KR20240007597A - 기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 가스 공급 어셈블리 - Google Patents
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Abstract
[과제] 플라즈마 처리의 균일성에 관한 제어성을 향상시킨다.
[해결 수단] 내부에 있어서, 탑재대와 금속창 사이에 처리 공간이 형성되는 처리 용기와, 상기 처리 공간에 상기 플라즈마를 생성하기 위한 유도 결합 안테나를 구비하고, 상기 금속창은 복수의 분할창과, 서로 인접하는 각 상기 분할창 사이의 각각에 배치된 절연부를 가지며, 각 상기 분할창은 상기 처리 공간에 상기 처리 가스를 공급하는 가스 구멍을 갖는 제 1 가스 샤워 구조를 가지며, 각 상기 절연부는 상기 처리 공간에 상기 처리 가스를 공급하는 가스 구멍을 갖는 제 2 가스 샤워 구조를 가지며, 상기 제 2 가스 샤워 구조에 상기 처리 가스를 도입하기 위한 제 2 가스 유로는 상기 제 1 가스 샤워 구조에 상기 처리 가스를 도입하기 위한 제 1 가스 유로로부터, 상기 제 1 가스 유로가 상기 제 1 가스 샤워 구조에 접속되는 부분보다 상류의 부분에서 독립되는, 기판 처리 장치가 제공된다.
[해결 수단] 내부에 있어서, 탑재대와 금속창 사이에 처리 공간이 형성되는 처리 용기와, 상기 처리 공간에 상기 플라즈마를 생성하기 위한 유도 결합 안테나를 구비하고, 상기 금속창은 복수의 분할창과, 서로 인접하는 각 상기 분할창 사이의 각각에 배치된 절연부를 가지며, 각 상기 분할창은 상기 처리 공간에 상기 처리 가스를 공급하는 가스 구멍을 갖는 제 1 가스 샤워 구조를 가지며, 각 상기 절연부는 상기 처리 공간에 상기 처리 가스를 공급하는 가스 구멍을 갖는 제 2 가스 샤워 구조를 가지며, 상기 제 2 가스 샤워 구조에 상기 처리 가스를 도입하기 위한 제 2 가스 유로는 상기 제 1 가스 샤워 구조에 상기 처리 가스를 도입하기 위한 제 1 가스 유로로부터, 상기 제 1 가스 유로가 상기 제 1 가스 샤워 구조에 접속되는 부분보다 상류의 부분에서 독립되는, 기판 처리 장치가 제공된다.
Description
본 개시는 기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 가스 공급 어셈블리에 관한 것이다.
처리 용기의 상부에 마련된 금속창을 거쳐서, 유도 결합 안테나에 고주파 전력을 공급하여 유도 결합에 의해 처리 가스를 플라즈마화하고, 처리 용기 내의 탑재대에 탑재된 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 유도 결합형의 기판 처리 장치가 알려져 있다. 이와 같은 기판 처리 장치에서는, 금속창에 복수의 가스 구멍을 마련하고, 복수의 가스 구멍으로부터 처리 용기 내에 처리 가스를 공급한다.
기판 처리 장치에 있어서, 플라즈마 처리가 실시되는 기판은 세대가 진행됨에 따라서 대형화되고, 기판과 마주보는 금속창도 대형화되고 있지만, 이와 같은 금속창을 하나의 부재로 구성하는 것은 곤란하다. 그래서, 금속창을 복수의 금속창에 의해 구성하는 것이 일반화되고 있다. 금속창을 복수의 분할창에 의해 구성하는 경우, 각 분할창에 야기되는 전류가 인접하는 분할창에 걸쳐서 흐르지 않도록, 인접하는 분할창의 사이를 절연체로 구획할 필요가 있다.
그리고, 플라즈마 처리의 균일성을 향상시키기 위해, 각 분할창에 복수의 가스 구멍을 마련할 뿐만 아니라, 절연체를 기판측에서 덮는 커버 부재에 가스 확산실과, 당해 가스 확산실로부터 처리 가스를 공급하는 복수의 가스 구멍을 마련하는 기판 처리 장치가 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조)
본 개시에 따른 기술은, 플라즈마 처리의 균일성에 관한 제어성을 향상시킨다.
본 개시에 따른 기술의 일 태양은, 처리 가스의 플라즈마에 의해 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 있어서, 내부에 있어서, 하부에 상기 기판을 탑재하는 탑재대가 배치되며, 상부에 상기 탑재대와 대향하는 금속창이 배치되며, 상기 탑재대와 상기 금속창 사이에 처리 공간이 형성되는 처리 용기와, 상기 금속창을 거쳐서 상기 탑재대와 대향하며, 상기 처리 공간에 상기 플라즈마를 생성하기 위한 유도 결합 안테나를 구비하고, 상기 금속창은 복수의 분할창과, 서로 인접하는 각 상기 분할창 사이의 각각에 배치된 절연부를 가지며, 각 상기 분할창은 상기 처리 공간에 상기 처리 가스를 공급하는 가스 구멍을 갖는 제 1 가스 샤워 구조를 가지며, 각 상기 절연부는 상기 처리 공간에 상기 처리 가스를 공급하는 가스 구멍을 갖는 제 2 가스 샤워 구조를 가지며, 상기 제 1 가스 샤워 구조에 상기 처리 가스를 도입하기 위한 제 1 가스 유로와, 상기 제 2 가스 샤워 구조에 상기 처리 가스를 도입하기 위한 제 2 가스 유로가 배치되며, 상기 제 2 가스 유로는, 상기 제 1 가스 유로가 상기 제 1 가스 샤워 구조에 접속되는 부분보다 상류의 부분에 있어서, 상기 제 1 가스 유로로부터 독립된다.
