KR100330295B1 - 가스확산기판조립체와무선주파수전극 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 장치는 확산기 판상의 원치 않는 텅스텐(또는 다른 물질) 증착을 방지하기 위해서 CVD 처리중에 확산기 판(14)의 온도를 정확하게 제어하기 위한 일체형 히트 파이프(20)를 가지는 가스 확산기 판(14)을 포함한다. 또한 상기 장치는 확산기 판(14)이 RF 전극으로서 작용하는 RF 플라즈마 세정 장치로서 유용하고, 또한 장치는 RF 전원에 커넥터(89)를 가진다. 추가로, 히트 파이프 냉각 가스 확산기 판(14)와 RF 전극을 조합해서 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)에 양호하게 사용할 수 있다.

Description

가스 확산기 판 조립체와 무선주파수 전극{Gas diffuser plate assembly and RF electrode}
발명의 분야
본 발명은 화학 기상 증착(CVD) 처리와 CVD 반응기의 RF 플라즈마 세정에 사용하기 위한 장치에 관한 것이다.
발명의 배경
CVD 처리 공정, 특히 텅스텐 CVD 분야에서는, 반응 가스의 분산을 위해서 증착될 웨이퍼 위에 배치되어 있는 천공된 가스 확산기 판을 사용하는 것이 통상적이다. 그러나, 이런 장치가 사용될 때, 가스 확산기 판 자체 및 반응 챔버 내의 다른 표면상에 원하지 않은 텅스텐(또는 다른 물질)의 증착이 발생되는 문제점이 있다. 증착된 재료의 입자는 연속 CVD 처리중에 확산기 판으로부터 웨이퍼상으로 떨어질 수 있어서, 최종 제품에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서, 상기 증착물로부터 확산기 판을 세정하는 것이 반드시 필요하다. 이것을 성취하기 위한 한 방법은 확산기판의 온도를 정밀하게 제어하여 원치 않는 증착의 발생을 방지하는 것이다. 그러나, 예방조치를 취함에도 불구하고, 통상적으로 웨이퍼 플래턴(wafer platen)(가열된 서셉터)을 포함하는, CVD 반응기의 다른 표면상에서 원치 않는 증착이 발생하기 때문에, CVD 반응기의 RF 플라즈마 세정 작업이 빈번하게 수행되어야만 한다. 이것을 성취하기 위해서, RF 전극으로서 가스 확산기 판을 사용하는 것이 공지되어 있다.
종래 기술에서 확산기 판 내의 용접된 채널 또는 금속관을 통해서 확산기 판을 냉각하기 위해 공기 또는 액체를 공급함으로써 가스 확산기 판의 온도를 제어하는 것이 공지되어 있다. 선택적으로, 확산기 판이 위치되는 공기 또는 액체로 냉각된 표면을 통해 간접적으로 열이 흡수될 수 있다. 어떤 경우든, 온도 제어에 의해서 가스 확산기 판에서의 원치 않는 증착을 방지하는데는 몇 가지 어려움이 있는데, 이들은 다음과 같다.
1) 웨이퍼로부터 가스 확산기 판으로의 고속의 방사 에너지 유동.
2) 가스 확산기 판을 통해 가스 유동 패턴을 교란하지 않고 온도 제어를 달성하는 것.
3) 튜브 또는 용접된 채널 내에서 냉각 유체를 반응기 처리 챔버의 내부로 도입하지 않고 온도 제어를 달성하는 것.
4) 가스 확산기 판의 조화 있는 냉각을 달성하는 것.
5) 가스 확산기 판 온도를 허용가능한 한계치 내에서 제어하도록 충분한 냉각 속도를 달성하는 것.
GB-A-2219311에는 가스 입구와, 처리 가스의 입구에 대해 바디의 반대쪽에 배치되어 있는 반도체 웨이퍼상으로의 배출구가 공지되어 있다. 가스 입구와 배출구 아래의 바디의 하부 영역에는 냉각 채널이 제공되어 있다. 따라서, 이 출원은 바로 위에서 언급한 종래 기술의 한 예에 불과하다. 더욱이, 미국 특허제4,743,570호, 제5,232,508호, 제5,000,113호가 이런 예에 속한다.
