KR20230141596A - 기판 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
[과제] 샤워 플레이트와 쿨링 플레이트를 갖는 샤워 헤드를 구비하는 기판 처리 장치에 있어서, 쿨링 플레이트의 휨을 억제하여, 샤워 플레이트의 파손을 방지 또는 저감하는 기판 처리 장치를 제공한다.
[해결 수단] 플라즈마 처리 챔버와, 상기 플라즈마 처리 챔버 내에 마련되며, 기판을 지지하는 기판 지지부와, 상기 기판 지지부에 대향하는 샤워 헤드를 구비하고, 상기 샤워 헤드는 가스를 토출하는 가스 도입구가 형성되는 샤워 플레이트와, 상기 샤워 플레이트를 보지하며, 냉매가 공급되는 냉매 유로 및 가스 공급 유로가 형성되는 쿨링 플레이트와, 상기 샤워 플레이트와 상기 쿨링 플레이트 사이에 형성되며, 상기 가스 도입구 및 가스 공급 유로에 각각 연통하는 복수의 가스 확산실을 구비하며, 상기 냉매 유로는 평면에서 보아 적어도 일부가, 상기 샤워 플레이트와 상기 쿨링 플레이트 사이의 전열면 위에 배치되는, 기판 처리 장치.
[해결 수단] 플라즈마 처리 챔버와, 상기 플라즈마 처리 챔버 내에 마련되며, 기판을 지지하는 기판 지지부와, 상기 기판 지지부에 대향하는 샤워 헤드를 구비하고, 상기 샤워 헤드는 가스를 토출하는 가스 도입구가 형성되는 샤워 플레이트와, 상기 샤워 플레이트를 보지하며, 냉매가 공급되는 냉매 유로 및 가스 공급 유로가 형성되는 쿨링 플레이트와, 상기 샤워 플레이트와 상기 쿨링 플레이트 사이에 형성되며, 상기 가스 도입구 및 가스 공급 유로에 각각 연통하는 복수의 가스 확산실을 구비하며, 상기 냉매 유로는 평면에서 보아 적어도 일부가, 상기 샤워 플레이트와 상기 쿨링 플레이트 사이의 전열면 위에 배치되는, 기판 처리 장치.
Description
본 개시는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 탑재대의 상면에 배치되는 기판에 대면하여 배치되는 샤워 헤드를 구비하고, 샤워 헤드는 복수의 구멍을 갖는 표면판과, 가스 유로 및 가스를 가열하는 히터를 갖는 중간판과, 중간판에 열적으로 접속하는 천판을 갖는 장치가 개시되어 있다.
특허문헌 2에는 가스 유로가 형성된 상부 전극과, 하면에 플리넘이 형성된 이면 받침 부재와, 열 제어판을 갖는 샤워 헤드 전극 조립체가 개시되어 있다.
하나의 측면에서는, 본 개시는 샤워 플레이트와 쿨링 플레이트를 갖는 샤워 헤드를 구비하는 기판 처리 장치에 있어서, 쿨링 플레이트의 휨을 억제하여, 샤워 플레이트의 파손을 방지 또는 저감하는 기판 처리 장치를 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 하나의 태양에 의하면, 플라즈마 처리 챔버와, 상기 플라즈마 처리 챔버 내에 마련되며, 기판을 지지하는 기판 지지부와, 상기 기판 지지부에 대향하는 샤워 헤드를 구비하고, 상기 샤워 헤드는 가스를 토출하는 가스 도입구가 형성되는 샤워 플레이트와, 상기 샤워 플레이트를 보지하며, 냉매가 공급되는 냉매 유로 및 가스 공급 유로가 형성되는 쿨링 플레이트와, 상기 샤워 플레이트와 상기 쿨링 플레이트 사이에 형성되며, 상기 가스 도입구 및 가스 공급 유로에 각각 연통하는 복수의 가스 확산실을 구비하며, 상기 냉매 유로는, 평면에서 보아, 적어도 일부가 상기 샤워 플레이트와 상기 쿨링 플레이트 사이의 전열면 위에 배치되는, 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.
하나의 측면에 의하면, 샤워 플레이트와 쿨링 플레이트를 갖는 샤워 헤드를 구비하는 기판 처리 장치에 있어서, 쿨링 플레이트의 휨을 억제하여, 샤워 플레이트의 파손을 방지 또는 저감하는 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 용량 결합형의 기판 처리 장치의 구성예를 설명하기 위한 도면의 일 예이다.
도 2는 제 1 실시형태에 따른 샤워 헤드의 단면도의 일 예이다.
도 3은 제 1 실시형태에 따른 쿨링 플레이트를 하방으로부터 본 저면도의 일 예이다.
도 4는 제 2 실시형태에 따른 샤워 헤드의 단면도의 일 예이다.
도 5는 제 2 실시형태에 따른 쿨링 플레이트를 하방으로부터 본 저면도의 일 예이다.
도 6은 제 3 실시형태에 따른 샤워 헤드의 단면도의 일 예이다.
도 2는 제 1 실시형태에 따른 샤워 헤드의 단면도의 일 예이다.
도 3은 제 1 실시형태에 따른 쿨링 플레이트를 하방으로부터 본 저면도의 일 예이다.
도 4는 제 2 실시형태에 따른 샤워 헤드의 단면도의 일 예이다.
도 5는 제 2 실시형태에 따른 쿨링 플레이트를 하방으로부터 본 저면도의 일 예이다.
도 6은 제 3 실시형태에 따른 샤워 헤드의 단면도의 일 예이다.
이하, 도면을 참조하여 여러 가지의 예시적 실시형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서, 동일 또는 상당 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하는 것으로 한다.
이하에, 플라즈마 처리 시스템의 구성예에 대해 설명한다. 도 1은 용량 결합형의 기판 처리 장치의 구성예를 설명하기 위한 도면의 일 예이다.