본 개시에 따른 기술에 의하면, 플라즈마 처리의 균일성에 관한 제어성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 개시에 따른 기술의 일 실시형태로서의 기판 처리 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치가 구비하는 금속창을 처리 공간측으로부터 본 경우를 도시하는 도면이다.
도 3은 도 1의 기판 처리 장치가 구비하는 금속창의 구성을 개략적으로 도시하는 확대 단면도이다.
도 4는 도 3의 금속창이 갖는 칸막이 부재의 근방의 상세 구성을 도시하는 확대 단면도이다.
도 5는 도 3의 금속창의 제 1 변형예의 구성을 개략적으로 도시하는 확대 단면도이다.
도 6은 도 3의 금속창의 제 2 변형예의 구성을 개략적으로 도시하는 확대 단면도이다.
도 7은 도 4에 도시하는 칸막이 부재의 변형예의 근방의 상세 구성을 도시하는 확대 단면도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치가 구비하는 금속창을 처리 공간측으로부터 본 경우를 도시하는 도면이다.
도 3은 도 1의 기판 처리 장치가 구비하는 금속창의 구성을 개략적으로 도시하는 확대 단면도이다.
도 4는 도 3의 금속창이 갖는 칸막이 부재의 근방의 상세 구성을 도시하는 확대 단면도이다.
도 5는 도 3의 금속창의 제 1 변형예의 구성을 개략적으로 도시하는 확대 단면도이다.
도 6은 도 3의 금속창의 제 2 변형예의 구성을 개략적으로 도시하는 확대 단면도이다.
도 7은 도 4에 도시하는 칸막이 부재의 변형예의 근방의 상세 구성을 도시하는 확대 단면도이다.
상술한 특허문헌 1의 기술에서는, 금속창의 분할창의 일부를 커버 부재로 덮는 것에 의해, 분할창의 각 가스 구멍으로부터 커버 부재의 가스 확산실에 처리 가스를 도입한다. 따라서, 커버 부재의 각 가스 구멍으로부터 처리 용기 내에 공급되는 처리 가스의 유량은, 분할창의 각 가스 구멍으로부터 처리 용기 내에 공급되는 처리 가스의 유량에 비례한다. 그리고, 에칭 레이트는 처리 가스의 유량에 영향을 받기 때문에, 기판에 있어서, 절연부에 대향하는 영역의 에칭 레이트는, 분할창에 대향하는 영역의 에칭 레이트와 적어도 완만한 비례 관계를 나타내게 된다.
그렇지만, 이와 같은 특허문헌 1의 기술에서는, 예를 들면, 절연부에 대향하는 영역의 에칭 레이트를 낮추는 한편, 분할창에 대향하는 영역의 에칭 레이트를 높인다는 제어를 실행하는 것이 어려워, 플라즈마 처리의 균일성에 관한 제어성이 그다지 높지 않다.
이에 대응하여, 본 개시에 따른 기술은 분할창의 각 가스 구멍으로부터 처리 용기 내에 공급되는 처리 가스의 유량과, 커버 부재의 각 가스 구멍으로부터 처리 용기 내에 공급되는 처리 가스의 유량의 비례 관계를 해소하여, 플라즈마 처리의 균일성에 관한 제어성을 향상시킨다.
이하, 도면을 참조하여 본 개시에 따른 기술의 일 실시형태를 설명한다. 도 1은 본 실시형태로서의 기판 처리 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 단면도이며, 도 2는 도 1의 기판 처리 장치가 구비하는 금속창을 처리 공간측으로부터 본 경우를 도시하는 도면이다. 또한, 도 3은 도 1의 기판 처리 장치가 구비하는 금속창의 구성을 개략적으로 도시하는 확대 단면도이다.
도 1의 기판 처리 장치(10)는 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치이다. 기판 처리 장치(10)는 처리 가스로부터 생성한 플라즈마를 이용하여, 직사각형의 기판, 예를 들면, FPD(Flat Panel Display)용의 유리 기판(G)(이하, "기판(G)"이라 함)에 각종 플라즈마 처리를 실시한다. 각종 플라즈마 처리로서는, 기판(G) 상에 메탈막, ITO막이나 산화막 등을 형성하는 성막 처리, 기판(G) 상에 형성된 이들 막을 에칭하는 에칭 처리 또는 메탈막이나 산화막을 덮는 포토레지스트막을 제거하는 애싱 처리 등이 해당된다.
기판 처리 장치(10)는 도전성 재료, 예를 들면, 내벽면에 양극 산화 처리가 실시된 알루미늄 또는 알루미늄을 포함하는 합금으로 이루어지는 각통형상의 처리 용기(11)를 구비하고, 처리 용기(11)는 전기적으로 접지된다. 처리 용기(11)의 상부는 금속창(12)에 의해 기밀하게 폐색된다. 처리 용기(11)의 내부에 있어서, 하부에는 기판(G)을 탑재하는 탑재대(13)가 배치되며, 탑재대(13)는 금속창(12)과 대향한다. 또한, 처리 용기(11)에서는, 탑재대(13)와 금속창(12) 사이에 처리 공간(U)이 형성된다. 처리 공간(U)에서는, 후술하는 바와 같이, 처리 가스로부터 플라즈마가 생성된다.
탑재대(13)는 도전성 재료, 예를 들면, 표면에 양극 산화 처리가 실시된 알루미늄, 알루미늄을 포함하는 합금 또는 스테인리스 등으로 구성된다. 탑재대(13)의 상면에는 도시하지 않은 정전 척이 마련되며, 탑재대(13)에 탑재된 기판(G)은 정전 척에 의해 탑재대(13)에 흡착 보지된다. 또한, 탑재대(13)는 절연체 범위(24)를 거쳐서 처리 용기(11)의 바닥면에 설치된다.
