KR102427424B1 - 내부식성 가스 수송 부품 및 이의 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

내부식성 가스 수송 부품 및 이의 플라즈마 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102427424B1
KR102427424B1 KR1020200137459A KR20200137459A KR102427424B1 KR 102427424 B1 KR102427424 B1 KR 102427424B1 KR 1020200137459 A KR1020200137459 A KR 1020200137459A KR 20200137459 A KR20200137459 A KR 20200137459A KR 102427424 B1 KR102427424 B1 KR 102427424B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
corrosion
component
diffusion
inlet
Prior art date
Application number
KR1020200137459A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210049685A (ko
Inventor
이룽 수
라손 주오
먀오쥐엔 첸
Original Assignee
어드밴스드 마이크로 패브리케이션 이큅먼트 인코퍼레이티드. 차이나
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 어드밴스드 마이크로 패브리케이션 이큅먼트 인코퍼레이티드. 차이나 filed Critical 어드밴스드 마이크로 패브리케이션 이큅먼트 인코퍼레이티드. 차이나
Publication of KR20210049685A publication Critical patent/KR20210049685A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102427424B1 publication Critical patent/KR102427424B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/32119—Windows
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H01J37/32467—Material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H01J37/32477—Vessel characterised by the means for protecting vessels or internal parts, e.g. coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Treatment Of Fiber Materials (AREA)

Abstract

본 발명은 내부식성 가스 수송 부품 및 이의 플라즈마 처리 장치를 개시하며, 유입 가스 수송 부품, 가스 확산 부품 및 부싱 본체 내부의 가스 흡입구와 확산 수용 공간을 결합하여, 복수의 부품을 구비하는 구조로 설계하여, 부싱 본체가 고온으로 인해 표면에 결함이 발생하고 공정 가스가 부싱 본체와 직접 접촉하는 것을 방지하며, 이는 가스 수송 시스템 및 플라즈마 처리 장치에 대한 공정 가스 중의 부식성 가스의 부식을 효과적으로 방지하고, 부식성 가스로 인한 반응 챔버의 캐비티 내부의 금속 오염 및 고체 입자 오염 문제를 해결하며, 복수의 부품을 구비하는 구조 설계는, 작업자의 일상적인 유지보수 작업에 용이하게 한다.

Description

내부식성 가스 수송 부품 및 이의 플라즈마 처리 장치{CORROSION-RESISTANT GAS TRANSPORT COMPONENT AND PLASMA PROCESSING APPARATUS THEREOF}
본 발명은 반도체 장비 분야에 관련되며, 구체적으로 내부식성 가스 수송 부품 및 이의 플라즈마 처리 장치를 다룬다.
통상적인 플라즈마 처리 장치에서 가스 수송 부품은 핵심적인 역할을 한다. 가스 박스(gas box)에서 송출하는 공정 가스는 가스 수송 부품을 통해 공정 가스를 반응 챔버에 공급되고, 공정 가스를 전리시켜 플라즈마를 형성함으로써, 반응 챔버 안에 놓이는 웨이퍼에 대한 공정 처리를 진행한다.
가스 수송 부품 중의 가스 수송 통로는 일반적으로 알루미늄 합금 재료의 부싱에 복수의 송입공을 직접 가공하며, 공정 가스의 수송 과정에서, 공정 가스는 우선 가스 수송 통로에 몰려 들어가고, 가스 수송 통로 안에 상대적으로 밀폐되고 압력이 높은 에어 스페이스를 형성한다. 포화 증기압이 낮은 공정 가스는 가스 수송 통로에서 응축되기 쉬우며, 공정 가스가 이 가스 수송 통로 및 챔버 내부에서 응축되는 것을 방지하기 위하여, 플라즈마 처리 장치에서는 일반적으로 가열 그루브가 구비되어 부싱 내부의 공정 가스를 가열하여, 공정 가스의 포화 증기압을 높여 응축을 방지한다.
또한, 공정 가스의 부식성이 갖는 일부 가스가 부싱을 부식시켜, 금속 오염 및 고체 입자 오염 문제를 일으키는 것을 방지하기 위해, 가스 수송 통로 내부 표면에는 일반적으로 경질 양극 산화 또는 고밀도 양극 산화 처리를 진행한다. 일반적으로 양극 산화층은 산화 알루미늄 재료인데, 이의 선팽창 계수는 부싱의 기본 알루미늄 합금의 선팽창 계수와 큰 차이가 있으며, 양자의 선팽창 계수가 균일하지 않을 경우, 부싱을 가열할 때 가스의 수송 통로 표면에 있는 양극 산화층에 대량의 미세한 균열이 발생한다. 부식성이 있는 가스는 이러한 미세한 균열을 통해 알루미늄 합금과 직접 접촉하여, 부싱을 부식시키고, 금속 오염 및 고체 입자 오염 문제를 야기하며, 장기 사용할 경우, 가스 부식으로 인한 수축된 구멍과 균열이 많아지면서, 공정 가스 파라미터의 드리프트를 초래하기도 한다. 이런 문제를 해결하기 위해서는, 가스 수송 통로 내 양극 산화를 바꾸는 공정 또는 기타 재료의 막층을 분사하여 미세한 균열을 밀폐시키는 것이 일반적이지만, 작업이 어렵고, 비용이 높으며, 품질 관리가 어려워, 이와 같은 문제점을 해결할 수 있는 경제성이 우수하고 편리한 방법의 개발이 시급하다.