플라즈마 처리 시스템은 용량 결합형의 기판 처리 장치(1) 및 제어부(2)를 포함한다. 용량 결합형의 기판 처리 장치(1)는 플라즈마 처리 챔버(10), 가스 공급부(20), 전원(30) 및 배기 시스템(40)을 포함한다. 또한, 기판 처리 장치(1)는 기판 지지부(11) 및 가스 도입부를 포함한다. 가스 도입부는 적어도 1개의 처리 가스를 플라즈마 처리 챔버(10) 내에 도입하도록 구성된다. 가스 도입부는 샤워 헤드(13)를 포함한다. 기판 지지부(11)는 플라즈마 처리 챔버(10) 내에 배치된다. 샤워 헤드(13)는 기판 지지부(11)의 상방에 배치된다. 일 실시형태에 있어서, 샤워 헤드(13)는 플라즈마 처리 챔버(10)의 천정부(ceiling)의 적어도 일부를 구성한다. 플라즈마 처리 챔버(10)는 샤워 헤드(13), 플라즈마 처리 챔버(10)의 측벽(10a) 및 기판 지지부(11)에 의해 규정된 플라즈마 처리 공간(10s)을 갖는다. 플라즈마 처리 챔버(10)는 적어도 1개의 처리 가스를 플라즈마 처리 공간(10s)에 공급하기 위한 적어도 1개의 가스 공급구와, 플라즈마 처리 공간으로부터 가스를 배출하기 위한 적어도 1개의 가스 배출구를 갖는다. 플라즈마 처리 챔버(10)는 접지된다. 샤워 헤드(13) 및 기판 지지부(11)는 플라즈마 처리 챔버(10)의 하우징과는 전기적으로 절연된다.
기판 지지부(11)는 본체부(111) 및 링 어셈블리(112)를 포함한다. 본체부(111)는 기판(W)을 지지하기 위한 중앙 영역(111a)과, 링 어셈블리(112)를 지지하기 위한 환상 영역(111b)을 갖는다. 웨이퍼는 기판(W)의 일 예이다. 본체부(111)의 환상 영역(111b)은 평면에서 보아 본체부(111)의 중앙 영역(111a)을 둘러싸고 있다. 기판(W)은 본체부(111)의 중앙 영역(111a) 상에 배치되며, 링 어셈블리(112)는 본체부(111)의 중앙 영역(111a) 상의 기판(W)을 둘러싸도록 본체부(111)의 환상 영역(111b) 상에 배치된다. 따라서, 중앙 영역(111a)은 기판(W)을 지지하기 위한 기판 지지면이라고도 불리며, 환상 영역(111b)은 링 어셈블리(112)를 지지하기 위한 링 지지면이라고도 불린다.
일 실시형태에 있어서, 본체부(111)는 기대(1110) 및 정전 척(1111)을 포함한다. 기대(1110)는 도전성 부재를 포함한다. 기대(1110)의 도전성 부재는 하부 전극으로서 기능할 수 있다. 정전 척(1111)은 기대(1110) 상에 배치된다. 정전 척(1111)은 세라믹 부재(1111a)와 세라믹 부재(1111a) 내에 배치되는 정전 전극(1111b)을 포함한다. 세라믹 부재(1111a)는 중앙 영역(111a)을 갖는다. 일 실시형태에 있어서, 세라믹 부재(1111a)는 환상 영역(111b)도 갖는다. 또한, 환상 정전 척이나 환상 절연 부재와 같은 정전 척(1111)을 둘러싸는 다른 부재가 환상 영역(111b)을 가져도 좋다. 이 경우, 링 어셈블리(112)는 환상 정전 척 또는 환상 절연 부재 상에 배치되어도 좋으며, 정전 척(1111)과 환상 절연 부재의 양쪽 상에 배치되어도 좋다. 또한, 후술하는 RF(Radio Frequency) 전원(31) 및/또는 DC(Direct Current) 전원(32)에 결합되는 적어도 1개의 RF/DC 전극이 세라믹 부재(1111a) 내에 배치되어도 좋다. 이 경우, 적어도 1개의 RF/DC 전극이 하부 전극으로서 기능한다. 후술하는 바이어스 RF 신호 및/또는 DC 신호가 적어도 1개의 RF/DC 전극에 공급되는 경우, RF/DC 전극은 바이어스 전극이라고도 불린다. 또한, 기대(1110)의 도전성 부재와 적어도 1개의 RF/DC 전극이 복수의 하부 전극으로서 기능하여도 좋다. 또한, 정전 전극(1111b)이 하부 전극으로서 기능하여도 좋다. 따라서, 기판 지지부(11)는 적어도 1개의 하부 전극을 포함한다.
링 어셈블리(112)는 하나 또는 복수의 환상 부재를 포함한다. 일 실시형태에 있어서, 하나 또는 복수의 환상 부재는 하나 또는 복수의 에지 링과, 적어도 1개의 커버 링을 포함한다. 에지 링은 도전성 재료 또는 절연 재료로 형성되며, 커버 링은 절연 재료로 형성된다.
또한, 기판 지지부(11)는 정전 척(1111), 링 어셈블리(112) 및 기판 중 적어도 1개를 타겟 온도로 조절하도록 구성되는 온도 조절 모듈을 포함하여도 좋다. 온도 조절 모듈은 히터, 전열 매체, 유로(1110a), 또는 이들 조합을 포함하여도 좋다. 유로(1110a)에는 브라인이나 가스와 같은 전열 유체가 흐른다. 일 실시형태에 있어서, 유로(1110a)가 기대(1110) 내에 형성되며, 하나 또는 복수의 히터가 정전 척(1111)의 세라믹 부재(1111a) 내에 배치된다. 또한, 기판 지지부(11)는 기판(W)의 이면과 중앙 영역(111a) 사이의 간극에 전열 가스를 공급하도록 구성된 전열 가스 공급부를 포함하여도 좋다.