처리 용기(11)의 측벽의 상단에는 금속 프레임(14)이 마련되며, 금속 프레임(14)의 상면에는 측벽부(15)가 설치된다. 측벽부(15)는 천장판(16)을 지지하는 동시에 전기적으로 접지되며, 천장판(16)은 금속창(12)을 상방으로부터 덮는다. 또한, 처리 용기(11)의 측벽과 금속 프레임(14) 사이에는 O링 등의 시일 부재(17)가 마련되며, 처리 공간(U)을 기밀하게 유지한다. 또한, 처리 용기(11)의 측벽에는, 기판(G)을 처리 공간(U)에 반입·반출하기 위한 반입·반출구(18) 및 반입·반출구(18)를 개폐하는 게이트 밸브(19)가 마련된다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 금속창(12)은 직사각형상을 나타내며, 복수의 분할창(22)으로 분할된다. 본 실시형태에서는, 금속창(12)이 24개의 분할창(22)으로 분할되지만, 분할창(22)의 수는 24개로 한정되지 않으며, 금속창(12)의 크기에 따라서 변경된다. 각 분할창(22)은 예를 들면, 비자성체이며, 또한, 도전성의 금속, 알루미늄 또는 알루미늄을 포함하는 합금에 의해 구성된다. 금속창(12)에서는, 서로 인접하는 각 분할창(22) 사이의 각각에 절연체에 의해 구성되는 칸막이 부재(23)(절연부)가 배치된다. 칸막이 부재(23)는 인접하는 각 분할창(22)을 서로 전기적으로 절연한다.
또한, 각 칸막이 부재(23)의 처리 공간(U)에 대향하는 면은, 플라즈마에 의한 소모를 방지하기 위해, 절연체의 커버 부재(25)(절연부)에 의해 덮인다. 커버 부재(25)는 예를 들면, 세장의 평판형상의 알루미나 등의 세라믹스 부재에 의해 구성되며, 후술의 가스 구멍(30)을 갖는 제 1 커버 부재(25a)와, 가스 구멍(30)을 갖지 않는 제 2 커버 부재(25b)로 이루어진다. 또한, 본 실시형태에서는, 각 칸막이 부재(23)의 처리 공간(U)에 대향하는 면의 일부가 제 1 커버 부재(25a)에 의해 덮이고, 각 칸막이 부재(23)의 처리 공간(U)에 대향하는 면의 다른 부분은 제 2 커버 부재(25b)에 의해 덮이지만, 각 제 1 커버 부재(25a)가 덮는 각 칸막이 부재(23)의 범위는 기판 처리 장치(10)의 사양이나, 실행되는 플라즈마 처리의 내용에 따라서 변경된다.
도 1로 복귀하여, 기판 처리 장치(10)에 있어서, 금속창(12), 측벽부(15) 및 천장판(16)으로 둘러싸인 공간은 안테나실(20)을 구성한다. 안테나실(20)에는, 금속창(12)을 거쳐서 탑재대(13)와 대향하도록 유도 결합 안테나(21)가 배치된다. 유도 결합 안테나(21)는 예를 들면, 도시하지 않은 절연체로 이루어지는 스페이서를 거쳐서 금속창(12)으로부터 이격되어 배치된다. 또한, 유도 결합 안테나(21)는 각 분할창(22)에 대향하는 영역에 걸쳐서 배치되며, 또한, 금속창(12)의 둘레방향을 따라서 주회하도록 소용돌이 형상으로 형성된다. 또한, 유도 결합 안테나(21)는 1개 또는 복수의 안테나선으로 이루어지는 환상 안테나여도 좋다. 또한, 유도 결합 안테나(21)는 동심형상으로 복수 마련되어도 좋다. 또한, 유도 결합 안테나(21)는 금속창(12)의 둘레방향으로 복수의 안테나 유닛을 배열하여 전체적으로 환상의 안테나를 구성하도록 하여도 좋다. 그 때, 각 안테나 유닛은 처리 내용에 따라서, 각 분할창(22)을 걸쳐서 배치하여도 좋으며, 걸치지 않고 배치하여도 좋다.
도 1이나 도 3에 도시하는 바와 같이, 각 분할창(22)에는, 처리 공간(U)을 향하여 개구되는 다수의 가스 구멍(26)이 형성된다. 또한, 도 3에 있어서, 유도 결합 안테나(21)나 후술의 온도 조절 유로(37)의 도시는 생략된다. 각 분할창(22)에는, 가스 공급로(60)를 갖는 가스 공급관(28)이 접속되고, 가스 공급관(28)은 가스 공급원(29)에 접속된다. 또한, 가스 공급로(60)는 제 1 가스 유로를 구성한다. 또한, 각 분할창(22)의 내부에는 가스 확산실(27)이 형성되며, 가스 공급원(29)은 가스 공급관(28)을 거쳐서 가스 확산실(27)에 처리 가스를 도입한다. 도입되는 처리 가스는, 예를 들면, 성막 처리, 에칭 처리 또는 애싱 처리에 필요한 가스이다. 가스 확산실(27)에 도입된 처리 가스는 각 가스 구멍(26)으로부터 처리 공간(U)에 공급된다. 따라서, 각 분할창(22)은 각 가스 구멍(26) 및 가스 확산실(27)로 이루어지는 분할창 가스 샤워 구조(제 1 가스 샤워 구조)를 갖게 된다.
각 제 1 커버 부재(25a)에도 처리 공간(U)을 향하여 개구되는 다수의 가스 구멍(30)이 형성되며, 각 제 1 커버 부재(25a)의 내부에는 가스 확산실(31)이 형성된다. 또한, 가스 공급원(29)에는 가스 공급로(61)를 갖는 가스 공급관(32)이, 간접적 혹은 직접적으로 접속되며, 가스 공급원(29)은 가스 공급관(32)을 거쳐서 가스 확산실(31)에 처리 가스를 도입한다. 또한, 가스 공급로(61)는 제 2 가스 유로의 일부를 구성한다. 가스 확산실(31)에 도입된 처리 가스는 각 가스 구멍(30)으로부터 처리 공간(U)에 공급된다. 따라서, 각 제 1 커버 부재(25a)도 각 가스 구멍(30) 및 가스 확산실(31)로 이루어지는 커버 부재 가스 샤워 구조(제 2 가스 샤워 구조)를 갖게 된다.