본 발명의 목적은 내부식성 가스 수송 부품 및 이의 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이다. 유입 가스 수송 부품, 가스 확산 부품 및 부싱 본체 내부의 가스 흡입구와 확산 수용 공간을 결합하여, 복수의 부품을 구비하는 구조로 설계하여, 부싱 본체가 고온으로 인해 표면에 결함이 발생하고 공정 가스가 부싱 본체와 직접 접촉하는 것을 방지하며, 이는 가스 수송 시스템 및 플라즈마 처리 장치에 대한 공정 가스 중의 부식성 가스의 부식을 효과적으로 방지하고, 부식성 가스로 인한 반응 챔버의 캐비티 내부의 금속 오염 및 고체 입자 오염 문제를 해결한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 다음과 같은 기술적 방안을 통해 실현한다:
플라즈마 처리 장치에 사용되는 내부식성 가스 수송 부품에 있어서,
부싱 본체;
상기 부싱 본체의 내부를 둘러싸도록 상기 부싱 본체의 내부에 구비되는 확산 수용 공간;
상기 확산 수용 공간 내부에 위치하는 가스 확산 부품;을 포함하며, 상기 가스 확산 부품의 재료는 내부식성 재료이고, 상기 가스 확산 부품 내부에는 가스 확산 부품 내부를 둘러싸도록 가스 확산 통로가 형성되며, 상기 가스 확산 부품의 내벽에는 복수의 가스 배출 통로가 설치되며, 상기 가스 배출 통로는 상기 가스 확산 통로와 연통된다.
선택적으로, 상기 확산 수용 공간은 그루브이며, 상기 부싱 본체의 내측벽에는 복수의 가스 배출구가 구비되며, 상기 가스 배출구와 가스 배출 통로는 연통된다.
선택적으로, 상기 확산 수용 공간은 하나의 계단이다.
선택적으로, 상기 가스 확산 통로는 상부 개방형 가스 그루브 또는 폐쇄형 가스 통로이다.
선택적으로, 상기 부싱 본체 외벽에는 가스 흡입구가 하나 이상 더 설치되며, 상기 가스 흡입구는 확산 수용 공간과 연통되며;
각각의 상기 가스 흡입구의 내부에 위치하는 유입 가스 수송 부품에서, 상기 유입 가스 수송 부품의 재료는 내부식성 재료이며, 상기 유입 가스 수송 부품 내부에는 가스 유입 통로가 형성되며, 상기 가스 유입 통로의 일단은 가스 수송 시스템의 가스 경로 파이프와 연통되고, 타단은 상기 가스 확산 통로와 연통된다.
선택적으로, 상기 부싱 본체의 재료에는 알루미늄 합금이 포함되고, 상기 유입 가스 수송 부품의 재료에는 세라믹 재료 또는 스테인리스가 포함되며, 상기 가스 확산 부품의 재료에는 세라믹이 포함된다.
선택적으로, 상기 확산 수용 공간 및 상기 가스 흡입구의 표면에는 각각 내부식성 재료의 코팅이 구비되며;
상기 가스 유입 통로 및/또는 상기 가스 확산 통로, 및/또는 상기 가스 배출 통로에는 각각 내부식성 재료의 코팅이 구비된다.
선택적으로, 가스 배출구의 내벽 및 상기 가스 확산 부품과 상기 확산 수용 공간 내측의 접촉면에는 모두 내부식성 재료의 코팅이 구비된다.
선택적으로, 상기 내부식성 재료 코팅은 테프론 코팅 또는 이트리아 막층 또는 양극 산화층이다.
선택적으로 상기 부싱 본체, 가스 확산 부품, 유입 가스 수송 부품 사이에는 복수의 밀폐 구조가 구비되며, 복수의 실링 부재는 각각 상기 밀폐 구조 내부에 구비되며, 상기 밀폐 구조는 상기 부싱 본체와 가스 확산 부품의 접합부에 구비되며, 및/또는 상기 가스 확산 부품과 상기 유입 가스 수송 부품의 접합부, 및/또는 상기 유입 가스 수송 부품과 상기 부싱 본체의 접합부에 구비된다.
선택적으로, 상기 가스 배출구는 원뿔형 또는 양끝의 직경이 동일한 직공(直孔)형이다.
선택적으로, 가스 확산 통로는 한 바퀴 또는 복수의 바퀴가 구비되며;
상기 가스 확산 통로를 복수의 바퀴 포함할 경우, 각각의 상기 가스 확산 통로는 서로 연통한다.
선택적으로, 내부식성 가스 수송 부품을 포함하는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 플라즈마 처리 장치는:
반응 챔버;
상기 반응 챔버의 캐비티 측벽을 둘러싸고 상기 반응 챔버의 캐비티 측벽에 구비되는 내부식성 가스 수송 부품;
상기 부싱 본체에 위치하는 유전체 윈도우;를 포함한다.
선택적으로,
상기 유전체 윈도우에 위치하는 유도 결합 코일;을 더 포함하며,상기 유도 결합 코일에는 무선 주파수 전력이 로드되며, 유전체 윈도우를 통해 반응 챔버 내부에 결합되며, 가스 수송 시스템을 통해 반응 챔버 내부에 유입한 공정 가스는 전리되어 플라즈마를 형성하며, 상기 플라즈마는 반응 챔버 하단에 놓이는 웨이퍼를 처리하는 데 사용된다.