상기에서 설명된 바와 같이, 가스 확산기 판이 RF 플라즈마 세정을 위한 RF전극으로서 사용되면, 확산기 판상의 냉각 튜브는 RF 도체로서 사용되고 반응기의 레스트(rest)로부터 전기적으로 절연되어야만 한다. 선택적으로, 절연된 전력 탭은 반응기 챔버의 벽을 관통하여 절연된 가스 확산기 판에 부착된다. 후자의 경우에, 냉각 튜브는 반응기의 레스트로부터 전기적으로 절연되어야만 한다. 가열된 웨이퍼 서셉터와 가스 확산기 판 자체를 RF 세정하기 위해 RF 전력을 온도 제어된 가스 확 산기 판에 도입하는데는 몇 가지 어려움이 있다. 이들은 다음과 같은 것을 포함한 다.
1) 가스 확산기 판상의 RF 전력으로부터 반응기의 레스트를 절연하는 것.
2) 온도 제어 시스템에 영향을 주지 않고 가스 확산기 판상에 전력을 균일하게 분포시키도록 RF 전력 입력부를 위치설정하는 것.
3) 입력부 내의 전기 저항에 의한 큰 RF 전력 손실 없이 RF 전력 입력부를 제공하는 것.
본 발명은 가스 확산기 판 온도 제어 및 RF 플라즈마 세정 장치에 대해서 상술한 다양한 결점을 극복하도록 설계되어 있다.
발명의 요지
본 발명의 한 양태에 따른 가스 확산기 판 조립체는 화학 기상 증착(CVD) 처리에 사용하기 위한 가스 확산기 판을 포함하고, 상기 조립체는 CVD 처리중에 확산기 판의 온도를 제어하기 위해서 가스 확산기 판에 장착된 직립 히트 파이프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 양태에 따른 CVD 반응기를 RF 플라즈마 세정하기 위한 장치는 가스 확산기 판 형태의 RF 전극과, 전극에 장착된 직립 튜브 형태의 RF 입력선(input lead)과, RF 전원에 입력선을 연결하기 위한 수단을 포함한다.
이들 양태들은 가스 확산기 판 조립체와 CVD 반응기를 RF 플라즈마 세정하기 위한 장치의 조합 형태로 화학 기상 증착(CVD) 처리에 사용하기 위한 장치를 제공하도록 조합될 수 있고, 상기 장치는 CVD 처리에 사용되며 RF 전극으로서 작용하는 가스 확산기 판과, CVD 처리중에 확산기 판의 온도를 제어하기 위해 가스 확산기 판에 장착되며 RF 전극에 장착되는 RF 입력선으로서도 작용하는 히트 파이프와, RF 입력선을 RF 전원에 연결하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명의 가장 넓은 양태에 있어서, 본 발명은 개량된 가스 확산기 판 조립체에 관한 것이다. 또한, 조립체는 가스 확산기 판(RF 전극)에 장착된 직립 튜브(RF 입력부)의 형태의 RF 플라즈마 세정 장치로서 사용가능하다.
본 발명은 가스 확산기 판을 냉각하고 RF 플라즈마 세정을 하는 종래의 장치보다 다수의 장점을 가진다. 특히, 본 발명의 장치를 이용하면, 가스 확산기 판의 냉각은 거의 균일하고 냉각 유체는 전혀 처리 챔버 내로 도입되지 않기 때문에, 반응기 내의 누설의 위험을 피할 수 있다. 추가로, 확산기 판을 통한 가스 유동 교란은 최소화하고, 히트 파이프의 직접 액체 냉각를 통해 냉각 효율은 최적으로 된다. 또한, 직립 튜브를 RF 입력부로서 사용하면 RF 입력 저항이 최소화되고, 단일 입력부로 인해 전기 절연이 보다 용이해진다.
상술한 장점은 본 발명의 개량된 가스 확산기 판 조립체와 RF 전극을 사용하여 성취된다. 한 실시예에서는, 개량된 조립체는 CVD 처리에 사용하기에 적합한 가스 확산기 판과 CVD 처리중에 확산기 판의 온도를 제어하기 위해 확산기 판에 장착되는 히트 파이프를 포함한다. 양호한 실시예에서, 히트 파이프/RF 입렵부는 가스 확산기 판에 일체로 장착되며, 상기 조립체는 반응기의 내부와 가스 분배기 성분을 RF 플라즈마 세정하는 중에 초과 플라즈마의 형성을 방지하기 위해 히트 파이프의 적어도 일부분을 에워싸는 절연체 튜브를 부가로 포함한다. 일반적으로, 히트 파이프는 가스 확산기 판의 상부면(즉, 웨이퍼 서셉터에 대향하는 표면)에 수직하게 상향으로 연장되고, 확산기 판의 축과 동축이 된다.