따라서, 기판 처리 장치(10)에서는, 처리 공간(U)에 있어서, 각 분할창(22)에 대향하는 영역 뿐만이 아닌, 각 제 1 커버 부재(25a)에 대향하는 영역에도 처리 가스가 공급된다. 이에 의해, 처리 공간(U)에 있어서, 각 분할창(22)에 대향하는 영역에만 처리 가스가 편재되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 기판 처리 장치(10)에서는 유도 결합 안테나(21)에, 정합기(33)를 거쳐서 고주파 전원(34)이 접속된다. 고주파 전원(34)은 예를 들면, 13.56㎒의 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 유도 결합 안테나(21)에 공급한다. 이에 의해, 금속창(12)을 구성하는 각 분할창(22)의 각각에 있어서, 상면(유도 결합 안테나(21)측)으로부터 하면(처리 공간(U)측)에 걸쳐서 주회하는 와전류가 야기되며, 이 와전류에 의해 처리 공간(U)에 유도 전계가 형성된다. 그리고, 이 유도 전계가 처리 공간(U)에 공급된 처리 가스를 여기하여 플라즈마를 생성한다.
또한, 탑재대(13)에 정합기(35)를 거쳐서 고주파 전원(36)이 접속된다. 고주파 전원(36)은 예를 들면, 3.2㎒의 바이어스용의 고주파 전력을 탑재대(13)에 공급한다. 이에 의해, 처리 공간(U)의 플라즈마 중의 이온을 기판(G)으로 인입할 수 있다.
기판 처리 장치(10)에서는, 각 분할창(22)이 칸막이 부재(23)에 의해 다른 분할창(22)으로부터 전기적으로 절연되기 때문에, 금속창(12)의 각 분할창(22)에 있어서, 개별적으로 와전류가 야기되며, 각 분할창(22)에 대향하는 영역에 있어서, 개별적으로 유도 전계가 발생한다. 따라서, 각 분할창(22)의 크기나 배치를 변경하는 것에 의해, 처리 공간(U)에서 발생하는 유도 전계의 분포를 제어할 수 있으며, 따라서, 기판(G)에 실시하는 플라즈마 처리의 정도를 국소적으로 제어할 수 있다. 예를 들면, 기판(G)에 있어서의 에칭 레이트의 분포를 제어할 수 있으며, 혹은, 기판(G)에 형성되어 있는 산화막의 에칭에 의한 잔존 막 두꼐 분포를 제어할 수 있다.
또한, 플라즈마 처리의 정도는 온도에도 좌우되기 때문에, 기판 처리 장치(10)에서는, 각 분할창(22)의 내부에 온도 조절 유로(37)가 형성된다. 온도 조절 유로(37)에는 냉각 매체 또는 가열 매체가 도입되고, 각 분할창(22)이 소망하는 온도로 조절되어, 플라즈마 처리의 정도가 제어된다. 또한, 동일한 기능을 발휘시키기 위해, 탑재대(13)의 내부에, 기판(G)의 온도를 제어하기 위한 칠러 등의 온도 조절 기구나 전열 가스 공급 기구를 마련하여도 좋다.
또한, 기판 처리 장치(10)에서는, 처리 용기(11)의 바닥면에 배기구(38)가 형성된다. 이 배기구(38)에는 터보 분자 펌프나 드라이 펌프 등의 배기 장치(39)가 접속된다. 플라즈마 처리를 실행할 때, 배기 장치(39)는 처리 공간(U)을 대기압보다 낮은 소정의 압력으로 유지한다. 또한, 기판 처리 장치(10)에는 제어부(40)가 마련된다. 제어부(40)는 적어도 CPU와 메모리를 갖는 컴퓨터로 이루어지며, 메모리에는 소정의 플라즈마 처리를 실행하기 위한 레시피(프로그램)가 기록된다.
도 4는 도 3의 금속창(12)이 갖는 칸막이 부재(23)의 근방의 상세 구성을 도시하는 확대 단면도이다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 칸막이 부재(23)는, 처리 공간(U)측에 배치되는 하부 칸막이 부재(41)와, 유도 결합 안테나(21) 측에 배치되는 상부 칸막이 부재(42)(제 2 절연부)를 갖는다. 하부 칸막이 부재(41)는 알루미나 등의 세라믹스 부재에 의해 구성되며, 상부 칸막이 부재(42)는 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 등의 불소 수지 부재에 의해 구성된다. 또한, 분할창(22)과 상부 칸막이 부재(42) 사이에는, 시일 부재(43)가 배치된다. 이에 의해, 처리 공간(U)이 대기압의 안테나실(20) 등의 외부로부터 밀봉된다. 칸막이 부재(23)의 일부를 이루는 상부 칸막이 부재(42)를 세라믹스 부재가 아닌, 불소 수지 부재에 의해 구성하는 것에 의해, 칸막이 부재(23) 전체를 경량화할 뿐만 아니라, 금속으로 이루어지는 분할창(22)의 열팽창에 추종시킬 수 있다. 그 결과, 시일 부재(43)의 비틀림 등의 변형을 억제할 수 있어서, 처리 공간(U)의 밀봉을 양호하게 유지할 수 있다.