종래 기술에 비해, 본 발명은 다음과 같은 장점을 갖는다:
(1) 본 발명에서 제공하는 내부식성 가스 수송 부품 및 이의 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 확산 수용 공간은 가스 확산 부품을 수용하며, 상기 가스 확산 부품의 내부에는 가스 확산 통로가 구비되며, 상기 반응 가스는 상기 가스 확산 통로 내에서만 유동하고, 부싱 본체와 접촉하지 않으므로, 부싱 본체에 대한 공정 가스의 부식을 효과적으로 방지하며, 또한, 상기 가스 확산 부품의 재료가 내부식성 재료이므로, 부식성 가스로 인한 챔버 내부의 금속 오염 및 고체 입자 오염 문제를 해결한다;
（2）본 발명에 제공하는 내부식성 가스 수송 부품 및 이의 플라즈마 처리 장치는 가스 확산 통로, 가스 유입 통로가 형성되는 각 부품을 부싱 본체와 독립적인 부품으로 구성하여, 가스 수송 시스템을 유지 보수할 때, 개별 부품만 교체 가능하여, 부싱 본체를 전체적으로 소비할 필요가 없으며, 재료 및 자원의 낭비를 감소하고, 작업자의 일상적인 유지보수에 편의를 제공한다.
(3) 본 발명이 제공하는 내부식성 가스 수송 부품 및 이의 플라즈마 처리 장치는, 가스 부식으로 인한 부싱 본체의 수축된 구멍과 균열이 점점 더 많아지는 것을 방지하고, 동시에 공정 가스 파라미터의 드리프트 문제를 해결한다.
(4) 본 발명이 제공하는 내부식성 가스 수송 부품 및 이의 플라즈마 처리 장치는 노즐 구조를 필요로 하지 않으며, 전체적인 구조가 간단하여, 부품 구조를 크게 간소화한다.
도 1은 본 발명의 실시예 1의 유도 결합 플라즈마 처리 장치이다.
도 2는 도 1의 가스 수송 부품 구조 설명도이다.
도 3은 도 2의 가스 확산 부품 및 부싱 본체 부분의 구조 단면 3차원 입체 설명도이다.
도 4는 본 발명 실시예 2의 가스 수송 부품 구조 설명도이다.
도 5는 본 발명 실시예 3의 가스 수송 부품 구조 설명도이다.
본 발명의 실시예의 목적, 기술방안 및 장점을 더욱 명확히 하기 위하여, 이하 본 발명의 실시예에 첨부된 도면과 결합하여, 본 발명의 실시예의 기술방안에 대해 명료하고 완전하게 설명할 것이며, 상기 실시예는 본 발명의 일부 실시예일뿐 전부의 실시예는 아니다. 본 발명의 실시예 외에 이 분야의 일반 기술자가 창조적 노동을 하지 않는 전제 하에 획득한 모든 기타 실시 예도 모두 본 발명의 보호 범위에 속한다.
설명해야 할 것은 도면은 모두 매우 간소화된 형식이며 모두 정확하지 않은 비율을 사용하였으며, 본 발명의 실시예를 간편하고 명료하게 보조 설명하는 것을 목적으로 한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 플라즈마 처리 장치가 도시된다. 도 1을 참조하면, 이 플라즈마 처리 장치는 반응 챔버(1001), 가스 수송 부품 및 유전체 윈도우(1002)를 포함한다. 상기 가스 수송 부품은 수송 통로가 있는 부싱 본체(1005)를 포함하며, 상기 부싱 본체(1005)는 상기 반응 챔버(1001)의 챔버 측벽을 둘러싸고 설치되며, 상기 유전체 윈도우(1002)는 상기 부싱 본체(1005)의 상부에 위치한다.
또한, 상기 플라즈마 처리 장치는 상기 유전체 윈도우(1002)에 위치한 유도 결합 코일(1003)을 더 포함하며, 상기 유도 결합 코일(1003)에는 무선 주파수 전력이 로드되며, 유전체 윈도우(1002)를 통해 반응 챔버(1001) 내에 결합되며, 부싱 본체(1005)를 통해 반응 챔버(1001) 내에 유입한 공정 가스는 전리되어 플라즈마를 형성하며, 상기 플라즈마는 반응 챔버(1001) 하단의 베이스(1004)에 놓이는 웨이퍼(1008)를 처리한다.
실시예 1
본 실시예에서, 상기 플라즈마 처리 장치는 유도 결합 플라즈마 처리 장치(ICP 장치)이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 유도 결합 플라즈마 처리 장치가 도시된다. 유도 결합 코일(1003)에 로드된 무선 주파수 전력은 유전체 윈도우(1002)를 통해 반응 챔버(1001) 내에 결합되며, 반응 챔버(1001) 내에 전자 영역을 형성하여, 가스 수송 시스템을 통해 반응 챔버(1001)에 공급된 공정 가스를 전리시켜 플라즈마 또는 이온을 형성함으로써, 반응 챔버(1001) 하단 베이스(1004) 위의 웨이퍼(1008)에 대해 식각 등 처리를 진행한다. 반응 챔버(1001)의 챔버 측벽을 둘러싸고 부싱 본체(1005)(liner)가 설치되며, 상기 부싱 본체(1005)는 이의 상부의 유전체 윈도우(1002)의 가장자리를 지지한다. 상기 부싱 본체(1005)는 챔버에 접촉하여 접지되며, 부싱 본체(1005)의 내벽에서 아래쪽으로 연장되며 반응 챔버(1001)의 챔버 내측을 둘러싸는 가림판(1051)이 설치되며, 상기 가림판(1051)을 통하여 플라즈마 가둠을 구현함으로써, 반응 챔버(1001)의 캐비티 등 부품을 부식으로부터 보호하며, 또한 상기 부싱 본체(1005) 내부에는 공정 가스를 가열하기 위한 가열 그루브가 구비된다.