종래 기술에 공지된 바와 같이, 가스 확산기 판은 가스 확산 홀 패턴으로 천공된다. 본 발명의 조립체에서, 직립 히트 파이프는 절연체 튜브를 지지하기 위해 가스 확산기 판의 상부면에 인접하고 평행한 원주방향의 숄더 플랜지를 포함한다. 이러한 배치는 가스 확산 홀 패턴이 숄더 플랜지를 지나서 연장되도록 허용하여, 가스 유동 교란을 최소화한다. 양호한 실시예에서, 개량된 가스 확산기 판 조립체는 CVD 처리 장치 내의 가스 분배기 커버를 통과할 때 히트 파이프를 밀봉하기 위한 밀봉 부재를 부가로 포함한다. 그 외에, 상기 조립체는 반응 챔버의 외부에서 히트 파이프의 일부분의 둘레에 끼워진 비전기 도전성 냉각 자켓을 포함한다. 냉각 자켓은 히트 파이프로부터 열을 제거하도록 냉각유체가 유동하는 입구 포트와 출구 포트를 구비한다. 마지막으로, CVD 처리중에 초과의 방사성 에너지 열 이득(excessive radiant energy heat gain)을 방지하기 위해서 매우 정교하게 폴리싱 마무리된 가스 확산기 판의 하부면(즉, 장착된 히트 파이프에 대향하는 표면)을 제공하는 것이 바람직하다. 이것은 가스 확산기 판의 온도를 보다 정밀하게 제어할 수 있도록 한다.
다른 변경 실시예에서, 본 발명의 장치는 CVD 반응기의 RF 플라즈마 세정에 사용된다. 이 실시예에서, 가스 확산기 판은 RF 전극으로서 작용하고, 직립 튜브(히트 파이프 튜브)는 전극에 장착된 RF 입력선으로서 작용한다. 추가로, 상기 장치는 입력선을 RF 전원에 연결하기 위한 수단을 포함한다. 양호한 실시예에서는, RF 플라즈마 세정 장치는 RF 플라즈마 세정 중에 초과 RF 플라즈마 형성을 방지하고 입력선과 CVD 반응 챔버 하우징 사이의 전기적 쇼팅(electrical shorting)을 방지하기 위해서, RF 입력선의 적어도 일부분을 에워싸는 하나 이상의 절연체 튜브를 부가로 포함한다. 더욱이, RF 플라즈마 세정 장치는 CVD 반응 챔버의 하우징에 RF 전극을 장착하기 위한 수단을 포함한다. 장착 수단은 양호하게는, 반응 챔버 하우징으로부터 전극을 절연하기 위한 석영 링을 포함하고, 하우징으로부터 전극을 추가로 절연하기 위해 다중 쌍의 상호 잠금식 세라믹 절연체를 부가로 포함한다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 개량된 가스 확산기 판 조립체와 CVD 반응기를 RF 플라즈마 세정하기 위한 장치의 조합을 포함한다. 이 실시예는 화학 기상 증착에 사용하기에 적합하고 또한 RF 플라즈마 세정을 위한 RF 전극으로서 작용하는 가스 확산기 판을 포함한다. 히트 파이프는 CVD 처리중에 확산기 판의 온도를 제어하기 위해 가스 확산기 판에 장착되고, 또한 파이프는 RF 전극에 장착된 RF 입력선으로서 작용한다. 상기 장치는 RF 전원에 RF 입력선을 연결하기 위한 수단을 부가로 포함한다. 본 발명의 실시예는 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)에서 사용될 수 있다.
첨부 도면과 함께 취해진 본 발명의 상세한 설명으로부터 본 발명의 상기 및 다른 특징 및 장점은 본 기술분야의 기술자에게는 명백해질 것이다.
도면의 간단한 설명
제 1 도는 본 발명의 장치가 장착되어 있는 것을 도시하는 CVD 반응 챔버의 일부분의 단면도.
발명의 상세한 설명
제 1 도를 참조하면, 진공 반응 챔버를 형성하고, 본 발명의 장치(12)에 장착되는 CVD 처리 챔버 하우징(10)의 일부분을 파단하여 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 장치(12)는 본원에 개시된 각 실시예에 대한 본 발명의 모든 양태를 포함한다. 본 기술분야의 기술자라면, 개시될 임의의 양태가 본 발명의 하나 이상의 실시예에 속한다는 것을 이해할 것이다.
