KR101375817B1 - 퍼지가스 어셈블리 - Google Patents
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Abstract
기판 스테이지(2)의 외주부에, 기판 스테이지의 상단의 기판 배치면(2a)보다 아래쪽으로 오프셋한 어깨부(2b)가 설치되고, 이 어깨부 상에, 기판 배치면과 어깨부 사이의 단부 주면(2c)을 둘러싸는 퍼지링(13)이 설치되고, 단부 주면과 퍼지링의 내주면 사이에 퍼지가스를 분출하는 환상의 가스 분출 통로(14)가 정의되는 퍼지가스 어셈블리에 있어서, 가스 분출 통로에서 그 전체 둘레에 걸쳐 균등하게 퍼지가스를 분출할 수 있음과 아울러, 퍼지링의 윗면에서의 막의 퇴적도 억제할 수 있도록 하고, 동시에, 구조를 간소화한다. 퍼지링(13)에 그 아래면에서 위쪽으로 오목하게 들어가는 환상홈(13a)이 형성되고, 이 환상홈(13a) 내의 분포실은 가스 분출 통로(14)에 대해 환상홈(13a)의 내주벽(13b)으로 분리됨과 아울러, 내주벽(13b)의 아래측에서 가스 분출 통로(14)에 연통한다. 그리고 퍼지가스가 분포실(15)을 개재하여 가스 분출 통로(14)에 공급된다.
Description
본 발명은 주로 반도체기판의 표면에 성막 처리 등의 처리를 실행하는 처리장치에서 사용되는 퍼지가스 어셈블리에 관한 것이다.
종래, 진공 배기되는 처리실 내에 설치한 기판 스테이지 상에 처리해야 할 기판을 놓고, CVD법으로 기판의 표면에 박막을 형성하는 성막처리를 실행하는 처리장치가 알려져 있다. 이러한 처리장치에 있어서, 기판 표면에 실시되는 처리가 기판의 주연에까지 미쳐, 여기에 막이 퇴적되면, 주연에 퇴적한 막의 박리에 의해, 화학기계연마(CMP) 등의 다음 공정 이후의 프로세스에 파티클이나 오염 등의 악영향을 줄 우려가 있다.
그런 까닭으로, 기판 스테이지 측면에서 퍼지가스를 흘리는 퍼지가스 어셈블리를 설치해서, 기판 표면에 실행되는 처리가 기판의 주연에 미치는 것을 저지하는 것이 특허문헌 1에 알려져 있다. 이것에서는, 기판 스테이지의 외주부에, 기판 스테이지의 상단의 기판 배치면보다 아래쪽으로 오프셋한 어깨부를 설치하고, 이 어깨부 상에 기판 배치면과 어깨부 사이의 단부 주면을 둘러싸는 퍼지링을 설치해서, 단부 주면과 퍼지링의 내주면의 사이에 퍼지가스를 분출하는 환상의 가스 분출 통로를 정의하고 있다. 이것에 의하면, 기판의 주연이 가스 분출 통로에서 분출하는 퍼지가스로 덮여서, 처리가스에 의한 처리가 기판주연에 미치지 않게 된다.
덧붙여, 가스 분출 통로에서 그 전체 둘레에 걸쳐서 균등하게 퍼지가스를 분출시키지 않으면, 기판 표면의 막 분포에 이상을 가져올 우려가 있다. 그 때문에, 특허문헌 1 기재의 것에서는, 기판 스테이지의 어깨부 윗면에 환상의 오목홈을 형성해서, 그 밑바닥의 둘레 방향 복수 위치에 퍼지가스의 유입구를 개설해서, 퍼지가스를 오목홈 내에서 둘레 방향으로 분포시켜 가스 분출 통로에 공급되도록 하고 있다.