상기 가스 수송 시스템에서, 가스 박스(gas box)를 통해 송출되는 공정 가스는, 먼저 분류기(splitter)를 거쳐 중간 가스 유입 경로 및 가장자리 가스 유입 경로 두 갈래로 나뉜다. 중간 가스 유입 경로는 유전체 윈도우(1002)에 설치된 가스 유입 장치를 통해 반응 챔버(1001) 내부에 공기를 공급하고, 가장자리 가스 유입 경로는 가스 수송 시스템 내부의 가스 경로 파이프를 통해 부싱 본체(1005) 내부의 가스 경로에 수송하고, 이어서 부싱 본체(1005) 내부 측벽에 분포 형성된 일부 가스 배출구(1052)를 통해 공정 가스를 반응 챔버(1001) 내부로 공급한다. 중간 가스유입 및 가장자리 가스 유입의 두 갈래 흡기구 구조의 설치는, 반응 챔버(1001) 내부에 분포되는 공정 가스의 균일성을 향상시킨다.
이하 가장자리 가스 유입 경로에 대해 자세히 설명한다: 도 2에 표시된 바와 같이, 본 실시예의 플라즈마 처리 장치(도 2)의 가스 수송 부품 구조의 설명도이고, 상기 부싱 본체(1005) 내부에서 가스 경로의 구체적인 구조는 다음과 같다: 상기 부싱 본체(1005)의 외벽에는 일부 가스 흡입구(1053)가 구비되며, 일부 유입 가스 수송 부품(1006)이 상기 가스 흡입구(1053)에 맞물려 각각 상기 가스 흡입구(1053)의 내부에 끼워 넣어지며, 상기 유입 가스 수송 부품(1006)에는 가스 유입 통로(1061)(gas feed）가 구비되며, 상기 가스 유입 통로(1061)는 가스 수송 시스템 내의 가스 경로 파이프와 연통된다.
도 3은 도 2의 가스 확산 부품(1007) 및 부싱 본체(1005) 부분의 구조 단면 3차원 사시도이며, 도 2에 도 3을 결합하여 보면, 상기 부싱 본체(1005)의 내부에는 상기 가스 흡입구(1053)와 연통되는 고리형 확산 수용 공간(1054)(도 2에 도시됨)이 둘러싸여 구비되며, 상기 확산 수용 공간(1054)은 그루브로, 고리형 가스 확산 부품(1007)은 상기 확산 수용 공간(1054)과 매칭되어 상기 확산 수용 공간(1054) 내부에 끼워 넣어지며, 상기 가스 확산 부품(1007)의 둘레에는 적어도 한 바퀴의 가스 확산 통로(1071)(gas groove)가 구비되며, 상기 가스 확산 통로(1071)가 복수의 바퀴 구비될 때, 각각의 가스 확산 통로(1071)는 서로 연통되며, 본 실시예에서는, 상기 가스 확산 통로(1071)가 한 바퀴 포함되며, 상기 가스 확산 통로(1071)와 상기 가스 유입 통로(1061)는 연통되며, 상기 가스 확산 통로(1071)는 상부 개방형 가스 그루브 구조이며, 이의 상부와 상기 유전체 윈도우(1002)는 접촉된다.
상기 가스 확산 부품(1007)의 내벽에는 분산 방식으로 복수의 가스 배출 통로(1072)가 구비되며, 상기 가스 배출 통로(1072)의 직경은 1mm이하이며, 각각의 상기 가스 배출 통로(1072)의 일단은 상기 가스 확산 통로(1071)와 연통되고, 타단은 상기 부싱 본체(1005) 내부 측벽상의 가스 배출구(1052)와 연통되며; 공정 가스는 가스 경로 파이프로부터 상기 가스 유입 통로(1061)를 거쳐 상기 가스 확산 통로(1071)에 수송되며, 나아가 가스 배출 통로(1072) 및 가스 배출구(1052)를 통해 횡 방향으로 반응 챔버(1001) 내부에 수송된다.
여기서, 상기 부싱 본체(1005)는 알루미늄 합금으로 제작되며, 상기 가스 흡입구(1053) 및 상기 확산 수용 공간(1054)의 내부 표면은 각각 내부식성 재료로 코팅되며, 바람직하게는, 상기 내부식성 재료 코팅은 경질 양극산화 또는 고밀도 양극산화 처리에 의해 제조되며, 양극 산화층은 일반적으로 산화 알루미늄 층으로, 수송된 공정 가스 및 플라즈마에 의한 부품 부식을 방지한다.