제 1 실시예에서, 가스 확산기 판(14)에는 히트 파이프 스템(16)이 장착된다. 적합하게, 히트 파이프 스템(16)은 전도 효율을 증가시키기 위해 가스 확산기 판(14)과 동심으로 기계가공되어 가스 확산기 판의 상부면(18)과 일체로 형성된다. 히트 파이프(20)는 스템(16)과, 히트 파이프의 소망의 전체 길이를 얻기 위해서 스템에 용접된 추가 길이의 튜브(22)를 포함한다. 용접부는 도면부호 24로 표시된다. 적합하게, 확산기 판(14), 일체형 히트 파이프 스템(16) 및 히트 파이프 튜브(22)는 6061 T6 알루미늄과 같은 고전도성 재료로 만들어진다. 그러나, 본 기술분야의기술자라면, 니켈 200과 같은, 다른 고전도성 재료가 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
가스 확산기 판(14)은 CVD 처리중에 반응제 가스를 균일하게 분배하기 위해서 가스 확산 홀 패턴(26)으로 천공된다. 제 1 도에 도시된 바와 같이, 직립 히트 파이프 스템(16)에는 가스 확산기 판(14)에 평행하게 인접한 원주방향의 숄더 플랜지(28)가 제공된다. 플랜지(28)는 확산기 판의 상부면(18) 위에 이격되어 있고, 가스 확산 홀 패턴을 숄더 플랜지를 지나서 연장하도록 하여 가스 유동 교란을 최소화한다. 적합하게, 가스 확산기 판(14)의 하부면(30)은 No. 4 피니쉬로 매우 정교하게 폴리싱되어, 가스 확산기 판(14)아래에 2.54㎝(일 인치) 정도 이격되어 있는 가상선으로 도시한, 가열된 서셉터(웨이퍼 플래턴)(32)로부터 반사된 방사 열을 증가시킨다. 회전식 웨이퍼 서셉터를 포함하는 적절한 CVD 처리 장치의 상세한 설명은 본원에 참조용으로 합체된 문헌인 1992년 6월 15일자로 출원되어 계류중인 미국 특허출원 제 07/898,560호에 개시되어 있다.
본 발명의 개량된 가스 확산기 판 조립체는 각각 히트 파이프(20)의 적어도 일부분을 동심으로 에워싸는 제 1 및 제 2 세라믹 절연체 튜브(34, 36)를 부가로 포함한다. 도시된 바와 같이, 세라믹 절연체 튜브(34, 36)는 원주방향 숄더 플랜지(28)에 의해 지지된다. 이들 절연체 튜브의 기능은 CVD 처리 챔버 내의 반응 가스로부터 고온 튜브를 절연함으로써 CVD 처리중에 히트 파이프 주위에 초과 RF 플라즈마가 형성되는 것을 방지하는 것이다. 또한, 하기에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 절연체 튜브(34, 36)는 가스 분배기 커버(38)(접지 전위에 위치됨)와가스 분배기 커버(38)를 관통하는 위치에 위치된 히트 파이프(20) 사이의 전기적 쇼팅을 방지하는데 도움을 준다. 가스 분배기 커버(38)는 다수의 스크류(40)에 의해 하우징(10)에 장착된다. 제 1 도에 도시된 바와 같이, 동심인 4개의 가스 분배기 링을 포함하는 가스 매니폴드 헬로우(42: gas manifold halo; 가상선으로 도시됨)는 가스 분배기 커버(38)의 약간 아래에 배치되고 처리 챔버에 CVD 반응 가스를 공급한다.
본 발명의 모든 실시예에서, 히트 파이프(20)가 가스 분배기 커버(38)를 관통하는 위치에는 진공 누설을 방지하는 밀봉체를 반드시 제공해야 한다. 이것은 축 밀봉체 와 플랜지 밀봉체에 의해 달성된다. 제 1 도에 도시된 바와 같이, 세라믹 밀봉 플레이트(56)는 두개의 스테인레스 스틸 클램프(58)에 의해 아래로 가압된다. 적합한 밀봉을 보장하도록 밀봉 부품상에서 소정의 하향력을 얻고, 밀봉 부품의 오차의 누적을 수용하고, CVD 처리중에 일어날 수 있는 열 팽창에 의한 치수 변화에 대응할 수 있도록, 클램프(57)는 스프링 와셔/스크류 조립체(60)에 의해 분배기 커버(38)에 대해 편향된다. 밀봉 플레이트(56)는 세라믹 밀봉체(66) 내에 위치된 O-링(64)상에서 차례로 하향으로 가압되는 스테인레스 스틸 페룰(62)을 하향으로 가압한다. 또한, 클램프(58)에 의해 밀봉 플레이트(56)에 가해진 하향력은 밀봉체(66)를 가스 분배기 커버(38)에 대해 하향으로 가압하고, 이는 밀봉체(66)와 가스 분배기 커버(38) 사이에 위치된 O-링을 압축하게 된다. 밀봉체(66)가 그 전체 길이에 걸쳐 히트 파이프(20)를 에워싸며 가스 분배기 커버(38)를 통과하는 하향으로 연장된 환형 플랜지(70)를 가진다는 점에 주의해야 한다. 환형 플랜지(70)의 하단부(72)는 세라믹 절연체 튜브(34)와 만나는 지점까지 하향으로 연장된다. 도시된 바와 같이, 외부 세라믹 절연체 튜브(36)는 절연체 튜브(34)보다 더욱 상향으로 연장되어 있으므로, 가스 분배기 커버(38)와 히트 파이프(20) 사이의 직접적인 접촉은 없다. 이는 후술되는 바와 같이, 히트 파이프(20)가 RF 입력선으로서 사용될 때 아크가 발생하는 것(arcing)을 방지한다.