샤워 헤드(13)는 가스 공급부(20)로부터의 적어도 1개의 처리 가스를 플라즈마 처리 공간(10s) 내에 도입하도록 구성된다. 샤워 헤드(13)는 적어도 1개의 가스 공급구(13a(13a1 내지 13a3)), 적어도 1개의 가스 공급 유로(13b(13b1 내지 13b3)), 적어도 1개의 가스 확산실(13c(13c1 내지 13c3)), 및 복수의 가스 도입구(13d(13d1 내지 13d3))를 갖는다. 가스 공급구(13a)에 공급된 처리 가스는 가스 공급 유로(13b) 및 가스 확산실(13c)을 통과하여 복수의 가스 도입구(13d)로부터 플라즈마 처리 공간(10s) 내에 도입된다.
또한, 도 1에 도시하는 샤워 헤드(13)는 가스 도입부(51)와, 가스 도입부(52)와, 가스 도입부(53)를 갖는다. 가스 도입부(51)는 플라즈마 처리 챔버(10) 내의 기판(W)의 중심 영역(센터 영역)에 가스를 도입한다. 가스 도입부(52)는 가스 도입부(51)보다 외측 영역(중간 영역)에 가스를 도입한다. 가스 도입부(53)는 가스 도입부(52)보다 외측 영역(에지 영역)에 가스를 도입한다. 가스 도입부(51), 가스 도입부(52) 및 가스 도입부(53)는 동심형상으로 배치되어 있다.
가스 공급구(13a)는 가스 공급구(13a1)와, 가스 공급구(13a2)와, 가스 공급구(13a3)를 갖는다. 가스 공급구(13a1)는 가스 도입부(51)에 도입되는 가스가 공급된다. 가스 공급구(13a2)는 가스 도입부(52)에 도입되는 가스가 공급된다. 가스 공급구(13a3)는 가스 도입부(53)에 도입되는 가스가 공급된다.
가스 공급 유로(13b)는 가스 공급 유로(13b1)와, 가스 공급 유로(13b2)와, 가스 공급 유로(13b3)를 갖는다. 가스 공급 유로(13b1)는 가스 공급구(13a1)와 가스 확산실(13c1)을 접속한다. 가스 공급 유로(13b2)는 가스 공급구(13a2)와 가스 확산실(13c2)을 접속한다. 가스 공급 유로(13b3)는 가스 공급구(13a3)와 가스 확산실(13c3)을 접속한다.
가스 확산실(13c)은 가스 확산실(13c1)과, 가스 확산실(13c2)과, 가스 확산실(13c3)을 갖는다. 가스 확산실(13c1)에는, 가스 공급 유로(13b1) 및 복수의 가스 도입구(13d1)가 가스가 통류 가능하게 접속된다. 가스 도입부(51)는 가스 공급구(13a1), 가스 공급 유로(13b1), 가스 확산실(13c1), 복수의 가스 도입구(13d1)를 갖는다. 또한, 가스 확산실(13c2)에는, 가스 공급 유로(13b2) 및 복수의 가스 도입구(13d2)가 가스가 통류 가능하게 접속된다. 가스 도입부(52)는 가스 공급구(13a2), 가스 공급 유로(13b2), 가스 확산실(13c2), 복수의 가스 도입구(13d2)를 갖는다. 또한, 가스 확산실(13c3)에는, 가스 공급 유로(13b3) 및 복수의 가스 도입구(13d3)가 가스가 통류 가능하게 접속된다. 가스 도입부(53)는 가스 공급구(13a3), 가스 공급 유로(13b3), 가스 확산실(13c3), 복수의 가스 도입구(13d3)를 갖는다.
또한, 샤워 헤드(13)는 적어도 1개의 상부 전극을 포함한다. 또한, 가스 도입부는 샤워 헤드(13)에 부가하여, 측벽(10a)에 형성된 하나 또는 복수의 개구부에 장착되는 하나 또는 복수의 사이드 가스 주입부(SGI: Side Gas Injector)를 포함하여도 좋다.
또한, 샤워 헤드(13)는 쿨링 플레이트(131)와, 샤워 플레이트(132)를 갖는다. 쿨링 플레이트(131)는 샤워 플레이트(132)를 보지한다. 또한, 쿨링 플레이트(131)는 보지한 샤워 플레이트(132)를 냉각하는 기능을 갖는다. 또한, 쿨링 플레이트(131)는 가스 공급구(13a), 가스 공급 유로(13b) 및 가스 확산실(13c)이 형성된다. 쿨링 플레이트(131)는 예를 들면, Al, SiC, 또는 금속기 복합 재료(MMC: Metal Matrix Composites)로 형성된다.
샤워 플레이트(132)는 복수의 가스 도입구(13d)가 형성된다. 쿨링 플레이트(131)에 샤워 플레이트(132)가 보지되었을 때, 복수의 가스 도입구(13d)는, 가스 확산실(13c)과 연통한다. 샤워 플레이트(132)는 예를 들면, Si, SiC, SiO2, Al 등으로 형성된다.
가스 공급부(20)는 적어도 1개의 가스 소스(21) 및 적어도 1개의 유량 제어기(22)를 포함하여도 좋다. 일 실시형태에 있어서, 가스 공급부(20)는 적어도 1개의 처리 가스를, 각각 대응의 가스 소스(21)로부터 각각에 대응하는 유량 제어기(22)를 거쳐서 샤워 헤드(13)에 공급하도록 구성된다. 각각의 유량 제어기(22)는, 예를 들면, 매스 플로우 컨트롤러 또는 압력 제어식의 유량 제어기를 포함하여도 좋다. 또한, 가스 공급부(20)는 적어도 1개의 처리 가스의 유량을 변조 또는 펄스화하는 하나 또는 그 이상의 유량 변조 디바이스를 포함하여도 좋다.