제 1 커버 부재(25a)와 하부 칸막이 부재(41) 사이에는, 가스 확산실 형성 부재(44)가 배치된다. 가스 확산실 형성 부재(44)는 알루미나 등의 세라믹스 부재에 의해 구성되며, 내부에 공간을 갖고, 제 1 커버 부재(25a)와 합쳐지는 것에 의해, 가스 확산실(31)을 형성한다. 또한, 가스 확산실 형성 부재(44)는 상부가 볼록형상으로 성형되며, 상기 상부는 하부 칸막이 부재(41)의 하부에 형성된 오목부에 삽입맞추어져, 하부 칸막이 부재(41)에 대한 가스 확산실 형성 부재(44)의 위치결정이 된다. 또한 하부 칸막이 부재(41), 가스 확산실 형성 부재(44) 및 제 1 커버 부재(25a)는 제 1 절연부를 구성한다.
하부 칸막이 부재(41)는 내부에 형성된 절연부 가스 유로(45)를 갖는다. 또한, 절연부 가스 유로(45)는 제 2 가스 유로의 일부를 구성한다. 절연부 가스 유로(45)는 하부 칸막이 부재(41)의 측면에 개구되며, 내부에 있어서, 가스 확산실(31)을 향하여 하방으로 굴곡된다. 또한, 절연부 가스 유로(45)는 하부 칸막이 부재(41)에만 형성되며, 상부 칸막이 부재(42)와 접촉하지 않는다. 즉, 상부 칸막이 부재(42)는 절연부 가스 유로(45) 내에 노출되지 않는다. 이에 의해, 불소 수지 부재에 의해 구성되는 상부 칸막이 부재(42)가 절연부 가스 유로(45)를 흐르는 처리 가스에 의해 열화되는 것을 방지할 수 있다.
분할창(22)에 있어서, 가스 공급관(32)과 하부 칸막이 부재(41) 사이에는 연결 부재(46, 47)가 배치된다. 연결 부재(46, 47)는 모두 내부에 가스 유로(48, 49)를 가지며, 가스 유로(48, 49)를 거쳐서 가스 공급로(61)와 절연부 가스 유로(45)를 연통시킨다. 또한, 가스 유로(48, 49)는 제 2 가스 유로의 일부를 구성한다. 따라서, 가스 공급원(29)으로부터 공급된 처리 가스는 가스 공급로(61), 가스 유로(48, 49) 및 절연부 가스 유로(45)를 경유하여 가스 확산실(31)에 도입된다. 여기에서, 가스 공급로(61), 가스 유로(48), 가스 유로(49) 및 절연부 가스 유로(45)는 제 2 가스 유로를 구성한다. 또한, 연결 부재(46, 47)는 모두 스테인리스 부재에 의해 구성된다. 이에 의해, 연결 부재(46, 47)가 가스 유로(48, 49)를 흐르는 처리 가스에 의해 부식되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 연결 부재(46, 47)는 분할창(22)에 기계 가공에 의해 마련된 삽입 구멍에 삽입맞추어진다. 여기에서는, 기계 가공의 용이함을 고려하여, 연결 부재(46)가 삽입맞추어지는 삽입 구멍은 기판 처리 장치(10)의 상하방향을 따르며, 연결 부재(47)가 삽입맞추어지는 삽입 구멍은 기판 처리 장치(10)의 좌우방향을 따르도록 마련된다. 또한, 도 4에 있어서는, 분할창(22)을 상하로 관통하는 삽입 구멍에 아래로부터 연결 부재(46)를 삽입하고, 또한, 삽입 구멍 덮개(55)에 의해 삽입 구멍을 폐색하는 구성을 묘사하고 있지만, 삽입 구멍 덮개(55)를 마련하지 않고, 하측이 폐색된 삽입 구멍에 상측으로부터 연결 부재(46)를 삽입하도록 하여도 좋다.
제 1 절연부에서는, 상술한 바와 같이, 하부 칸막이 부재(41), 가스 확산실 형성 부재(44) 및 제 1 커버 부재(25a)의 모두가 세라믹스 부재에 의해 구성된다. 이에 의해, 플라즈마 내성을 확보할 수 있어서, 만일, 처리 공간(U)으로부터 플라즈마가 가스 확산실(31)이나 절연부 가스 유로(45)에 침입하여도, 하부 칸막이 부재(41), 가스 확산실 형성 부재(44) 및 제 1 커버 부재(25a)가 플라즈마에 의해 소모되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제 1 절연부에 있어서, 절연부 가스 유로(45)의 가스 확산실(31)과 접속되는 말단부에는, 유량 조정 블록(50)(유량 조정부)이 배치된다. 유량 조정 블록(50)에는, 절연부 가스 유로(45)와 가스 확산실(31)을 연통시키는 스로틀 구멍(51)이 형성된다. 유량 조정 블록(50)은 하부 칸막이 부재(41)의 하부에 있어서 절연부 가스 유로(45)의 말단에 형성된 오목부에 끼워질 수 있게 구성된다. 스로틀 구멍(51)의 단면적(스로틀 구멍(51)의 축방향에 직교하는 단면의 단면적. 이하 동일함)은 가스 공급로(61)의 단면적, 가스 유로(48, 49)의 단면적이나 절연부 가스 유로(45)의 단면적의 어느쪽보다 작다. 따라서, 유량 조정 블록(50)은 오리피스로서 기능하며, 가스 확산실(31)에 도입되는 처리 가스의 유량은 유량 조정 블록(50)의 스로틀 구멍(51)의 단면적에 좌우된다.