히트 파이프(20)에 대한, 이런 장치는 공지되어 있고, 플라스틱 산업에서 몰드 냉각에 사용되는 것이므로, 히트 파이프의 특정한 상세는 본 기술분야의 기술자에게는 공지된 것이다. 일반적으로 말하면, 본 발명에서, 히트 파이프(20)는 가열된 서셉터(32)로부터 나온 방사 에너지와 가스 확산기 판에 제공된 RF 에너지에 의해 발생된 가스 확산기 판(14)으로부터의 열을 빼앗아 가는데 사용된다. 히트 파이프(20)에는 펠트 또는 다른 적절한 모세관 위크 재료 라이너(capillary wicking material liner; 도시되지 않음)가 제공된다. 히트 파이프(20)는 자체 증기압하에서 모세관 재료의 구멍(pore)으로 진입하여 모든 내부면을 적시는 액체(예를 들어, 아세톤)로 밀봉된다. 히트 파이프의 표면을 따라 임의의 지점에서 열을 가함으로써, 그 지점에서의 액체는 끓어서 기체상태로 진입한다. 이럴 경우에, 위크 재료 내의 액체는 증발 잠열을 취하게 되고, 그후 보다 높은 압력하에서의 기체는 밀봉된 파이프 내부에서 그것이 응축되는 냉각 위치로 이동하여 라이너에 재진입한다. 따라서, 기체는 그 증발 잠열을 빼앗아 히트 파이프의 "입력" 단부로부터 "출력" 단부로 열을 이동시킨다. 일반적으로, 열은 대략 500mph의 속도로 히트 파이프를 따라서 이동될 수 있다.
본 발명에 이용된 특정 구성을 참조하면, 히트 파이프(20)의 "입력" 단부는 가스 확산기 판(14)에 부착되어 있는 단부이다. "출력" 단부는 둘레가 밀봉된 액체 냉각 자켓(80)을 가지는 제 1 도에 도시된 상단부이다. 밀봉은 O-링 샤프트 밀봉부(82a, 82b)에 의해 달성된다. 냉각 자켓(80)은 적합하게 폴리머 재료로 이루어지고 TEFLON 튜브(86)를 냉각 자켓(80)에 연결하는 TEFLON 압축 피팅(84a, 84b)을 구비한다. 물과 같은 적절한 냉각 액체는 튜브(86)와 냉각 자켓(80)을 통해 유동하여 히트 파이프(20)로부터 열을 빼앗아 간다. 이것은 히트 파이프(20)로부터 열의 효과적인 전도를 위해서 히트 파이프와 냉각 액체의 직접 접촉을 허용한다. 추가로, 이러한 구성에 따르면, CVD 반응기 챔버가 내부 냉각제 누설의 가능성에 노출되는 일이 없으며, 또한, 종래 기술의 장치에서와 같이, RF 운반 액체에 의한 금속 튜브의 어떠한 부식작용도 없다. 상술한 바와 같이, TEFLON 튜브(86)를 통과하여 히트 파이프(20)로부터 열을 빼앗아 가는 유체로는 히트 파이프(20)로부터 전도되는 열에 따라서 다양한 유체가 사용될 수 있을 지라도 물이면 된다. 또한, 히트 파이프(20)는 적소에 용접된 캡(100)을 포함하고 소망의 유체로 히트 파이프를 채우기 위한 충전 튜브(102)를 가진다.