전원(30)은 적어도 1개의 임피던스 정합 회로를 거쳐서 플라즈마 처리 챔버(10)에 결합되는 RF 전원(31)을 포함한다. RF 전원(31)은 적어도 1개의 RF 신호(RF 전력)를 적어도 1개의 하부 전극 및/또는 적어도 1개의 상부 전극에 공급하도록 구성된다. 이에 의해, 플라즈마 처리 공간(10s)에 공급된 적어도 1개의 처리 가스로부터 플라즈마가 형성된다. 따라서, RF 전원(31)은 플라즈마 처리 챔버(10)에 있어서, 하나 또는 그 이상의 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하도록 구성되는 플라즈마 생성부의 적어도 일부로서 기능할 수 있다. 또한, 바이어스 RF 신호를 적어도 1개의 하부 전극에 공급하는 것에 의해, 기판(W)에 바이어스 전위가 발생하고, 형성된 플라즈마 중의 이온 성분을 기판(W)으로 인입할 수 있다.
일 실시형태에 있어서, RF 전원(31)은 제 1 RF 생성부(31a) 및 제 2 RF 생성부(31b)를 포함한다. 제 1 RF 생성부(31a)는 적어도 1개의 임피던스 정합 회로를 거쳐서 적어도 1개의 하부 전극 및/또는 적어도 1개의 상부 전극에 결합되며, 플라즈마 생성용의 소스 RF 신호(소스 RF 전력)를 생성하도록 구성된다. 일 실시형태에 있어서, 소스 RF 신호는 10㎒ 내지 150㎒의 범위 내의 주파수를 갖는다. 일 실시형태에 있어서, 제 1 RF 생성부(31a)는 상이한 주파수를 갖는 복수의 소스 RF 신호를 생성하도록 구성되어도 좋다. 생성된 하나 또는 복수의 소스 RF 신호는 적어도 1개의 하부 전극 및/또는 적어도 1개의 상부 전극에 공급된다.
제 2 RF 생성부(31b)는 적어도 1개의 임피던스 정합 회로를 거쳐서 적어도 1개의 하부 전극에 결합되며, 바이어스 RF 신호(바이어스 RF 전력)를 생성하도록 구성된다. 바이어스 RF 신호의 주파수는, 소스 RF 신호의 주파수와 동일하여도 상이하여도 좋다. 일 실시형태에 있어서, 바이어스 RF 신호는 소스 RF 신호의 주파수보다 낮은 주파수를 갖는다. 일 실시형태에 있어서, 바이어스 RF 신호는 100㎑ 내지 60㎒의 범위 내의 주파수를 갖는다. 일 실시형태에 있어서, 제 2 RF 생성부(31b)는 상이한 주파수를 갖는 복수의 바이어스 RF 신호를 생성하도록 구성되어도 좋다. 생성된 하나 또는 복수의 바이어스 RF 신호는 적어도 1개의 하부 전극에 공급된다. 또한, 여러 가지의 실시형태에 있어서, 소스 RF 신호 및 바이어스 RF 신호 중 적어도 1개가 펄스화되어도 좋다.
또한, 전원(30)은 플라즈마 처리 챔버(10)에 결합되는 DC 전원(32)을 포함하여도 좋다. DC 전원(32)은 제 1 DC 생성부(32a) 및 제 2 DC 생성부(32b)를 포함한다. 일 실시형태에 있어서, 제 1 DC 생성부(32a)는 적어도 1개의 하부 전극에 접속되며, 제 1 DC 신호를 생성하도록 구성된다. 생성된 제 1 바이어스 DC 신호는 적어도 1개의 하부 전극에 인가된다. 일 실시형태에 있어서, 제 2 DC 생성부(32b)는 적어도 1개의 상부 전극에 접속되며, 제 2 DC 신호를 생성하도록 구성된다. 생성된 제 2 DC 신호는 적어도 1개의 상부 전극에 인가된다.
여러 가지의 실시형태에 있어서, 제 1 및 제 2 DC 신호 중 적어도 1개가 펄스화되어도 좋다. 이 경우, 전압 펄스의 순서가 적어도 1개의 하부 전극 및/또는 적어도 1개의 상부 전극에 인가된다. 전압 펄스는 직사각형, 사다리꼴, 삼각형 또는 이들 조합의 펄스 파형을 가져도 좋다. 일 실시형태에 있어서, DC 신호로부터 전압 펄스의 순서를 생성하기 위한 파형 생성부가 제 1 DC 생성부(32a)와 적어도 1개의 하부 전극 사이에 접속된다. 따라서, 제 1 DC 생성부(32a) 및 파형 생성부는 전압 펄스 생성부를 구성한다. 제 2 DC 생성부(32b) 및 파형 생성부가 전압 펄스 생성부를 구성하는 경우, 전압 펄스 생성부는 적어도 1개의 상부 전극에 접속된다. 전압 펄스는 정(正)의 극성을 가져도 좋으며, 부(負)의 극성을 가져도 좋다. 또한, 전압 펄스의 순서는 1주기 내에 하나 또는 복수의 정극성 전압 펄스와 하나 또는 복수의 부극성 전압 펄스를 포함하여도 좋다. 또한, 제 1 및 제 2 DC 생성부(32a, 32b)는 RF 전원(31)에 부가하여 마련되어도 좋으며, 제 1 DC 생성부(32a)가 제 2 RF 생성부(31b)를 대신하여 마련되어도 좋다.
배기 시스템(40)은 예를 들면, 플라즈마 처리 챔버(10)의 바닥부에 마련된 가스 배출구(10e)에 접속될 수 있다. 배기 시스템(40)은 압력 조정 밸브 및 진공 펌프를 포함하여도 좋다. 압력 조정 밸브에 의해, 플라즈마 처리 공간(10s) 내의 압력이 조정된다. 진공 펌프는 터보 분자 펌프, 드라이 펌프 또는 이들 조합을 포함하여도 좋다.