그러나 어깨부의 치수상의 제약 때문에, 오목홈의 단면적은 그다지 크게 할 수 없고, 오목홈만으로 퍼지가스의 둘레 방향 분포를 균등하게 하는 것은 가능하지 않다. 그 때문에, 특허문헌 1 기재의 것에서는, 오목홈 내에 코일 모양 부재를 장착해서, 이 부재 내에 퍼지가스를 통과시키는 것으로 둘레 방향 분포를 균등화할 수 있도록 하고 있다.
또한, CVD법에 의한 성막 처리를 행하는 경우, 기판 스테이지용의 가열수단에 의해 기판을 기판 스테이지에서 전달된 열로 가열하여, 기판 표면의 성막처리가 촉진 되도록 하고 있다. 이 경우, 퍼지링이 기판 스테이지에서 전달된 열로 가열되면, 퍼지링의 윗면에 막이 퇴적되기 쉽게 된다. 그 때문에, 특허문헌 1 기재의 것에서는, 퍼지링을 상하 복수의 링 부재로 구성하고, 이들 링 부재 사이에 접촉 면적을 감소시키는 홈부를 형성하여, 기판 스테이지로부터 하측의 링 부재를 개재해서 상측의 링 부재에 열이 전달되는 것을 억제하여, 가장 위쪽의 링 부재의 윗면에 막이 퇴적하기 어렵게 되도록 하고 있다.
특허문헌 1: 일본특허공개 2001-297991호 공보
상기 특허문헌 1 기재의 것에서는, 가스 분출 통로에서 그 전체 둘레에 걸쳐서 균등하게 퍼지가스를 분출시키는 것이 가능함과 아울러, 퍼지링의 윗면에의 막의 퇴적도 억제할 수 있지만, 그 때문에, 코일 모양 부재를 설치하거나, 퍼지링을 상하 복수 부재로 구성하는 것이 필요하게 되어, 구조가 복잡하게 되어 유지 보수가 힘들게 됨과 아울러, 비용이 높아지게 되어 부적합하다.
본 발명은, 이상의 점에 착안하여, 가스 분출 통로에서 그 전체 둘레에 걸쳐 균등하게 퍼지가스를 분출시키는 것이 가능함과 아울러, 퍼지링의 윗면에의 열에 의한 막의 퇴적도 방지 가능하도록 한 구조가 간단한 퍼지가스 어셈블리를 제공하는 것을 그 과제로 하고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 퍼지가스 어셈블리는, 처리실에 설치하는 기판 스테이지 상의 기판의 주연에 기판 표면에 실행되는 처리가 미치는 것을 저지하기 위해 기판 스테이지 측면에서 퍼지가스를 흘리는 퍼지가스 어셈블리로, 기판 스테이지의 외주부에, 기판 스테이지의 상단의 기판 배치면보다 아래쪽으로 오프셋한 어깨부가 설치되고, 이 어깨부 상에 기판 배치면과 어깨부 사이의 단부 주면을 둘러싸는 퍼지링이 설치되고, 단부 주면과 퍼지링의 내주면 사이에 퍼지가스를 분출하는 환상의 가스 분출 통로가 정의되는 것에 있어서, 퍼지링에 그 아래면에서 위쪽으로 오목하게 들어가는 환상홈이 형성되고, 이 환상홈 내의 분포실은 가스 분출 통로에 대해 환상홈의 내주벽으로 구분됨과 함께, 내주벽의 아래측에서 가스 분출 통로에 연통하고, 퍼지가스가 분포실을 개재해서 가스 분출 통로에 공급되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 퍼지가스가 분포실에서 둘레 방향으로 분포되어 가스분출통로에 공급된다. 여기서, 분포실은 퍼지링에 형성한 환상홈으로 구성되기 때문에, 가스 분출 통로의 외측의 본래 죽은 공간이 되는 퍼지링의 내부를 분포실의 설치 공간으로 유효하게 활용할 수 있고, 분포실의 단면적도 충분히 크게 확보할 수 있다. 따라서, 상기 종래 예의 코일 모양 부재와 같이 둘레 방향 분포를 촉진하는 별도 부재를 이용하지 않아도, 분포실에서 퍼지가스의 둘레 방향 분포를 균등화할 수 있고, 가스 분출 통로에서 그 전체 둘레에 걸쳐서 균등하게 퍼지가스를 분출시킬 수 있다.