본 발명에서, 가스 확산기 판(14)의 온도를 100℃ 또는 그 이하로 유지하는 것이 바람직한 경우에는, 15℃의 냉각수를 사용해야 한다. 가스 확산기 판(14)의 온도를 200℃ 또는 그 이하로 유지하는 것이 바람직한 경우에는, 40℃의 냉각수가 만족스러우며, 실질적으로 CVD 처리중에는 대략 140℃의 확산기 판 온도가 얻어진다.
다른 실시예에서, 본 발명의 개량된 조립체는 RF 플라즈마 세정에 유용하다. 이 실시예에서, 가스 확산기 판(14)은 RF 전극으로서 작용한다. 이를 위해, 가스 확산기 판(14)은 반응기의 나머지 부분으로부터 전기적으로 절연되어야만 한다. 제 1 도에 도시된 바와 같이, 알루미늄 스페이서(44)는 가스 확산기 판과 웨이퍼 사이의 거리를 변화시키는데 이용된다. 가스 확산기 판(14)은 스크류(46)에 의해 스페이서(44)에 고정되고, 그 스크류는 적합하게는 NF3플라즈마 환경에서 부식되지 않은 재료로 만들어진다. 이러한 재료 중 하나는 미국 인디아나주 코코모 소재의 한네스 인터내셔널(Hanes International)사의 상표명인 하스텔로이 C-22(Hastelloy C-22)이다. 이러한 재료로 제조된 적절한 스크류는 미국 아리조나주 템프 소재의 핀나클 매뉴팩춰링(Pinnacle Mfg.)사에 의해 시판되고 있다. 석영 링(48)은 알루미늄 스페이서(44)로부터 가스 확산기 판(14)을 전기적으로 절연시킨다. 접지 전위에 있는 스크류(46)는 두 개의 상호 잠금식 세라믹 절연체 슬리브(50, 52)에 의해 가스 확산기 판으로부터 절연된다. 석영은 열 쇼크에 대한 충분한 저항 때문에 절연체 링(48)에 이용된다. 이는 석영 링(48) 아래의 가스 확산기 판이 석영 링(48) 위의 알루미늄 스페이서(44)보다 고온으로 신속하게 가열되어, 링(48) 내에 열쇼크 및 열응력을 유발하기 때문에 중요하다. 스크류(46)와 동일한 재료로 제조될 수 있는 스크류(54)는 알루미늄 스페이서(44)를 하우징(10)에 부착하는데 이용된다. 스페이서(44)는 본 구조체 내에 이용될 필요가 없는 경우도 있다.
이 실시예에서, 직립 히트 파이프 스템(16)과 히트 파이프 튜브(22)는 RF 전력을 RF 전극(가스 확산기 판)(14)에 전도하는 RF 입력선으로서 작용한다. 추가로, 하나 이상의 절연체 튜브(34, 36)는 전기적으로 절연하는데 필요하며 분배기 커버(38)를 포함하는 반응기 또는 하우징의 임의의 부분과 튜브(22) 사이에서의 아크 발생을 방지하는데 필요하다. 또한, 상술되고 도면에 도시된 상기 장치는 분배기 커버(38)를 통과하는 위치에서 튜브(22) 둘레의 밀봉부를 포함한다.
마지막으로, 이 실시예의 장치는 RF 전원(도시 생략)에 연결되며 일단부에 암형 UHF 연결부(89: female UHF connection)를 가지는 피복된 RF 공급 케이블(88)을 포함한다. 암형 연결부(89)는 12 게이지 와이어(92)의 길이부를 통해서 히트 파이프(20)의 상단부에 장착된 스테인레스 스틸 샤프트 칼라(94)에 차례로 결합되는 수형 UHF 연결부(90: male UHF connection)에 결합된다. 이러한 배치에 의하면, RF 전류에 대해 최소의 저항이 존재한다. 샤프트 칼라(94) 위에 노출된 히트 파이프(20)의 세그먼트는 폴리머 캡(98)에 의해 접지된 금속 차폐물(96)로부터 절연된다. 이 장치는 플라즈마 세정을 위해 250 내지 300와트의 RF 전력을 450KHz에서 RF 전극에 확실하게 분배할 수 있다.
본 발명의 장치를 이용하면, 가스 확산기 판(14)의 온도는 히트 파이프(22)에 의해 매우 좁은 오차 범위 내에서 제어될 수 있다. 선택적으로, CVD 처리 챔버의 RF 세정이 필요할 때에, RF 전류는 RF 전원으로부터 공급되어 RF 입력선(히트 파이프 튜브(22))을 통해서 RF 전극(가스 확산기 판(14))에 전도된다. 또한, 본 발 명의 장치는 예를 들어, 플라즈마 강화 CVD(PECVD) 처리에서, RF 전류가 공급되는 상태에서 가스 확산기 판(14)을 냉각하는 방식에서 동시에 이용될 수 있다는 것을이해해야 한다.