본 실시형태에서는, 스로틀 구멍(51)의 단면적이 상이한 몇 가지 종류의 유량 조정 블록(50)이 준비되고, 절연부 가스 유로(45)의 말단의 오목부에 끼워지는 유량 조정 블록(50)을 교체하는 것에 의해, 가스 확산실(31)에 도입되는 처리 가스의 유량을 변경할 수 있다. 또한, 유량 조정 블록(50)이 절연부 가스 유로(45)의 말단의 오목부에 끼워질 때, 유량 조정 블록(50)은 가스 확산실(31)의 중앙에 위치하며, 스로틀 구멍(51)은 가스 확산실(31)의 중앙에서 개구된다. 이에 의해, 제 2 가스 유로는, 가스 확산실(31)의 중앙에서 가스 확산실(31)에 접속된다. 또한, 유량 조정 블록(50)은 가스 확산실 형성 부재(44) 및 제 1 커버 부재(25a)를 분리하면, 하방으로부터 용이하게 교환할 수 있다. 이 때문에, 유량을 제어하기 위해 유량 제어 기기(예를 들면, 매스 플로우 컨트롤러 등)를 이용한 구성보다 극히 간단한 구조에 의해, 가스 확산실(31)에 도입되는 처리 가스의 유량을 용이하게 조정할 수 있다. 또한 본 실시형태에 있어서, "가스 확산실(31)의 중앙"에는 가스 확산실(31)의 중앙 근방을 포함하여도 좋다. 이하와 동일하게 한다.
이상 설명한 바와 같이, 기판 처리 장치(10)에서는, 금속창(12)의 각 분할창(22)이 분할창 가스 샤워 구조를 가지며, 금속창(12)의 각 칸막이 부재(23)는 커버 부재 가스 샤워 구조를 가지며, 각 분할창(22), 각 칸막이 부재(23)가 가스 공급관(28, 32)과 협동하여 처리 공간(U)에 처리 가스를 공급한다. 따라서, 각 분할창(22) 및 각 칸막이 부재(23)는, 가스 공급 어셈블리를 구성한다. 또한 도 4 중의 흰색 동그라미는 시일 부재의 단면을 나타내며, 각 시일 부재는, 칸막이 부재(23)의 근방의 각 구성 부재의 미소 간극을 밀봉한다.
도 1로 복귀하여, 가스 공급관(32)은 가스 공급원(29)과 분할창(22) 사이에서 가스 공급관(28)으로부터 분기된다. 따라서, 가스 공급관(32)은, 가스 공급관(28)이 각 가스 구멍(26) 및 가스 확산실(27)로 이루어지는 가스 샤워 구조를 갖는 분할창(22)에 접속되는 부분보다 상류측(가스 공급원(29)측)의 부분에 있어서, 가스 공급관(28)으로부터 독립된다. 그리고, 상술한 바와 같이, 가스 공급관(32)과 연통하는 가스 확산실(31)에 도입되는 처리 가스의 유량은, 가스 공급관(32)이 가스 공급관(28)으로부터 독립되는 부분보다 하류의 제 2 가스 유로에 배치된 유량 조정 블록(50)을 교체하는 것에 의해 변경할 수 있다. 즉, 가스 공급관(28)을 경유하여 가스 확산실(27)에 도입되는 처리 가스의 유량과, 가스 공급관(32)을 경유하여 가스 확산실(31)에 도입되는 처리 가스의 유량의 분배 비율을, 유량 조정 블록(50)을 교체하는 것에 의해 변경할 수 있다. 이에 의해, 분할창(22)의 각 가스 구멍(26)으로부터 처리 공간(U)에 공급되는 처리 가스의 유량과, 제 1 커버 부재(25a)의 각 가스 구멍(30)으로부터 처리 공간(U)에 공급되는 처리 가스의 유량의 비례 관계를 해소할 수 있다.
예를 들면, 스로틀 구멍(51)의 단면적이 작은 유량 조정 블록(50)을 절연부 가스 유로(45)의 말단의 오목부에 끼우는 것에 의해, 가스 확산실(31)에 도입되는 처리 가스의 유량을 줄이는 동시에, 가스 확산실(27)에 도입되는 처리 가스의 유량을 늘릴 수 있다. 이에 의해, 처리 공간(U)에 있어서, 각 분할창(22)에 대향하는 영역에 있어서의 처리 가스의 농도를, 각 제 1 커버 부재(25a)에 대향하는 영역에 있어서의 처리 가스의 농도보다 높일 수 있다. 그 결과, 기판(G)에 있어서, 각 제 1 커버 부재(25a)에 대향하는 영역의 에칭 레이트나 성막량을 감소시키는 한편, 각 분할창(22)에 대향하는 영역의 에칭 레이트나 성막량을 증가시킬 수 있다.
또한, 스로틀 구멍(51)의 단면적이 큰 유량 조정 블록(50)을 절연부 가스 유로(45)의 말단의 오목부에 끼우는 것에 의해, 가스 확산실(31)에 도입되는 처리 가스의 유량을 늘릴 수 있는 동시에, 가스 확산실(27)에 도입되는 처리 가스의 유량을 줄일 수 있다. 이에 의해, 처리 공간(U)에 있어서, 각 분할창(22)에 대향하는 영역에 있어서의 처리 가스의 농도를, 각 제 1 커버 부재(25a)에 대향하는 영역에 있어서의 처리 가스의 농도보다 저하시킬 수 있다. 그 결과, 기판(G)에 있어서, 각 제 1 커버 부재(25a)에 대향하는 영역의 에칭 레이트나 성막량을 증가시키는 한편, 각 분할창(22)에 대향하는 영역의 에칭 레이트나 성막량을 감소시킬 수 있다.
즉, 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치(10)에서는, 기판(G)에 실시하는 플라즈마 처리의 균일성에 관한 제어성을 향상시킬 수 있다.
또한, 기판 처리 장치(10)에서는, 상술한 바와 같이, 유량 조정 블록(50)의 스로틀 구멍(51)은 가스 확산실(31)의 중앙에서 개구된다. 이에 의해, 가스 확산실(31)에 있어서 처리 가스가 거의 균등하게 확산되기 때문에, 처리 가스가 각 가스 구멍(30)으로부터 처리 공간(U)에 균등하게 공급된다. 그 결과, 각 제 1 커버 부재(25a)에 대향하는 영역에 있어서의 플라즈마 처리의 정도에 편향이 생기는 것을 억제할 수 있다.
