定されるものとして解析されてはならない。本実施例は、当該発明の属する技術分野で通常の知識を有する者に本発明を一層詳細に説明するために提供されるものである。したがって、図面には、より明確な説明を強調するために、各要素の形状が誇張されて図示される。

以下では、プラズマを用いる工程を例に挙げて説明するが、本発明の技術的思想及び範囲がこれに限定されることはなく、本発明は、チャンバー内の温度測定を要する多様な半導体製造装置に応用可能である。

図１は、本発明に係る基板処理装置１を概略的に示した図である。

基板処理装置１は、チャンバー１０、支持プレート２０、昇降部材３０、シャワーヘッド５０及び排気ユニット６０を含む。チャンバー１０は、基板１２に対する工程が行われる工程空間を提供し、工程空間は外部から閉鎖される。排気ユニット６０は、工程進行時にチャンバー１０内部のガスを排出し、チャンバー１０の内部を真空状態にする。支持プレート２０はチャンバー１０の下部に提供され、工程進行時に、基板１２は、支持プレート２０の上部に置かれ、プラズマによってエッチングされる。支持プレート２０は、静電チャック（ＥＳＣ）でもある。支持プレート２０の縁部には複数の昇降部材３０が配置され、各昇降部材３０は、支持プレート２０の上部に置かれた基板１２の縁部を支持した状態で基板１２を昇降する。

シャワーヘッド５０は、支持プレート２０の上部に配置され、支持プレート２０の上部にソースガスを供給し、支持プレート２０と一緒に供給されたソースガスからプラズマを生成する。シャワーヘッド５０は、本体５２及び本体５２の下部に連結された噴射板５４を含む。本体５２は、下部が開放された形状を有し、噴射板５４は、本体５２の開放された下部に結合される。本体５２は、支持軸５２ａによって支持プレート２０の上部に設置される。

シャワーヘッド５０は、冷却板５５、拡散板５７及び上部電極５９をさらに含む。冷却板５５は、噴射板５４の上部面に結合され、冷媒通路５５ｂに流れる冷媒を用いて噴射板５４の温度を調節する。拡散板５７は、冷却板５５の上部に提供され、外部から供給されたソースガスを噴射板５４に向かって拡散させる。上部電極５９は、拡散板５７の上部に提供され、別途の高周波発生器に連結される。上部電極５９は、接地された支持プレート２０と一緒に支持プレート２０の上部に電界を形成することができ、支持プレート２０の上部に供給されたソースガスからプラズマを生成することができる。一方、ソースガスは、外部から本体５２の内部に供給され、上部電極５９の貫通ホール５９ａ、拡散板５７の拡散ホール５７ａ、冷却板５５の貫通ホール５５ａ及び噴射板５４の噴射ホール５４ａを通して支持プレート２０の上部に供給される。一方、上部電極５９上にはセンシングユニット７０が設置される。

図２は、図１のセンシングユニット７０を示した拡大図である。

センシングユニット７０は、ハウジング７２、センサー７４及び締結具７８を含む。センサー７４は、ハウジング７２の内部に実装され、下端は噴射板５４の上部面に接触し、上端はワイヤー７４ａによって別途の制御器（図示せず）に連結される。センサー７４は、噴射板５４の温度を感知し、制御器は、センサー７４の感知結果によって噴射板５４の温度を制御する。センサー７４は、広い温度範囲で安定的な出力を提供し、小幅の温度範囲で正確に温度を測定できる測温抵抗体（Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：ＲＴＤ）センサーを含む。測温抵抗体は、金属導体の電気抵抗が温度変化によって変わる現象を活用する。

ハウジング７２は、センサー７４の周りに配置されるフランジ部７２ａを含み、フランジ部７２ａ上には複数の締結ホール７２ｂが形成される。締結具７８は、締結ホール７２ｂを貫通して上部電極５９に固定され、締結ホール７２ｂより大きい直径を有する締結具７８は、フランジ部７２ａの外側に突出される。締結具７８は、フランジ部７２ａを上部電極５９上に固定設置し、フランジ部７２ａは、締結具７８に沿って昇降可能である。センサー７４の下端と同様に、ハウジング７４の下端は噴射板５４の上部面に接触する。センサー７４は、ハウジング７２に実装された状態でハウジング７２によって噴射板５４の上部面に接触する。