Claims (24)

  1. 화학 기상 증착(CVD) 처리에 사용하기 위한 가스 확산기 판(14)과, 상기 CVD 처리중에 상기 가스 확산기 판(14)의 온도를 제어하기 위해 상기 가스 확산기 판(14)에 장착된 히트 파이프(20)와, 상기 히트 파이프(20)의 적어도 일부분을 에워싸는 적어도 하나의 절연체 튜브(34, 36)를 포함하는 가스 확산기 판 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 히트 파이프(20)는 상기 가스 확산기 판(14)에 일체로 장착되는 가스 확산기 판 조립체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 히트 파이프(20)는 상기 가스 확산기 판(14)의 축선과 동축이고, 상기 가스 확산기 판(14)의 표면으로부터 수직으로 연장되는 가스 확산기 판 조립체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 히트 파이프(20)는 상기 가스 확산기 판(14)에 인접하고 평행한 원주 방향의 숄더 플랜지(28)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 절연체 튜브(34, 36)는 상기 숄더 플랜지(28)에 의해 지지되는 가스 확산기 판 조립체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 가스 확산기 판(14)은 가스 확산 홀 패턴(26)으로 천공되는 가스 확산기 판 조립체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 가스 확산 홀 패턴(26)은 상기 숄더 플랜지(28) 아래로 연장되는 가스 확산기 판 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 히트 파이프(20)를 CVD 처리 장치 내의 가스 분배기 커버(38)에 대해 밀봉하기 위한 밀봉 부재(56, 62, 64, 66, 68)를 부가로 포함하는 가스 확산기 판 조립체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    CVD 처리 장치에서 반응 챔버의 외부의 히트 파이프(20) 둘레로 끼워맞춰지며, 냉각 유체 입구 포트와 냉각 유체 출구 포트를 가지는 비전기 도전성 냉각 자켓(80)을 부가로 포함하는 가스 확산기 판 조립체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 히트 파이프(20)에 대향되는 상기 가스 확산기 판(14)의 표면(30)은 폴리싱되는 가스 확산기 판 조립체.
  10. 진공 반응 챔버와, 상기 진공 반응 챔버 내의 진공을 유지하기 위한 수단과, 상기 진공 반응 챔버 내에 위치된 웨이퍼 서셉터(32)와, 상기 웨이퍼 서셉터(32)로부터 이격되어 직면하는 전방면을 가지며 상기 진공 반응 챔버에 위치된 제 1 항 청구된 바와 같은 가스 확산기 판(14)과, 상기 후방면으로부터 상기 전방면까지 상기 가스 확산기 판(14)을 통해 통과하는 반응 가스를 상기 진공 반응 챔버에 공급하기 위한 반응 가스원을 포함하고,
    상기 히트 파이프(20)는 상기 진공 반응 챔버의 외부에서 그 둘레로 끼워지는 비전기 도전성 냉각 자켓(80)을 가지며, 상기 냉각 자켓(80)은 냉각 유체 입구 포트와 냉각 유체 출구 포트를 가지는 CVD 처리 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 히트 파이프(20)는 상기 진공 반응 챔버의 벽을 관통하는 CVD 처리 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 히트 파이프(20)가 관통하게 되는 상기 진공 반응 챔버의 벽에 대해 상기 히트 파이프(20)를 밀봉하기 위한 밀봉 부재(56, 62, 64, 66, 68)를 부가로 포함하는 CVD 처리 장치.
  13. 가스 확산기 판(14) 형태의 RF 전극과, 상기 RF 전극(14)에 장착된 직립 튜브(16, 22) 형태의 RF 입력선(input lead)과, 상기 RF 입력선(16, 22)을 RF 전원에 연결하기 위한 수단(88, 89, 90, 92, 94)과, RF 플라즈마 세정중에 적어도 일부의 RF 플라즈마 형성을 방지하도록 상기 RF 입력선(16, 22)의 적어도 일부를 에워싸며 전기적 쇼팅을 방지하는 적어도 하나의 절연체 튜브(34, 36)와, CVD 반응기 내의 하우징에 상기 RF 전극(14)을 장착하기 위한 장착 수단(44, 46, 48, 50)을 포함하고,
    상기 장착 수단은 상기 RF 전극(14)이 내부에 장착될 때 CVD 반응기 내의 챔버 하우징(10)으로부터 상기 RF 전극(14)을 절연하기 위한 석영 링(48)을 포함하는 CVD 반응기의 RF 플라즈마 세정 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 RF 입력선(16, 22)은 상기 RF 전극(14)에 일체로 장착되는 RF 플라즈마 세정 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 장착 수단(44, 46, 48, 50)은 상기 RF 전극(14)이 내부에 장착될 때 CVD 반응기의 챔버 하우징(10)으로부터 상기 RF 전극(14)을 절연하기 위한 다중 쌍의 상호 잠금식 세라믹 절연체(50, 52)를 부가로 포함하는 RF 플라즈마 세정 장치.