이상, 본 개시의 바람직한 실시형태에 대해 설명했지만, 본 개시는 상술한 실시형태로 한정되지 않으며, 그 요지의 범위 내에서 여러 가지의 변형 및 변경이 가능하다.
예를 들면, 칸막이 부재(23)는 하부 칸막이 부재(41)와 상부 칸막이 부재(42)의 2개의 부재로 구성되지만, 1개의 부재로 구성되어도 좋다
또한, 유량 조정 블록(50)은, 칸막이 부재(23)의 하부 칸막이 부재(41)에 형성된 절연부 가스 유로(45)의 말단에 배치되지만, 가스 공급관(32)으로부터 가스 확산실(31)까지의 제 2 가스 유로에 배치되면 좋으며, 예를 들면, 도 5에 도시하는 바와 같이, 가스 공급관(32)의 가스 공급로(61)에 배치되어도 좋다. 단, 이 경우, 유량 조정 블록(50)의 교환을 위한 작업성을 확보해 둘 필요가 있다.
또한, 가스 공급관(32)으로부터 가스 확산실(31)까지의 가스 유로는 일부가 칸막이 부재(23)(하부 칸막이 부재(41))를 경유하지만, 도 6에 도시하는 바와 같이, 분할창(22)에 가스 공급관(32)으로부터 가스 확산실(31)에 도달하는 가스 유로(52)가 형성되어도 좋다. 이 경우, 유량 조정 블록(50)은 짜 구멍(51)이 가스 유로(52)의 상류부와 연통하는 바와 같이, 분할창(22)의 하부에 형성된 가스 유로(52)의 말단의 오목부에 끼워지지만, 분할창(22)의 하부에 있어서 가스 유로(52)의 말단의 오목부는, 끼워진 유량 조정 블록(50)이 가스 확산실(31)의 중앙에 위치하도록 형성된다. 이 경우, 칸막이 부재(23)에는 가스 유로가 형성되지 않는다.
또한, 가스 공급관(32)은 가스 공급원(29)과 분할창(22) 사이에서 가스 공급관(28)으로부터 분기되지만, 가스 공급관(32)을 가스 공급관(28)으로부터 분기시키지 않고, 직접, 가스 공급원(29)과 접속시켜도 좋다. 이 경우, 가스 공급원(29)이 가스 공급관(28)과 가스 공급관(32)의 각각을 흐르는 처리 가스의 유량을 조정 가능하면, 유량 조정 블록(50)을 배치할 필요가 없어질 수 있다. 또한, 가스 공급관(32)이 가스 공급원(29)과 접속되는 경우, 가스 공급관(28)이 가스 공급원(29)과 분할창(22)의 사이에서 가스 공급관(32)으로부터 분기되어도 좋다. 이 경우도, 유량 조정 블록(50)은 가스 공급관(28)과 가스 공급관(32)의 분기 위치보다 하류의 제 2 가스 유로에 배치된다.
또한, 기판 처리 장치(10)에서는, 가스 공급관(32)과 하부 칸막이 부재(41) 사이에는 2개의 연결 부재인 연결 부재(46, 47)가 배치된다. 그렇지만, 예를 들면, 도 7에 도시하는 바와 같이, 분할창(22)에 가스 공급관(32)으로부터 하부 칸막이 부재(41)에 도달하는 경사진 삽입 구멍을 마련하고, 상기 삽입 구멍에 1개의 연결 부재(53)를 삽입맞춤하여도 좋다. 이 연결 부재(53)는, 가스 공급관(32)과 절연부 가스 유로(45)를 연통시키는 가스 유로(54)를 갖는다. 이에 의해, 연결 부재의 수를 줄일 수 있다.
또한, 기판 처리 장치(10)에서 플라즈마 처리가 실시되는 기판(G)은, 액정 디스플레이, 일렉트로 루미네선스(Electro Luminescence) 디스플레이나 플라즈마 디스플레이 패널 등이다. 그렇지만, 기판 처리 장치(10)에 있어서 플라즈마 처리가 실시되는 기판은, FPD용의 유리 기판으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 당해 기판은, 태양 전지 패널용의 기판이나 반도체 디바이스용의 실리콘 웨이퍼여도 좋다.
G: 기판
U: 처리 공간
10: 기판 처리 장치 11: 처리 용기
12: 금속창 13: 탑재대
21: 유도 결합 안테나 22: 분할창
23: 칸막이 부재 25: 커버 부재
26, 30: 가스 구멍 28, 32: 가스 공급관
45: 절연부 가스 유로 48, 49: 가스 유로
60, 61: 가스 공급로
10: 기판 처리 장치 11: 처리 용기
12: 금속창 13: 탑재대
21: 유도 결합 안테나 22: 분할창
23: 칸막이 부재 25: 커버 부재
26, 30: 가스 구멍 28, 32: 가스 공급관
45: 절연부 가스 유로 48, 49: 가스 유로
60, 61: 가스 공급로
Claims (9)
- 처리 가스의 플라즈마에 의해 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 있어서,
내부에 있어서, 하부에 상기 기판을 탑재하는 탑재대가 배치되며, 상부에 상기 탑재대와 대향하는 금속창이 배치되며, 상기 탑재대와 상기 금속창 사이에 처리 공간이 형성되는 처리 용기와,
상기 금속창을 거쳐서 상기 탑재대와 대향하며, 상기 처리 공간에 상기 플라즈마를 생성하기 위한 유도 결합 안테나를 구비하고,
상기 금속창은 복수의 분할창과, 서로 인접하는 각 상기 분할창 사이의 각각에 배치된 절연부를 가지며,
각 상기 분할창은 상기 처리 공간에 상기 처리 가스를 공급하는 가스 구멍을 갖는 제 1 가스 샤워 구조를 가지며,
각 상기 절연부는 상기 처리 공간에 상기 처리 가스를 공급하는 가스 구멍을 갖는 제 2 가스 샤워 구조를 가지며,
상기 제 1 가스 샤워 구조에 상기 처리 가스를 도입하기 위한 제 1 가스 유로와, 상기 제 2 가스 샤워 구조에 상기 처리 가스를 도입하기 위한 제 2 가스 유로가 배치되며,
상기 제 2 가스 유로는, 상기 제 1 가스 유로가 상기 제 1 가스 샤워 구조에 접속되는 부분보다 상류의 부분에 있어서, 상기 제 1 가스 유로로부터 독립되는
기판 처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 가스 유로는, 상기 제 1 가스 유로로부터 독립되는 부분보다 하류의 부분에 있어서, 상기 제 2 가스 유로를 흐르는 상기 처리 가스의 유량을 조정하는 유량 조정부를 갖는
기판 처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 가스 유로는 상기 처리 가스의 공급원과 상기 분할창 사이에 있어서 상기 제 1 가스 유로로부터 분기되는
기판 처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 절연부는 상기 처리 공간측에 배치되는 제 1 절연부와, 상기 유도 결합 안테나측에 배치되는 제 2 절연부를 가지며,
상기 제 1 절연부는 상기 제 2 가스 샤워 구조를 가지며,
상기 제 2 가스 유로의 적어도 일부는 상기 제 1 절연부에 형성되는
기판 처리 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 절연부에 있어서, 상기 제 2 가스 유로의 적어도 일부는 상기 제 2 가스 샤워 구조를 향하여 굴곡되며, 상기 제 2 절연부와 접촉하지 않는
기판 처리 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 절연부는 상기 제 2 가스 샤워 구조의 각 상기 가스 구멍과 연통하는 가스 확산실을 가지며,
상기 제 2 가스 유로는 상기 가스 확산실의 중앙에서 상기 가스 확산실에 접속되는
기판 처리 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 절연부는 상기 제 2 절연부를 구성하는 부재와 상이한 부재에 의해 구성되는
기판 처리 장치. - 기판 처리 장치에서 처리 가스의 플라즈마에 의해 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 기판 처리 방법에 있어서,
상기 기판 처리 장치는, 내부에 있어서, 하부에 상기 기판을 탑재하는 탑재대가 배치되며, 상부에 상기 탑재대와 대향하는 금속창이 배치되며, 상기 탑재대와 상기 금속창 사이에 처리 공간이 형성되는 처리 용기와, 상기 금속창을 거쳐서 상기 탑재대와 대향하며, 상기 처리 공간에 상기 플라즈마를 생성하기 위한 유도 결합 안테나를 구비하고,
상기 금속창은 복수의 분할창과, 서로 인접하는 각 상기 분할창의 사이의 각각에 배치된 절연부를 가지며,
각 상기 분할창은 상기 처리 공간에 상기 처리 가스를 공급하는 가스 구멍을 갖는 제 1 가스 샤워 구조를 가지며,
각 상기 절연부는 상기 처리 공간에 상기 처리 가스를 공급하는 가스 구멍을 갖는 제 2 가스 샤워 구조를 가지며,
상기 제 1 가스 샤워 구조에 상기 처리 가스를 도입하기 위한 제 1 가스 유로와, 상기 제 2 가스 샤워 구조에 상기 처리 가스를 도입하기 위한 제 2 가스 유로가 배치되며,
상기 제 2 가스 유로는, 상기 제 1 가스 유로가 상기 제 1 가스 샤워 구조에 접속되는 부분보다 상류의 부분에 있어서, 상기 제 1 가스 유로와 독립되며,
상기 처리 용기에 상기 기판을 반입하고, 상기 탑재대에 탑재하는 공정과,
상기 처리 공간에 상기 제 1 가스 샤워 구조와 상기 제 2 가스 샤워 구조의 각각으로부터 상기 처리 가스를 공급하는 공정과,
상기 유도 결합 안테나에 의해 상기 처리 가스로부터 상기 플라즈마를 생성하는 공정과,
상기 플라즈마에 의해 상기 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 공정을 갖는
기판 처리 방법. - 유도 결합 안테나 및 플라즈마 처리가 실시되는 기판 사이에 배치되는 가스 공급 어셈블리에 있어서,
복수의 분할창과, 서로 인접하는 각 상기 분할창 사이의 각각에 배치된 절연부를 갖는 금속창을 구비하고,
각 상기 분할창은 상기 기판과 상기 금속창 사이의 처리 공간을 향하여 처리 가스를 공급하는 가스 구멍을 갖는 제 1 가스 샤워 구조를 가지며,
각 상기 절연부는 상기 처리 공간을 향하여 상기 처리 가스를 공급하는 가스 구멍을 갖는 제 2 가스 샤워 구조를 가지며,
상기 제 2 가스 샤워 구조에 상기 처리 가스를 도입하기 위한 제 2 가스 유로는, 상기 제 1 가스 샤워 구조에 상기 처리 가스를 도입하기 위한 제 1 가스 유로로부터, 상기 제 1 가스 유로가 상기 제 1 가스 샤워 구조에 접속되는 부분보다 상류의 부분에 있어서 독립되는
가스 공급 어셈블리.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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| JP2022110715A JP2024008667A (ja) | 2022-07-08 | 2022-07-08 | 基板処理装置、基板処理方法及びガス供給アセンブリ |
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|---|---|
| KR20240007597A true KR20240007597A (ko) | 2024-01-16 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230082303A KR20240007597A (ko) | 2022-07-08 | 2023-06-27 | 기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 가스 공급 어셈블리 |
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Citations (1)
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| JP6804392B2 (ja) | 2017-06-05 | 2020-12-23 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置及びガスシャワーヘッド |
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2022
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Patent Citations (1)
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