제어부(2)는 본 개시에서 설명되는 여러 가지의 공정을 기판 처리 장치(1)에 실행시키는 컴퓨터 실행 가능한 명령을 처리한다. 제어부(2)는 여기에서 설명되는 여러 가지의 공정을 실행하도록 기판 처리 장치(1)의 각 요소를 제어하도록 구성될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 제어부(2)의 일부 또는 전부가 기판 처리 장치(1)에 포함되어도 좋다. 제어부(2)는 처리부(2a1), 기억부(2a2) 및 통신 인터페이스(2a3)를 포함하여도 좋다. 제어부(2)는 예를 들면, 컴퓨터(2a)에 의해 실현된다. 처리부(2a1)는 기억부(2a2)로부터 프로그램을 판독하고, 판독된 프로그램을 실행하는 것에 의해, 여러 가지의 제어 동작을 실행하도록 구성될 수 있다. 이 프로그램은 미리 기억부(2a2)에 격납되어 있어도 좋으며, 필요한 때에, 매체를 거쳐서 취득되어도 좋다. 취득된 프로그램은 기억부(2a2)에 격납되며, 처리부(2a1)에 의해 기억부(2a2)로부터 판독되어 실행된다. 매체는 컴퓨터(2a)에 판독 가능한 여러 가지의 기억 매체여도 좋으며, 통신 인터페이스(2a3)에 접속되어 있는 통신 회선이어도 좋다. 처리부(2a1)는 CPU(Central Processing Unit)여도 좋다. 기억부(2a2)는 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive), 또는 이들 조합을 포함하여도 좋다. 통신 인터페이스(2a3)는 LAN(Local Area Network) 등의 통신 회선을 거쳐서 기판 처리 장치(1)와의 사이에서 통신하여도 좋다.
다음에, 샤워 헤드(13)에 대해, 도 2 내지 도 3을 이용하여 설명한다. 도 2는 제 1 실시형태에 따른 샤워 헤드(13)의 단면도의 일 예이다. 도 3은 제 1 실시형태에 따른 쿨링 플레이트(131)를 하방으로부터 본 저면도의 일 예이다. 또한, 도 3에 있어서, 냉매 유로(200)를 파선으로 나타내고, 도트 패턴을 부여하여 냉매 유로(200)를 명시한다.
쿨링 플레이트(131)의 상면(131a)에는, 가스 공급구(13a(13a1 내지 13a3))가 마련되어 있다. 또한, 쿨링 플레이트(131)에는, 쿨링 플레이트(131)를 판두께 방향으로 관통하는 유로인 가스 공급 유로(13b(13b1 내지 13b3))가 마련되어 있다. 가스 공급 유로(13b(13b1 내지 13b3))는 가스 공급구(13a(13a1 내지 13a3))와 오목홈(131c(131c1 내지 131c3))을 각각 연통하도록 형성된다. 쿨링 플레이트(131)의 하면(131b)에는, 오목홈(131c(131c1 내지 131c3))이 형성되어 있다. 오목홈(131c)은 예를 들면, 쿨링 플레이트(131)와 동심의 원환형상으로 형성된다. 도 3에 도시하는 예에 있어서, 오목홈(131c1)은 원환형상의 오목홈으로서 형성된다. 오목홈(131c2)은 오목홈(131c1)보다 외주측에 배치되는 원환형상의 오목홈으로서 형성된다. 오목홈(131c3)은 오목홈(131c2)보다 외주측에 배치되는 원환형상의 오목홈으로서 형성된다.
또한, 오목홈(131c(131c1 내지 131c3))의 형상은 원환형상으로 형성되는 것으로서 설명했지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 오목홈(131c1)은 원형상의 오목홈으로서 형성되어 있어도 좋다. 그리고, 오목홈(131c2)은 오목홈(131c1)보다 외주측에 배치되는 원환형상의 오목홈으로서 형성되어 있어도 좋으며, 오목홈(131c3)은 오목홈(131c2)보다 외주측에 배치되는 원환형상의 오목홈으로서 형성되어 있어도 좋다.
쿨링 플레이트(131)의 하면(131b)에 형성된 오목홈(131c1)과, 샤워 플레이트(132)의 상면에 의해, 가스 확산실(13c1)이 형성된다. 마찬가지로, 쿨링 플레이트(131)의 하면(131b)에 형성된 오목홈(131c2)과, 샤워 플레이트(132)의 상면에 의해, 가스 확산실(13c2)이 형성된다. 또한, 쿨링 플레이트(131)의 하면(131b)에 형성된 오목홈(131c3)과, 샤워 플레이트(132)의 상면에 의해, 가스 확산실(13c3)이 형성된다.
이와 같은 구성에 의해, 가스 공급구(13a)로부터 공급된 처리 가스는 가스 공급 유로(13b)를 거쳐서 가스 확산실(13c)에 공급된다. 가스 확산실(13c) 내에서 확산된 처리 가스는 가스 도입구(13d)를 거쳐서, 플라즈마 처리 공간(10s)(도 1참조)에 토출된다. 이와 같은 구성에 의해, 가스 확산실(13c) 내에서 처리 가스의 공급 압력을 저하시킬 수 있다. 이에 의해, 쿨링 플레이트(131)와 샤워 플레이트(132) 사이에서 발생하는 이상 방전을 억제할 수 있다.
또한, 쿨링 플레이트(131)의 하면(131b)에는, 샤워 플레이트(132)와 접촉하는 것에 의해, 쿨링 플레이트(131)와 샤워 플레이트(132)를 전열시키는 전열면(131d(131d1 내지 131d4))을 갖는다. 도 3에 도시하는 예에 있어서, 전열면(131d1)은 원형상으로 형성되며, 오목홈(131c1)의 내측에 형성된다. 전열면(131d2)은 원환형상으로 형성되며, 오목홈(131c1)의 외측 또한 오목홈(131c2)의 내측에 형성된다. 전열면(131d3)은 원환형상으로 형성되며, 오목홈(131c2)의 외측 또한 오목홈(131c3)의 내측에 형성된다. 전열면(131d4)은 원환형상으로 형성되며, 오목홈(131c3)의 외측에 형성된다.