또한, 기판 스테이지의 열이 퍼지링에 전달되어도, 퍼지링은 그 내부의 분포실에 흐르는 퍼지가스에 의해 효율적으로 냉각된다. 그 때문에, 상기 종래 예처럼 퍼지링을 상하 복수 부재로 구성하지 않아도, 퍼지링의 윗면 온도가 상승하지 않아, 퍼지링 윗면에의 열에 의한 막의 퇴적을 억제할 수 있다.
이처럼, 본 발명에 의하면, 가스 분출 통로에서 그 전체 둘레에 걸쳐서 균등하게 퍼지가스를 분출시키는 것이 가능함과 아울러, 퍼지링의 윗면에의 막의 퇴적도 억제 가능하고, 동시에, 이 때문에 분포 촉진을 위한 별도 부재를 설치하거나, 퍼지링을 상하 복수부재로 구성할 필요가 없어, 구조가 간단하게 되어 유지 보수의 용이성 및 비용 절감을 도모하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 있어서는, 퍼지링의 내주면의 상단부에, 위쪽을 향해서 직경이 확장하는 직경 확장부가 형성되는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 가스 분출 통로에서 분출하는 퍼지가스의 일부가 직경 확장부를 따라서 퍼지링의 윗면으로 쉽게 흐르게 된다. 그 결과, 퍼지링의 상면에의 막의 퇴적을 한층 효과적으로 저지할 수 있다.
더욱이, 상기 어깨부에 상기 퍼지링을 착탈 자유롭게 할 수 있는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 실시형태의 퍼지가스 어셈블리를 구비하는 처리장치의 모식적 단면도이다.
도 2는 도 1의 처리장치의 퍼지가스 어셈블리 부분의 확대 단면도이다.
(부호의 설명)
1a 처리실 2 기판 스테이지 2a 기판 배치면
2b 어깨부 2c 단부주면 12 퍼지가스 어셈블리
13 퍼지링 13a 환상홈 13b 내주벽
13c 직경 확장부 14 가스 분출 통로 15 분포실
W 기판
도 1은 본 발명의 실시형태의 퍼지가스 어셈블리를 구비하는 처리 장치를 나타내고 있다. 이 처리장치는, 처리실(1a)을 정의하는 진공 챔버(1)와, 처리실(1a) 내에 설치한 기판 스테이지(2)를 구비하고 있다. 그리고 기판 스테이지(2) 상에 배 치한 실리콘 웨이퍼나 유리 등의 기판(W) 표면에 CVD법에 의해 박막을 형성하는 성막처리를 행한다.
진공챔버(1)는, 그 바닥에 접속한 진공 배기 수단(3)에 의해 진공 배기된다. 또한, 처리실(1a)의 천장부에는, 원료가스와 반응가스로 이루어진 처리가스를 처리실(1a)에 공급하는 가스 공급 수단(4)이 설치되어 있다. 가스 공급 수단(4)은, 공급관(5a)을 개재해서 처리가스가 공급되는 가스 확산실(5)과, 가스 확산실(5)의 아랫면의 샤워 플레이트(6)로 구성된다. 그리고 샤워 플레이트(6)에 형성한 다수의 구멍(6a)에서 기판(W)을 향해서 처리가스가 분출된다.