  16. 진공 반응 챔버와, 상기 진공 반응 챔버 내부의 진공을 유지하기 위한 수단과, 상기 진공 반응 챔버 내에 위치된 웨이퍼 서셉터(32)와, 상기 웨이퍼 서셉터(32)로부터 이격되며 상기 진공 반응 챔버에 위치되어 CVD 처리에 사용하기 위한 가스 확산기 판(14)을 포함하고,
    상기 가스 확산기 판(14)은 상기 웨이퍼 서셉터(32)에 직면하는 전방면(30)과 후방면을 가지며, RF 전극으로서 작용하고,
    상기 CVD 처리중에 상기 가스 확산기 판(14)의 온도를 제어하기 위해 상기 가스 확산기 판(14)의 상기 후방면에 장착되는 히트 파이프(20)를 또한 포함하고,
    상기 히트 파이프(20)는 상기 RF 전극에 장착되는 RF 입력선(16, 22)으로서 작용하고, 상기 히트 파이프(20)와 상기 RF 입력선(16, 22)은 상기 진공 반응 챔버의 벽을 통과하고, 상기 히트 파이프(20)는 상기 진공 반응 챔버의 외부에서 그 일부분 둘레로 끼워지는 비전기 전도성 냉각 자켓(80)을 가지며, 상기 냉각 자켓(80)은 냉각 유체 입구 포트와 냉각 유체 출구 포트를 가지고,
    상기 진공 반응 챔버의 외부에 위치되어 상기 RF 입력선(16, 22)을 RF 전원에 연결하기 위한 연결 수단(88, 89, 90, 92, 94)과, 상기 후방면으로부터 상기 전방면까지 상기 가스 확산기 판(14)을 통해 통과하는 반응 가스를 상기 진공 반응 챔버에 공급하기 위한 반응 가스원을 또한 포함하는 CVD 처리 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 히트 파이프(20)와 상기 RF 입력선(16, 22)이 관통하게 되는 상기 진공 반응 챔버의 벽에 대해 상기 히트 파이프(20)와 상기 RF 입력선(16, 22)을 밀봉하기 위한 밀봉 부재(56, 62, 64, 66, 68)를 부가로 포함하는 CVD 처리 장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 히트 파이프(20)는 가스 확산기 판(14)의 표면으로부터 직립하는 튜브 부재와 그 튜브 내의 위크 라이너 재료를 부가로 포함하는 가스 확산기 판 조립체.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 확산기 판(14)은 RF 전극으로서 작용하고, 상기 히트 파이프(20)는 CVD 반응기를 RF 플라즈마 세정하기 위해 RF 전극(14)에 장착되는 RF 입력선(16, 22)으로서 작용하는 가스 확산기 판 조립체.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 절연체 튜브(34, 36)는 RF 플라즈마 세정중에 초과 플라즈마의 형성을 방지하는 가스 확산기 판 조립체.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 절연체 튜브(34, 36)는 전기적 쇼팅을 방지하는 가스 확산기 판 조립체.
  22. 화학 기상 증착(CVD) 처리에 사용하기 위한 가스 확산기 판(14)과, 상기 CVD 처리중에 상기 가스 확산기 판(14)의 온도를 제어하기 위해 상기 가스 확산기 판(14)에 장착되는 히트 파이프(20)와, 상기 히트 파이프(20)의 일부분을 에워싸는 절연체 튜브(34, 36)를 포함하는 온도 제어식 가스 확산기 판 조립체.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 히트 파이프(20)는 상기 가스 확산기 판(14)에 일체로 장착되는 온도 제어식 가스 확산기 판 조립체.
  24. 제 23 항에 있어서,
    CVD 처리 장치 내의 가스 분배기 커버(38)에 대해 상기 히트 파이프(20)를 밀봉하기 위한 밀봉 부재(56, 62, 64, 66, 68)를 부가로 포함하는 온도 제어식 가스 확산기 판 조립체.
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