이와 같은 구성에 의해, 쿨링 플레이트(131)는 전열면(131d(131d1 내지 131d4))에서 샤워 플레이트(132)와 접촉하며, 오목홈(131c(131c1 내지 131c3))이 형성된 영역에서는, 샤워 플레이트(132)와 접촉되어 있지 않다.
또한, 전열면(131d(131d1 내지 131d4))의 형상은 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 오목홈(131c1)이 원형상의 오목홈으로서 형성되는 경우, 원형상으로 형성되는 전열면(131d1)은 없어도 좋다.
또한, 전열면(131d(131d1 내지 131d4))이 형성되는 영역에, 쿨링 플레이트(131)와 샤워 플레이트(132)를 체결하기 위한 볼트(도시하지 않음)를 삽통하기 위한 볼트 구멍(도시하지 않음)이 형성되어 있어도 좋다. 이에 의해, 샤워 플레이트(132)는 쿨링 플레이트(131)에 착탈 가능하게 장착된다. 또한, 쿨링 플레이트(131)에 대한 샤워 플레이트(132)의 장착 방법은 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 샤워 플레이트(132)의 외주부에 있어서, 클램프 부재(도시하지 않음)에 의해 쿨링 플레이트(131)와 샤워 플레이트(132)를 클램프하는 구성이어도 좋다.
또한, 환언하면, 쿨링 플레이트(131)의 하면(131b)에는 쿨링 플레이트(131)의 중심으로부터 쿨링 플레이트(131)의 외주를 향하여, 전열면(131d(131d1 내지 131d4))과 오목홈(131c(131c1 내지 131c3))이 교대로 반복되어 형성되어 있다.
또한, 쿨링 플레이트(131)에는, 브라인 등의 냉매가 통류하는 냉매 유로(200)가 형성되어 있다. 냉매 유로(200)의 일단에는 냉매 공급로(201)가 형성되며, 냉매 유로(200)의 타단에는 냉매 배출로(202)가 형성되어 있다. 냉매 공급로(201)는 쿨링 플레이트(131)의 상면(131a)으로부터 쿨링 플레이트(131)의 높이 방향으로 형성되며, 냉매 유로(200)의 일단에 접속하는 유로이다. 냉매 배출로(202)는 쿨링 플레이트(131)의 상면(131a)으로부터 쿨링 플레이트(131)의 높이 방향으로 형성되며, 냉매 유로(200)의 타단에 접속하는 유로이다. 냉매 공급로(201) 및 냉매 배출로(202)는 칠러 등의 냉매 공급 장치(도시하지 않음)에 접속된다. 이에 의해, 냉매 공급 장치로부터 냉매 공급로(201)에 공급된 냉매는 쿨링 플레이트(131) 내의 냉매 유로(200)를 흐르는 동시에 쿨링 플레이트(131)를 발열(拔熱)하며, 냉매 배출로(202)로부터 배출된다.
여기에서, 도 2에 도시하는 바와 같이, 높이방향에 있어서, 냉매 유로(200)는 쿨링 플레이트(131)의 전열면(131d)으로부터 냉매 유로(200)의 하면까지의 높이(H1)가 3㎜ 이상 20㎜ 이하의 범위로 형성되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 냉매 유로(200)를 전열면(131d)에 가깝게 할 수 있다.
또한, 도 3에 도시하는 바와 같이, 평면에서 보아, 냉매 유로(200)는 쿨링 플레이트(131)의 전열면(131d)의 근방에 배치된다. 구체적으로는, 냉매 유로(200)는, 평면에서 보아, 냉매 유로(200)의 적어도 일부가, 쿨링 플레이트(131)의 전열면(131d) 상에 배치된다.
또한, 구체적으로는, 냉매 유로(200)는 도 3에 도시하는 바와 같이, 부분 냉매 유로(211 내지 220)를 갖는다.
냉매 유로(200)는, 평면에서 보아, 전열면(131d1)의 외주와 오목홈(131c1(가스 확산실(13c1)))의 내주의 경계 상을 따라서 배치되는 부분 냉매 유로(211)를 갖는다. 부분 냉매 유로(211)는, 평면에서 보아, 원호형상으로 형성되며, 적어도 일부가 전열면(131d1) 상에 형성된다.
냉매 유로(200)는, 평면에서 보아, 오목홈(131c1(가스 확산실(13c1)))의 외주와 전열면(131d2)의 내주의 경계 상을 따라서 배치되는 부분 냉매 유로(212)를 갖는다. 부분 냉매 유로(212)는, 평면에서 보아, 원호형상으로 형성되며, 적어도 일부가 전열면(131d2) 상에 형성된다.
냉매 유로(200)는, 평면에서 보아, 전열면(131d2)의 외주와 오목홈(131c2(가스 확산실(13c2)))의 내주의 경계 상을 따라서 배치되는 부분 냉매 유로(213)를 갖는다. 부분 냉매 유로(213)는, 평면에서 보아, 원호형상으로 형성되며, 적어도 일부가 전열면(131d2) 상에 형성된다.
냉매 유로(200)는, 평면에서 보아, 오목홈(131c2(가스 확산실(13c2)))의 외주와 전열면(131d3)의 내주의 경계 상을 따라서 배치되는 부분 냉매 유로(214)를 갖는다. 부분 냉매 유로(214)는, 평면에서 보아, 원호형상으로 형성되며, 적어도 일부가 전열면(131d3) 상에 형성된다.