상기 유입 가스 수송 부품(1006) 및 상기 가스 확산 부품(1007)의 재료는 내부식성 재료이며, 예를 들어 상기 가스 확산 부품(1007)은 알루미나계의 세라믹 재료로 제조되며, 상기 유입 가스 수송 부품(1006)은 세라믹 재료 또는 진공 용융된 316L 스테인리스 재료로 제조되며, 상기 유입 가스 수송 부품(1006) 내부의 가스 유입 통로(1061)는 화학적 부식 세척 방법으로 세척하여, 상기 가스 유입 통로(1061)의 벽면을 부동태화 처리한다.
바람직하게는, 상기 유입 가스 수송 부품(1006), 가스 확산 부품(1007)은 모두 세라믹 재료로 제조되며, 상기 부싱 본체(1005), 유입 가스 수송 부품(1006), 가스 확산 부품(1007) 중의 임의의 두 부품의 모든 접합부는 접착, 용접, 잠금 장치 설치 등 다양한 방식으로 접합된다. 상기 가스 유입 통로(1061), 가스 확산 통로(1071) 및 가스 배출 통로(1072)는 세라믹 재료로 만들어진 밀폐 가스 통로로 연결되어, 공정 가스가 부싱 본체(1005) 내부의 가스 경로에 유입된 후 밀폐된 가스 경로 내부에서만 유동하여, 알루미늄 합금으로 제조된 부싱 본체(1005)와 전혀 접촉하지 않으므로, 공정 가스의 부식성 가스가 통로 내부에서 부식하여 금속 오염 및 고체 입자 오염을 일으키는 문제를 철저하게 차단한다.
도 2 및 도 3을 결합하여 도시한 바와 같이, 상기 부싱 본체(1005), 유입 가스 수송 부품(1006), 가스 확산 부품(1007)은 복수 개의 실링 부재를 구비하며, 복수 개의 실링 부재는 각각 상기 밀폐 구조 내부에 구비되어 공정 가스 또는 공정 가스와 대기 환경을 차단한다. 본 실시예에서, 상기 밀폐 구조는 밀폐 그루브(1009)(seal groove)이며, 상기 실링 부재는 O형 링이며, 복수의 O형 링은 각각 상기 밀폐 그루브(1009) 내부에 설치되며, 여기서, 상기 O형 링은 내부식성과 기밀성을 제공하는 불소 고무 또는 불소 실리콘 고무이다. 상기 밀폐 그루브(1009)는 공정 가스의 배출단 및/또는 유입단을 둘러싸는 부분에 구비되며, 또는 각 부품의 이음부를 둘러싸는 부분에 구비되며, 예시로, 상기 밀폐 그루브(1009)는 상기 부싱 본체(1005)와 가스 확산 부품(1007)의 접합부, 상기 가스 확산 부품(1007)과 상기 유입 가스 수송 부품(1006)의 접합부, 상기 유입 가스 수송 부품(1006)과 상기 부싱 본체(1005)의 접합부, 상기 부싱 본체(1005)와 상기 유전체 윈도우(1002)의 접합부에 구비된다.
상기 가스 배출구(1052)는 상기 부싱 본체(1005)의 내부 측벽에 균일하게 분포되며, 공정 가스의 균일한 유입을 위한 것으로, 이의 가스 경로 길이는 상기 가스 배출 통로(1072)의 가스 경로보다 크게 작으며, 그 배출구의 직경은 상기 가스 배출 통로(1072)의 직경보다 크다. 상기 가스 배출구(1052)의 측벽 및 그 주위와 상기 가스 확산 부품(1007) 내측과 부싱 본체(1005)의 접촉면에는 모두 물리적 분사 증착(PS) 또는 물리적 기상 증착(PVD)에 의한 내부식성 재료 막층이 형성된다. 바람직하게는, 상기 내부식성 재료 막층은 이트리아 막층으로, 플라즈마 부식을 방지한다. 상기 가스 배출구(1052)는 원뿔형 가스 배출구(1052)(반응 챔버(1001) 일단의 직경이 가스 확산 부품(1007) 일단의 직경보다 큼) 또는 양쪽의 직경이 동일한 직공(直孔)형 가스 배출구(1052)이며, 바람직하게는, 상기 가스 배출구(1052)는 원뿔형 가스 배출구(1052)이다.
또한, 상기 가스 확산 통로(1071), 가스 유입 통로(1061) 및 가스 배출 통로(1072) 등 여러 곳에 물리적 분사 증착 또는 물리 기상 증착에 의한 내부식성 재료 코팅 한 층이 형성되어, 부싱 본체(1005)가 수송하는 공정 가스가 이러한 부품을 부식하는 것을 방지한다. 예를 들어, 상기 가스 확산 통로(1071) 등에 테프론（Teflon) 등 할로겐 가스의 부식에 견디는 재료를 코팅할 경우, 해당 가스 확산 통로(1071) 등 부분은 수송되는 BCl3, Cl2 등 가스에 의해 부식되지 않는다.
실시예 2
실시예 1의 유도 결합 플라즈마 처리 장치의 구조적 특성에 기초하여, 본 실시예는 상기 부싱 본체(2005)의 구조를 일부 변경하였으며, 주로 상기 부싱 본체(2005)의 내측벽 및 확산 수용 공간(2054)을 변경했다.