기판 스테이지(2)는, 처리실(1a)의 바닥에 세워 설치한 중공의 지주(7)에 의해 지지되고 있다. 기판 스테이지(2)의 아래쪽에는, 실린더(8)로 승강되는 승강 플레이트(9)가 설치되어 있다. 승강 플레이트(9)에는, 기판 스테이지(2)를 상하방향으로 관통하는 복수의 리프팅 핀(10)이 설치되어 있다. 또한, 진공 챔버(1)의 둘레벽부에는 게이트 밸브 부착의 반송구(11)가 설치되어 있어, 이 반송구(11)를 통해서 도시하지 않은 반송 수단이 처리실(1a) 내로 드나든다. 그리고 처리 완료된 기판(W)을 승강 플레이트(9)의 상승으로 리프팅 핀(10)에 의해 기판 스테이지(2)에서 들어올려, 이 상태에서 기판(W)을 반송 수단으로 건네 주어 처리실(1a)로부터 반출하고, 또는, 새로운 기판(W)을 반송 수단에 의해 처리실(1)에 반입해서 리프팅 핀(10)에 건네 주어, 승강 플레이트(9)의 하강으로 기판 스테이지(2) 상에 기판(W)을 배치하도록 하고 있다.
또한, 도시되지 않지만, 기판 스테이지(2)에는, 기판(W)의 온도를 제어하기 위한 가열수단과, 기판(W)의 변위를 방지하기 위한 차압식의 흡착기구가 제공된다. 또한, 기판 스테이지(2)에는, 기판(W)의 주연에 기판 표면에 실행되는 성막 처리가 미치는 것을 저지하기 위해, 기판 스테이지(2) 측에서 퍼지가스(아르곤 등의 불활성 가스)를 흘리는 퍼지가스 어셈블리(12)가 설치되어 있다. 이하, 이해 대해 도 2를 참조해서 상술한다.
퍼지가스 어셈블리(12)는, 기판 스테이지(2)의 외주부에 설치되어 있는, 기판 스테이지(2)의 상단의 기판 배치면(2a)보다 아래쪽에 오프셋한 어깨부(2b)와, 어깨부(2b)상에 설치한 퍼지링(13)으로 구성된다. 퍼지링(13)은, 기판 배치면(2a)과 어깨부(2b) 사이의 단부 주면(2c)을 둘러싸도록 설치된다. 그리고 단부 주면(2c)과 퍼지링(13)의 내주면의 사이에 퍼지가스를 분출하는 환상의 가스 분출 통로(14)가 정의되어 있다.
덧붙여, 가스 분출 통로(14)의 통로폭은, 0.1mm~5mm의 범위로 퍼지가스 양에 따라 설정된다. 또한, 기판 배치면(2a)의 직경은 기판(W)의 직경-10mm~+10mm의 범위로 설정된다. 본 실시 형태에서는, 기판 배치면(2a)의 직경이 기판(W)의 직경-3mm로 설정되어, 기판(W)의 외주부가 기판 배치면(2a)의 바깥쪽으로 약간 돌출되어 있다.
퍼지링(13)에는, 그 아래면에서 윗방향으로 오목하게 들어가는 환상홈(13a)이 형성되어 있다. 그리고 이 환상홈(13a) 내의 공간에 의해, 가스 분출 통로(14)에 대해 환상홈(13a)의 내주벽(13b)으로 구분된 분포실(15)이 구성된다. 또한, 어깨부(2b)의 윗면에는, 가스 분출 통로(14)의 하단에서 분포실(15)의 하단에 걸치는 환상의 오목홈(16)이 형성되어 있어, 분포실(15)이 내주벽(13b)의 아래 측에서 오목홈(16)을 개재해서 가스 분출 통로(14)에 연통한다. 오목홈(16)의 분포실(15)에 면하는 바닥면 부분의 둘레 방향 복수 위치에는 퍼지가스의 유입구(17)가 개설되어 있다. 그리고 지주(7) 내에 배설한 퍼지가스 공급관(18)(도 1 참조)에서의 퍼지가스가 기판 스테이지(2)의 하부에 설치된 방사 모양 통로(19)를 개재해서 유입구(17)로부터 분포실(15)에 유입되도록 하고 있다.
퍼지링(13)은, 환상홈(13a)의 외주 벽부에 있어서 어깨부(2b)의 외주부 윗면에 볼트(20)에 의해 착탈 자유롭게 고정되어 있다. 덧붙여, 퍼지링(13)과 어깨부(2b)의 접합면에는, 퍼지가스의 누설을 방지하기 위해 실링(21)이 설치되어 있다. 또한, 퍼지링(13)의 내주면의 상단부에는, 위쪽을 향해서 직경이 확장하는 둥근 모양의 직경 확장부(13c)가 형성되어 있다. 덧붙여, 직경 확장부(13c)는 테이퍼 모양으로 형성되어 있어도 좋다. 또한, 퍼지링(13)의 상면에는 직경 확장부(13c)에서 직경 방향 바깥쪽을 향해 약간 높게 경사가 형성되어 있다.
다음으로, 본 실시형태의 퍼지가스 어셈블리(12)의 작용에 대해서 설명한다. 분포실(15)에 유입한 퍼지가스는 분포실(15)에서 둘레 방향으로 분포되어 가스 분출 통로(14)로 흐른다. 그리고 가스 분출 통로(14)의 상단에서 기판(W)의 주변 영역을 향해 퍼지가스가 분출된다. 기판(W)의 주변 영역을 통과한 퍼지가스는 퍼지링(13)의 상측에서 퍼지링(13)의 외주와 처리실(1)의 주벽부 사이의 간극을 통해서 아래쪽으로 흘러, 진공 배기 수단(3)에 의해 흡인 배기된다.
이처럼, 기판(W)의 주변 영역을 향해서 퍼지가스를 분출시키는 것에 의해, 기판(W)의 주연이 퍼지가스로 덮여서, 처리가스가 기판(W)의 주연에 접촉되지 않고, 기판(W)의 주연에 기판 표면의 성막 처리가 미치는 것, 즉, 막이 퇴적하는 것이 방지된다. 또한, 기판(W)의 외주부가 기판 배치면(2a)에서 바깥쪽으로 약간 돌출되어 있기 때문에, 이 외주부의 뒷면에 퍼지가스가 접촉하여, 처리가스가 기판(W)의 뒷면을 둘러싸는 것이 저지된다. 따라서, 처리가스가 기판(W)과 기판 배치면(2a)의 작은 틈에 침입해서 기판 뒷면에 막이 퇴적되는 것도 방지할 수 있다.
여기서, 본 실시형태에서는, 분포실(15)이 퍼지링(13)에 형성한 환상홈(13a)으로 구성되기 때문에, 가스 분출 통로(14)의 외측의 본래 죽은 공간이 되는 퍼지링(13)의 내부를 분포실(15)의 설치면 공간으로서 유효하게 활용할 수 있어, 분포실(15)의 단면적을 충분히 크게 확보할 수 있다. 따라서, 둘레 방향 분포를 촉진하는 코일 모양 부재 등의 별도 부재를 이용하지 않아도, 분포실(15)에서 퍼지가스의 둘레 방향 분포를 균등화하여, 가스 분출 통로(14)에서 그 전체 둘레에 걸쳐서 균등하게 퍼지가스를 분출시키는 것이 가능하다. 그 때문에, 가스 분출 통로(14)에서 분출하는 퍼지가스의 둘레 방향 분포의 불균일성에 기인하는 기판 표면의 막분포의 이상을 일으키는 일은 없다.
또한, 본 실시형태에서는, 기판 스테이지(2)의 열이 퍼지링(13)에 전달되어도, 퍼지링(13)은 그 내부의 분포실(15)에 흐르는 퍼지가스에 의해 효율적으로 냉각된다. 그 때문에, 퍼지링(13)을 단일부재로 구성해도, 퍼지링(13)의 윗면 온도가 상승하지 않아, 퍼지링(13)의 윗면에의 열에 의한 막의 퇴적이 억제될 수 있다. 더불어, 퍼지링(13)의 내주면의 상단부에 직경 확장부(13c)가 형성되어 있기 때문에, 가스 분출 통로(14)에서 분출하는 퍼지가스의 일부가 직경 확장부(13c)를 따라서 퍼지링(13)의 윗면에 쉽게 흐르게 되어, 퍼지링(13)의 윗면에의 막의 퇴적을 한층 효율적으로 방지할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 의하면, 퍼지가스의 둘레 방향 분포를 촉진하는 별도 부재가 불필요하고, 동시에, 퍼지링(13)을 단일부재로 구성할 수 있기 때문에, 퍼지가스 어셈블리(12)의 구조가 간단하게 되어, 유지 보수의 용이성 및 비용 절감을 도모하는 것이 가능하다. 또한, 각 처리 조건에 있어서 적정화를 위한 조정을 퍼지링(13)만의 형상 변경으로 행하는 것이 가능하여, 처리조건의 변경에 대해서 대처하는 것이 용이하게 된다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조해서 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 실시형태에서는, 분포실(15)에 그 아래쪽에서 퍼지가스를 유입시키도록 했지만, 분포실(15)의 직경 방향과 바깥쪽이나 위쪽에서 퍼지가스를 유입시키는 것도 가능하다. 또한, 상기 실시형태에서는, 기판 스테이지(2)의 어깨부(2b)에 분포실(15)과 가스 분출 통로(14)를 연통하는 오목홈(16)을 형성했지만, 오목홈(16)을 형성하는 대신에, 퍼지링(13)의 내주벽(13b)을 그 하단과 어깨부(2b)의 윗면 사이에 틈을 생기도록 형성하고, 이 틈을 개재해서 분포실(15)과 가스 분출 통로(14)가 연통되도록 해도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 퍼지링(13)을 실링(21)보다 외측의 아래면 부분에 있어서 어깨부(2b)의 윗면에 밀착시키고 있지만, 퍼지링(13)과 어깨부(2b)의 접촉면의 면적을 더욱 작게 하여, 기판 스테이지(2)에서 퍼지링(13)으로 전달되는 열 을 억제하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명의 퍼지가스 어셈블리(12)는 CVD법에 의한 성막 처리에 제일 유용하게 기능하지만, 식각, 스퍼터링 등의 다른 처리를 진행하는 경우에도 적용 가능하다.
Claims (3)
- 처리실에 설치하는 기판 스테이지 상의 기판의 주연에 기판 표면에 실행되는 처리가 미치는 것을 저지하기 위해 기판 스테이지 측면에서 퍼지가스를 흘리는 퍼지가스 어셈블리로, 기판 스테이지의 외주부에, 기판 스테이지의 상단의 기판 배치면보다 아래쪽으로 오프셋한 어깨부가 설치되고, 상기 어깨부 상에, 기판 배치면과 어깨부 사이의 단부 주면을 둘러싸는 퍼지링이 설치되고, 단부 주면과 퍼지링의 내주면 사이에 퍼지가스를 분출하는 환상의 가스 분출 통로가 정의되는 것에 있어서,퍼지링에, 상기 퍼지링의 아래면에서 위쪽으로 오목하게 들어가는 환상홈이 형성되고, 상기 환상홈 내의 분포실은 가스 분출 통로에 대해 환상홈의 내주벽으로 구분됨과 함께, 내주벽의 아래측에서 가스 분출 통로에 연통하고, 퍼지가스가 분포실을 개재하여 가스 분출 통로에 공급되는 것을 특징으로 하는 퍼지가스 어셈블리.
- 청구항 1에 있어서, 상기 퍼지링의 내주면의 상단부에 위쪽을 향해서 직경이 확장되는 직경 확장부가 형성된 것을 특징으로 하는 퍼지가스 어셈블리.
- 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 어깨부에 상기 퍼지링을 착탈 자유롭게 한 것을 특징으로 하는 퍼지가스 어셈블리.
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