냉매 유로(200)는, 평면에서 보아, 전열면(131d3)의 외주와 오목홈(131c3(가스 확산실(13c3)))의 내주의 경계 상을 따라서 배치되는 부분 냉매 유로(215)를 갖는다. 부분 냉매 유로(215)는, 평면에서 보아, 원호형상으로 형성되며, 적어도 일부가 전열면(131d3) 상에 형성된다.
냉매 유로(200)는 부분 냉매 유로(215)와 부분 냉매 유로(213)를 접속하는 부분 냉매 유로(216)를 갖는다. 또한, 냉매 유로(200)는 부분 냉매 유로(213)와 부분 냉매 유로(211)를 접속하는 부분 냉매 유로(217)를 갖는다. 또한, 냉매 유로(200)는 부분 냉매 유로(211)와 부분 냉매 유로(212)를 접속하는 부분 냉매 유로(218)를 갖는다. 또한, 냉매 유로(200)는 부분 냉매 유로(212)와 부분 냉매 유로(214)를 접속하는 부분 냉매 유로(219)를 갖는다. 또한, 냉매 유로(200)는 부분 냉매 유로(214)와 냉매 배출로(202)를 접속하는 부분 냉매 유로(220)를 갖는다.
이상과 같이, 냉매 공급로(201)로부터 공급된 냉매는, 원호형상의 부분 냉매 유로(215), 부분 냉매 유로(216), 원호형상의 부분 냉매 유로(213), 부분 냉매 유로(217), 원호형상의 부분 냉매 유로(211), 부분 냉매 유로(218), 원호형상의 부분 냉매 유로(212), 부분 냉매 유로(219), 원호형상의 부분 냉매 유로(214), 부분 냉매 유로(220)의 차례로 흘러, 냉매 배출로(202)로부터 배출된다.
환언하면, 냉매 유로(200)는 원형상의 전열면(131d1)을 냉각하도록 근방에 배치된 부분 냉매 유로(211)를 갖는다. 또한, 냉매 유로(200)는 원환형상의 전열면(131d2)을 냉각하도록 근방에 배치된 부분 냉매 유로(212, 213)를 갖는다. 또한, 냉매 유로(200)는 원환형상의 전열면(131d3)을 냉각하도록 근방에 배치된 부분 냉매 유로(214, 215)를 갖는다.
여기에서, 플라즈마 처리 공간(10s)(도 1 참조)에 형성된 플라즈마로부터 샤워 플레이트(132)에 입열된 열은 쿨링 플레이트(131)에 입열된다. 이 때문에, 쿨링 플레이트(131)는 상면(131a)측과 비교하여 하면(131b)측의 온도가 높아진다. 이에 의해, 쿨링 플레이트(131)는 상면(131a)측과 비교하여 하면(131b)측의 열팽창이 커져, 쿨링 플레이트(131)에 변형(휨)이 발생한다. 이 쿨링 플레이트(131)의 변형에 의해, 쿨링 플레이트(131)에 보지되는 샤워 플레이트(132)가 균열되는 등의 파손의 우려가 있다.
이에 대해, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 쿨링 플레이트(131)는 전열면(131d(131d1 내지 131d4))에서 샤워 플레이트(132)와 접촉한다. 즉, 쿨링 플레이트(131)는, 오목홈(131c(131c1 내지 131c3))이 형성된 영역에서는, 샤워 플레이트(132)와 접촉하고 있지 않다. 이와 같이, 쿨링 플레이트(131)와 샤워 플레이트(132)의 접촉을 전열면(131d)으로 제한하는 것에 의해, 쿨링 플레이트(131)와 샤워 플레이트(132)가 전면으로 접촉하는 구성과 비교하여, 쿨링 플레이트(131)의 변형(휨)을 줄이는 것을 가능하게 하여, 쿨링 플레이트(131)에 작용하는 하중을 저감할 수 있다. 이에 의해, 쿨링 플레이트(131)에 보지되는 샤워 플레이트(132)가 균열되는 등의 파손을 방지 또는 저감할 수 있다.
또한, 냉매 유로(200)는 전열면(131d)의 근방에 배치된다. 이에 의해, 전열면(131d)을 거쳐서 쿨링 플레이트(131)에 입열된 열은 냉매 유로(200)를 흐르는 냉매에 의해 발열된다. 이에 의해, 쿨링 플레이트(131)에 있어서의 상면(131a)측과 하면(131b)측의 온도차를 저감하여, 쿨링 플레이트(131)의 변형(휨)을 억제할 수 있다. 또한, 쿨링 플레이트(131)에 보지되는 샤워 플레이트(132)가 균열되는 등의 파손을 방지 또는 저감할 수 있다.
다음에, 다른 샤워 헤드(13)에 대해, 도 4 및 도 5를 이용하여 설명한다. 도 4는 제 2 실시형태에 따른 샤워 헤드(13)의 단면도의 일 예이다. 도 5는 제 2 실시형태에 따른 쿨링 플레이트(131)를 하방으로부터 본 저면도의 일 예이다.
도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 냉매 유로(200)는 전열면(131d)의 바로 위에 배치되어 있어도 좋다. 구체적으로는, 전열면(131d)의 바로 위에 배치되는 냉매 유로(200)의 바닥면은 오목홈(131c(가스 확산실(13c)))의 천장면보다 낮은 위치에 배치되어 있다. 환언하면, 쿨링 플레이트(131)의 전열면(131d)으로부터 냉매 유로(200)의 하면까지의 높이(H1)가 오목홈(131c)의 깊이(쿨링 플레이트(131)의 전열면(131d)으로부터 오목홈(131c)의 천장면까지의 높이)보다 낮게 형성되는 것이 바람직하다. 냉매 유로(200)를 전열면(131d)의 바로 위에 배치하는 것에 의해 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
다음에, 또 다른 샤워 헤드(13)에 대해, 도 6을 이용하여 설명한다. 도 6은 제 3 실시형태에 따른 샤워 헤드(13)의 단면도의 일 예이다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 냉매 유로(200)의 단면 형상은 가스 확산실(13c)을 둘러싸도록 단면에서 보아, 대략 L자형상으로 형성되어 있어도 좋다. 이에 의해, 냉매 유로(200)의 유로 단면적을 크게 해, 냉매의 유량을 많게 하여, 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
이상, 플라즈마 처리 시스템의 실시형태 등에 대해 설명했지만, 본 개시는 상기 실시형태 등으로 한정되는 것은 아니며, 특허청구의 범위에 기재된 본 개시의 요지의 범위 내에서, 여러 가지의 변형, 개량이 가능하다.
W: 기판
1: 기판 처리 장치
2: 제어부
10: 플라즈마 처리 챔버
10s: 플라즈마 처리 공간
11: 기판 지지부
13: 샤워 헤드
13a: 가스 공급구
13b: 가스 공급 유로
13c: 가스 확산실
13d: 가스 도입구(가스 토출구)
20: 가스 공급부
30: 전원
40: 배기 시스템
51 내지 53: 가스 도입부
131: 쿨링 플레이트
132: 샤워 플레이트
131a: 상면
131b: 하면
131c: 오목홈
131d: 전열면
200: 냉매 유로
201: 냉매 공급로
202: 냉매 배출로
211 내지 220: 부분 냉매 유로
1: 기판 처리 장치
2: 제어부
10: 플라즈마 처리 챔버
10s: 플라즈마 처리 공간
11: 기판 지지부
13: 샤워 헤드
13a: 가스 공급구
13b: 가스 공급 유로
13c: 가스 확산실
13d: 가스 도입구(가스 토출구)
20: 가스 공급부
30: 전원
40: 배기 시스템
51 내지 53: 가스 도입부
131: 쿨링 플레이트
132: 샤워 플레이트
131a: 상면
131b: 하면
131c: 오목홈
131d: 전열면
200: 냉매 유로
201: 냉매 공급로
202: 냉매 배출로
211 내지 220: 부분 냉매 유로
Claims (8)
- 플라즈마 처리 챔버와,
상기 플라즈마 처리 챔버 내에 마련되며, 기판을 지지하는 기판 지지부와,
상기 기판 지지부에 대향하는 샤워 헤드를 구비하고,
상기 샤워 헤드는,
가스를 토출하는 가스 도입구가 형성되는 샤워 플레이트와,
상기 샤워 플레이트를 보지하며, 냉매가 공급되는 냉매 유로 및 가스 공급 유로가 형성되는 쿨링 플레이트와,
상기 샤워 플레이트와 상기 쿨링 플레이트 사이에 형성되며, 상기 가스 도입구 및 가스 공급 유로에 각각 연통하는 복수의 가스 확산실을 구비하며,
상기 냉매 유로는, 평면에서 보아, 적어도 일부가 상기 샤워 플레이트와 상기 쿨링 플레이트 사이의 전열면 위에 배치되는
기판 처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 가스 확산실은 상기 쿨링 플레이트의 하면에 형성된 오목홈과, 상기 샤워 플레이트의 상면에 의해 형성되며,
상기 샤워 플레이트의 가스 토출구는 상기 가스 확산실과 연통하는
기판 처리 장치. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 샤워 플레이트와 접하는 상기 쿨링 플레이트의 전열면으로부터 상기 냉매 유로의 하면까지의 높이는 3㎜ 이상 20㎜ 이하인
기판 처리 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉매 유로는, 평면에서 보아, 상기 가스 확산실과 상기 전열면의 경계 상을 따라서 배치되는 부분 냉매 유로를 포함하는
기판 처리 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉매 유로는, 평면에서 보아, 상기 전열면의 바로 위에 배치되는
기판 처리 장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 냉매 유로의 바닥면은 상기 가스 확산실의 천장면보다 낮은 위치에 배치되는
기판 처리 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉매 유로는 상기 가스 확산실을 둘러싸도록 배치되는
기판 처리 장치. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 샤워 플레이트는 Si, SiC, SiO2, Al 중 어느 하나로 형성되며,
상기 쿨링 플레이트는 Al, SiC, 또는 금속기 복합 재료 중 어느 하나로 형성되는
기판 처리 장치.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022061310A JP2023151608A (ja) | 2022-03-31 | 2022-03-31 | 基板処理装置 |
| JPJP-P-2022-061310 | 2022-03-31 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230141596A true KR20230141596A (ko) | 2023-10-10 |
Family
ID=88193455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230040937A KR20230141596A (ko) | 2022-03-31 | 2023-03-29 | 기판 처리 장치 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230317422A1 (ko) |
| JP (1) | JP2023151608A (ko) |
| KR (1) | KR20230141596A (ko) |
| CN (1) | CN116895505A (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080141941A1 (en) | 2006-12-18 | 2008-06-19 | Lam Research Corporation | Showerhead electrode assembly with gas flow modification for extended electrode life |
| US20110180233A1 (en) | 2010-01-27 | 2011-07-28 | Applied Materials, Inc. | Apparatus for controlling temperature uniformity of a showerhead |
-
2022
- 2022-03-31 JP JP2022061310A patent/JP2023151608A/ja active Pending
-
2023
- 2023-03-16 CN CN202310254236.7A patent/CN116895505A/zh active Pending
- 2023-03-29 KR KR1020230040937A patent/KR20230141596A/ko unknown
- 2023-03-31 US US18/129,437 patent/US20230317422A1/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080141941A1 (en) | 2006-12-18 | 2008-06-19 | Lam Research Corporation | Showerhead electrode assembly with gas flow modification for extended electrode life |
| US20110180233A1 (en) | 2010-01-27 | 2011-07-28 | Applied Materials, Inc. | Apparatus for controlling temperature uniformity of a showerhead |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116895505A (zh) | 2023-10-17 |
| JP2023151608A (ja) | 2023-10-16 |
| US20230317422A1 (en) | 2023-10-05 |
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