도 4에 나타낸 것은, 본 실시예의 유도 결합 플라즈마 처리 장치의 가스 수송 부품의 구조 설명도이다. 실시예 1에 비해, 본 실시예의 상기 부싱 본체(2005) 내측벽에는 상기 가스 배출구(1052)가 설치되지 않으며, 상기 확산 수용 공간(2054)은 하나의 계단이며, 상기 가스 확산 수용 공간(2054) 내부의 상기 가스 확산 부품(2007) 내측벽은 반응 챔버(2001)의 캐비티 환경에 직접 접촉하며, 공정 가스는 가스 경로 파이프에서 상기 가스 유입 부품(2006)의 상기 가스 유입 통로(2061)를 거쳐 가스 확산 부품(2007)의 상기 가스 확산 통로(2071)로 수송되며, 나아가 가스 확산 부품(2007)의 가스 배출 통로(2072)를 통해 반응 챔버 내부로 수송된다. 본 실시예의 유도 결합 플라즈마 처리 장치는, 부품의 구조를 크게 간소화하며, 구조가 간단하고, 장착이 용이한 장점이 있으며, 가스 운송 시스템 구조의 일부 모듈은 해체가 용이하여 작업자의 일상적인 사용 및 유지보수에 보다 유리하다.
또한, 본 실시예의 기타 구조 및 각 부품의 작용 방식, 예를 들어, 밀폐 그루브(2009), O형 링 등은 실시예 1의 부품과 동일하며, 여기에서 중복하여 다루지 않는다.
실시예 3
실시예 2 의 유도 결합 플라즈마 처리 장치의 구조적 특성에 기초하여, 본 실시예는 상기 가스 확산 부품(3007)의 구조를 일부 변경하였으며, 주로 상기 가스 확산 부품(3007) 내부의 가스 확산 통로(3071)를 변경 했다.
도 5는, 본 실시예의 유도 결합 플라즈마 처리 장치의 가스 수송 부품의 구조 설명도이다. 실시예 2에 비해, 본 실시예의 가스 확산 부품(3007)의 가스 확산 통로(3071)는 폐쇄형 가스 통로로, 예를 들어 단면이 고리형인 통로이며, 상기 유전체 윈도우(3002)는 가스 확산 부품(3007)의 상부 표면과 접촉하고 상기 가스 확산 통로(3071)와는 접촉하지 않는다. 이 장치의 공정 가스 수송 과정은 실시예 2와동일하다. 설명해야 할 것은 본 실시예의 확산 수용 공간(3054)은 계단형태로 한정되지 않으며, 그루브나 또는 기타 구조일 수 있으며, 상기 가스 확산 부품(3007)에 매칭되면 가능하다.
본 실시예의 유도 결합 플라즈마 처리 장치는 가스 수송 과정에서 유전체 윈도우(3002)와 공정 가스의 접촉을 차단함으로써 공정 가스가 상기 가스 수송 부품(3006)과 가스 확산 부품(3007)으로 구성된 가스 경로 통로에 머무르도록 하여, 상기 유전체 윈도우(3002)가 공정 가스 중의 부식 성분에 의해 부식되는 가능성을 줄이는데 유리하며, 고체 입자의 오염을 방지하며, 자재 및 자원의 낭비를 줄여, 작업자의 일상적인 유지보수에 편의를 제공한다.
또한, 본 실시예의 기타 구조 및 각 부품의 작용 방식, 예를 들어, 유입 가스 수송 부품(3006)과 가스 확산 부품(3007) 및 부싱 본체(3005)의 관계는 실시예 2 의 모듈과 동일하므로, 여기에서 중복하여 다루지 않는다.
상술한 바를 종합하면, 본 발명은 내부식성 가스 수송 부품 및 이의 플라즈마 처리 장치를 제공하며, 가스 수송 부품(1006), 가스 확산 부품(1007) 및 부싱 본체(1005) 내부의 가스 흡입구(1053)와 확산 수용 공간(1054)을 결합하여, 부싱 본체(1005)가 고온으로 인해 그 표면에 결함이 발생하고 공정 가스가 부싱 본체(1005)와 직접 접촉하는 것을 방지함으로써, 가스 수송 시스템 및 플라즈마 장치에 대한 공정 가스의 부식을 효과적으로 방지하여, 부식성 가스로 인한 챔버 내부의 금속 오염 및 고체 입자 오염 문제를 해결하였으며, 가스 확산 통로(1071), 가스 유입 통로(1061)가 형성되는 각 부품을 부싱 본체(1005)와 독립적인 부품으로 구성하여, 장치를 장기간 사용하여 가스 수송 시스템의 일부 부품을 교체해야 할 경우, 개별 부품만 교체할 수 있어, 부싱 본체(1005)를 전체적으로 소비할 필요가 없으며, 자재 및 자원의 낭비를 줄인다.
본 발명의 내용은 상술한 바람직한 실시예들을 통해 상세하게 설명하였지만, 상술한 설명은 본 발명을 한정하는 것으로 간주되어서는 안 된다. 당업자가 상술한 내용을 읽고 본 발명을 다양하게 수정 및 교체할 수 있음은 자명하다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해 한정한다.