締結具７８上には弾性部材７９が設置される。弾性部材７９の一端は上部電極５９の上部面と平行な締結ホール７２ｂの加圧面と接触し、弾性部材７９の他端は締結具７８のヘッドに接触する。弾性部材７９は、圧縮スプリングであり、加圧面に対して下方に弾性力(Ｆ)を提供する。したがって、ハウジング７２の下端は、噴射板５４の上部面に接触した状態を常に維持することができ、これと同様に、センサー７４の下端も、噴射板５４の上部面に接触した状態を常に維持することができる。

上部電極５９は、フランジ部７２ａと対向する定着面５９ｂを有し、定着面５９ｂとフランジ部７２ａとの間には、気密維持のためのシーリングパッド７６が提供される。定着面５９ｂの内側には、定着面５９ｂより低く位置したシーリング面５９ｃが提供され、シーリング面５９ｃとシーリングパッド７６との間にも気密維持のためのＯリング７７が提供される。

上述したように、弾性部材７９の弾性力を用いてセンサー７４を測定しようとする噴射板５４の上部面に密着させることができ、接触状態を常に維持することができる。したがって、噴射板５４の温度を正確に測定することができ、チャンバー１０内の温度を正確に制御することができる。

本発明を好適な各実施例に基づいて詳細に説明したが、これと異なる形態の実施例も可能である。したがって、特許請求の範囲の技術的思想と範囲は、好適な各実施例に限定されるものでない。

本発明に係る基板処理装置を概略的に示した図である。 図１のセンシングユニットを示した拡大図である。

符号の説明

１ 基板処理装置
１０ チャンバー
２０ 支持プレート
３０ 昇降部材
５０ シャワーヘッド
６０ 排気ユニット
７０ センシングユニット
７２ ハウジング
７４ センサー
７６ シーリングパッド
７７ Ｏリング
７８ 締結具
７９ 弾性部材

Claims (5)

1. 基板に対する工程が行われる工程空間を提供するチャンバーと；
   前記チャンバーの内部に提供され、前記基板が置かれる支持プレートと；
   前記支持プレートの上部に提供される下部が開放された本体と、前記本体の下部に連結されて前記支持プレートの上部にソースガスを供給する噴射板と、前記噴射板の上部に提供され前記支持プレートとともに前記シャワーヘッドから供給された前記ソースガスを用いてプラズマを生成する上部電極とを有するシャワーヘッドと；
   前記噴射板の上部面に一端が接触するセンサーと、前記センサーが実装されたハウジングと、前記ハウジングを前記上部電極上に設置する締結具と、前記ハウジングに対して前記噴射板に向かう方向に弾性力を提供する弾性部材と、前記ハウジングと前記上部電極との間に提供されて気密を維持するシーリングパッドとを有するセンシングユニットと；
   を含むことを特徴とする基板処理装置。
2. 前記ハウジングは、前記締結具が貫通される締結ホールを有し、
   前記弾性部材の一端は前記締結ホールの加圧面と接触し、前記弾性部材の他端は、前記締結ホールより大きい直径を有する前記締結具のヘッドに連結されることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記ハウジングは、前記センサーの周りに配置され、前記締結具が貫通される締結ホールを有するフランジ部を有し、
   前記上部電極は、前記フランジ部が定着される定着面を有し、
   前記シーリングパッドは、前記フランジ部と前記定着面との間に提供されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記上部電極は、前記定着面の内側に前記定着面より低く位置するシーリング面をさらに有し、
   前記センシングユニットは、前記シーリングパッドと前記シーリング面との間に提供されて気密を維持するシーリング部材をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
5. 前記シャワーヘッドは、
   前記上部電極と前記噴射板との間に提供される拡散板と；
   前記拡散板と前記噴射板との間に提供されて前記噴射板の温度を調節する冷却板と；をさらに含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の基板処理装置。