Claims (14)

  1. 플라즈마 처리 장치에 사용되는 내부식성 가스 수송 부품에 있어서,
    부싱 본체;
    상기 부싱 본체의 내부를 둘러싸도록 상기 부싱 본체의 내부에 구비되는 확산 수용 공간; 및
    상기 확산 수용 공간 내부에 위치하는 가스 확산 부품;
    을 포함하며,
    상기 가스 확산 부품의 재료는 내부식성 재료이고, 상기 가스 확산 부품 내부에는 상기 가스 확산 부품 내부를 둘러싸도록 가스 확산 통로가 형성되며, 상기 가스 확산 부품의 내벽에는 복수의 가스 배출 통로가 설치되며, 상기 가스 배출 통로는 상기 가스 확산 통로와 연통되고, 상기 부싱 본체의 내벽에서 아래쪽으로 연장되며 반응 챔버의 챔버 내측을 둘러싸는 가림판이 설치되고, 상기 부싱 본체와 상기 가스 확산 부품의 접합부에 밀폐 구조가 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치에 사용되는 내부식성 가스 수송 부품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 확산 수용 공간은 그루브이며, 상기 부싱 본체의 내측벽에는 복수의 가스 배출구가 구비되며, 상기 가스 배출구와 상기 가스 배출 통로는 연통되는 것을 특징으로 하는 내부식성 가스 수송 부품.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 확산 수용 공간은 하나의 계단인 것을 특징으로 하는 내부식성 가스 수송 부품.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가스 확산 통로는 상부 개방형 가스 그루브 또는 폐쇄형 가스 통로인 것을 특징으로 하는 내부식성 가스 수송 부품.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 부싱 본체의 외벽에는 가스 흡입구가 하나 이상 더 설치되며, 상기 가스 흡입구는 확산 수용 공간과 연통되며;
    각각의 상기 가스 흡입구의 내부에 위치하는 유입 가스 수송 부품에서, 상기 유입 가스 수송 부품의 재료는 내부식성 재료이며, 상기 유입 가스 수송 부품 내부에는 가스 유입 통로가 형성되며, 상기 가스 유입 통로의 일단은 가스 수송 시스템의 가스 경로 파이프와 연통되고, 타단은 상기 가스 확산 통로와 연통되는 것을 특징으로 하는 내부식성 가스 수송 부품.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 부싱 본체의 재료에는 알루미늄 합금이 포함되며, 상기 유입 가스 수송 부품의 재료에는 세라믹 또는 스테인리스가 포함되며, 상기 가스 확산 부품의 재료에는 세라믹이 포함되는 것을 특징으로 하는 내부식성 가스 수송 부품.
  7. 제5항에 있어서.
    상기 확산 수용 공간 및 상기 가스 흡입구의 표면에는 각각 내부식성 재료의 코팅이 형성되며;
    상기 가스 유입 통로 및/또는 상기 가스 확산 통로 및/또는 상기 가스 배출 통로에는 각각 내부식성 재료의 코팅이 구비되는 것을 특징으로 하는 내부식성 가스 수송 부품.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 가스 배출구의 내벽 및 상기 가스 확산 부품과 상기 확산 수용 공간 내측의 접촉면에는 모두 내부식성 재료의 코팅이 구비되는 것을 특징으로 하는 내부식성 가스 수송 부품.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 내부식성 재료의 코팅은 테프론 코팅 또는 이트리아 막층 또는 양극 산화층인 것을 특징으로 하는 내부식성 가스 수송 부품.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 가스 확산 부품과 상기 유입 가스 수송 부품 사이 및/또는 상기 유입 가스 수송 부품과 상기 부싱 본체 사이에는 추가 밀폐 구조가 구비되며, 실링 부재가 각각 상기 추가 밀폐 구조 내부에 구비되며, 상기 추가 밀폐 구조는 상기 가스 확산 부품과 상기 유입 가스 수송 부품의 접합부 및/또는 상기 유입 가스 수송 부품과 상기 부싱 본체의 접합부에 구비되는 것을 특징으로 하는 내부식성 가스 수송 부품.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 가스 배출구는 원뿔형 또는 양끝의 직경이 동일한 직공(直孔)형인 것을 특징으로 하는 내부식성 가스 수송 부품.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 가스 확산 통로는 한 바퀴 또는 복수의 바퀴가 구비되며;
    상기 가스 확산 통로를 복수의 바퀴 포함할 경우, 각각의 상기 가스 확산 통로는 서로 연통되는 것을 특징으로 하는 내부식성 가스 수송 부품.
  13. 내부식성 가스 수송 부품을 포함하는 플라즈마 처리 장치에 있어서,
    반응 챔버;
    제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 상기 내부식성 가스 수송 부품; 및
    상기 부싱 본체에 위치하는 유전체 윈도우;
    를 포함하며,
    상기 내부식성 가스 수송 부품은 상기 반응 챔버의 캐비티 측벽을 둘러싸고 상기 반응 챔버의 캐비티 측벽에 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 유전체 윈도우에 위치하는 유도 결합 코일;을 더 포함하며, 상기 유도 결합 코일에는 무선 주파수 전력이 로드되며, 상기 유전체 윈도우를 통해 상기 반응 챔버 내부에 결합되며, 가스 수송 시스템을 통해 상기 반응 챔버 내부에 유입한 공정 가스는 전리되어 플라즈마를 형성하며, 상기 플라즈마는 상기 반응 챔버 하단에 놓이는 웨이퍼를 처리하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
KR1020200137459A 2019-10-24 2020-10-22 내부식성 가스 수송 부품 및 이의 플라즈마 처리 장치 KR102427424B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911018284.6 2019-10-24
CN201911018284.6A CN112713073B (zh) 2019-10-24 2019-10-24 一种耐腐蚀气体输送部件及其等离子体处理装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210049685A KR20210049685A (ko) 2021-05-06
KR102427424B1 true KR102427424B1 (ko) 2022-08-01

Family

ID=75541490

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200137459A KR102427424B1 (ko) 2019-10-24 2020-10-22 내부식성 가스 수송 부품 및 이의 플라즈마 처리 장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11621149B2 (ko)
KR (1) KR102427424B1 (ko)
CN (1) CN112713073B (ko)
TW (1) TWI777258B (ko)

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW392215B (en) * 1997-02-19 2000-06-01 Anelva Corp Surface processing apparatus
US6408786B1 (en) * 1999-09-23 2002-06-25 Lam Research Corporation Semiconductor processing equipment having tiled ceramic liner
KR20010062209A (ko) * 1999-12-10 2001-07-07 히가시 데쓰로 고내식성 막이 내부에 형성된 챔버를 구비하는 처리 장치
US20030070620A1 (en) * 2001-10-15 2003-04-17 Cooperberg David J. Tunable multi-zone gas injection system
US7608151B2 (en) * 2005-03-07 2009-10-27 Sub-One Technology, Inc. Method and system for coating sections of internal surfaces
CN101522946B (zh) * 2006-10-06 2012-06-13 迦南精机株式会社 耐腐蚀性构件及其制备方法
US8828182B2 (en) 2010-02-12 2014-09-09 Applied Materials, Inc. Process chamber gas flow improvements
US8852685B2 (en) 2010-04-23 2014-10-07 Lam Research Corporation Coating method for gas delivery system
US8133349B1 (en) 2010-11-03 2012-03-13 Lam Research Corporation Rapid and uniform gas switching for a plasma etch process
US9583369B2 (en) * 2013-07-20 2017-02-28 Applied Materials, Inc. Ion assisted deposition for rare-earth oxide based coatings on lids and nozzles
CN104752274B (zh) 2013-12-29 2017-12-19 北京北方华创微电子装备有限公司 工艺腔室以及半导体加工设备
US20160375515A1 (en) * 2015-06-29 2016-12-29 Lam Research Corporation Use of atomic layer deposition coatings to protect brazing line against corrosion, erosion, and arcing
CN107093544B (zh) * 2016-02-18 2019-01-18 北京北方华创微电子装备有限公司 预清洗腔室及半导体加工设备
CN107546093B (zh) * 2016-06-28 2019-04-12 中微半导体设备(上海)股份有限公司 气体注入装置、其制作方法及其应用的等离子处理装置
CN108022821B (zh) * 2016-10-28 2020-07-03 中微半导体设备(上海)股份有限公司 等离子体处理装置及气体通道的耐腐蚀防护方法
JP7224096B2 (ja) * 2017-07-13 2023-02-17 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置用部品の溶射方法及びプラズマ処理装置用部品
JP7129307B2 (ja) * 2018-10-10 2022-09-01 東京エレクトロン株式会社 基板支持アセンブリ、プラズマ処理装置、及びプラズマ処理方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW202117842A (zh) 2021-05-01
US11621149B2 (en) 2023-04-04
KR20210049685A (ko) 2021-05-06
TWI777258B (zh) 2022-09-11
CN112713073B (zh) 2024-03-12
US20210151294A1 (en) 2021-05-20
CN112713073A (zh) 2021-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4628900B2 (ja) プラズマ処理装置
TWI541894B (zh) A plasma processing chamber, a gas sprinkler head and a method of manufacturing the same
KR20130093515A (ko) 가스 전달 시스템의 코팅 방법
KR102085409B1 (ko) 가스 공급 장치, 플라스마 처리 장치 및 가스 공급 장치의 제조 방법
US6592709B1 (en) Method and apparatus for plasma processing
TW201626862A (zh) 抗腐蝕減弱系統
KR102427424B1 (ko) 내부식성 가스 수송 부품 및 이의 플라즈마 처리 장치
TWI642078B (zh) 電漿處理裝置及氣體通道的耐腐蝕防護方法
JP2020088317A (ja) シャワーヘッドおよびガス処理装置
TW202105510A (zh) 電漿處理裝置
TWI808459B (zh) 電漿處理裝置及其氣體噴淋環的製作方法
KR20230068308A (ko) 플라즈마원 및 플라즈마 처리 장치
TWI770445B (zh) 進氣管路連接裝置及含其的用於電漿蝕刻的進氣單元
TW202046403A (zh) 電漿處理裝置中氣體輸送系統的耐腐蝕結構及使用其之電漿處理裝置
CN108496246A (zh) 狭缝阀门涂层及用于清洁狭缝阀门的方法
TWI830599B (zh) 內壁構件的再生方法
TWI725657B (zh) 電漿蝕刻裝置
TWI705850B (zh) 耐腐蝕的氣體混合裝置及等離子處理設備
CN112713074B (zh) 气体喷淋头组件及等离子体处理设备
TWI816448B (zh) 內壁構件的再生方法
WO2023026331A1 (ja) プラズマ処理装置用保護皮膜の洗浄方法
US20220013336A1 (en) Process kit with protective ceramic coatings for hydrogen and nh3 plasma application
TW202125569A (zh) 電漿處理裝置之零件的製造方法及零件之檢查方法
CN104752131B (zh) 上电极组件进气装置及上电极组件
KR20020060887A (ko) 배기 방법 및 배기 설비

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant