等离子体处理装置的制作方法

本实用新型涉及一种包含喷淋头的等离子体处理装置，更具体地说，涉及包含在同时使用多种尺寸的喷淋头时，可调节流量的喷淋头的等离子体处理装置。

背景技术：

等离子体处理装置通常意味着以等离子体为基础来处理基板的装置。等离子体处理装置以沉积、蚀刻或离子植入等多种方式实施对基板的处理。特别是，最近对于可获得高密度等离子体的感应耦合等离子体处理装置的研究与开发进行地很活跃。

通常喷淋头配置在作为蚀刻工序、沉积工序等的统称的基板处理装置中。基板处理装置可以包含工序腔室、向工序腔室的内部喷射工序气体的喷淋头及与喷淋头相对地安置基板的基座。这样的基板处理装置通过喷淋头向工序腔室内部扩散工序气体，并对支撑于基座的上部的基板实施预定的工序。另一方面，关于喷淋头的现有技术文献已于2011年7月8日在韩国专利公开号第10-2011-0086286号公开。上述公开发明是包含工序腔室、喷淋头、基座及加热器的发明。这样的公开发明是在工序腔室内部，用加热器加热安置于基座上的基板并扩散工序气体的发明。但是这样的现有技术在处理大面积基板时，在喷淋头被分割的情况下，存在被供给到各喷淋头的流量不均匀的问题。

现有技术文献

韩国专利公开号第10-2011-0086286号

技术实现要素：

所要解决的技术问题

本实用新型的目的在于，提供一种包含喷淋头的等离子体处理装置，以便解决在以往的包含喷淋头的等离子体处理装置中，使用多个喷淋头时存在的气体供给流量不均匀的问题。

技术方案

作为上述技术问题的解决方法，可以提供一种等离子体处理装置，该装置包括：腔室，内部形成有工序空间；高频电源，用于供给高频电力；天线，接收高频电力并在工序空间内产生等离子体；多个喷淋头，包括用于将从外部引入的气体供给到工序空间的多个气体供给孔；及流量调节部，分别配置在多个喷淋头内部并用于调节从多个气体供给孔供给的气体的流量。

在此，气体从外部的气体供给部通过气体供给管被引入到多个喷淋头内，流量调节部可以包括：用于使从气体供给管被引入的气体扩散的第一腔部；及以比第一腔部大的空间形成的第二腔部，还包括配置在第一腔部和第二腔部之间并具有从第一腔部通往第二腔部的多个贯通孔的挡板。

并且，多个喷淋头可以包含尺寸相互不同的第一喷淋头及第二喷淋头，并包含配置在第一喷淋头的第一挡板及配置在第二喷淋头的第二挡板，且分别形成于第一挡板及第二挡板的多个贯通孔的流路截面积的总和相互不同。

另外，第一喷淋头的尺寸可以比第二喷淋头的尺寸小，形成于第一喷淋头及第二喷淋头的多个气体供给孔各自以相同的流路截面积构成，第一挡板的多个流路截面积的总和比第二挡板的多个流路截面积的总和小。

另一方面，第一喷淋头的尺寸可以比第二喷淋头的尺寸小，第一挡板其流体阻力比第二挡板的流体阻力大。

并且，形成于第二挡板的多个贯通孔可以比形成于第一挡板的多个贯通孔直径小或者数量少。

另一方面，工序空间的水平截面可以构成为矩形形状，并且第一喷淋头及第二喷淋头包括沿长度方向相隔而配置的一对第一喷淋头及沿宽度方向相隔而配置的一对第二喷淋头，以便分割水平截面并向各个区域喷射气体。

在此，喷淋头的中心部分可以连接有气体供给管以供给气体，第一腔部形成为从中心部分向喷淋头的外侧延伸以使气体被均匀地供给到各喷淋头的各部分。

另外，形成于挡板的贯通孔可以以比气体供给孔更大的直径构成，以便减小第一腔部和第二腔部的压力偏差并减小从多个气体供给孔流出的气体的流量偏差。

并且，第二腔部可以以比第一腔部的水平方向面积更大的面积形成，以便减小从多个气体供给孔流出的气体的流量偏差。

另一方面，挡板可以包括用于改变流路截面积的闸门。

另外，喷淋头被配置在天线的下部并由导电性材料构成以执行金属窗的功能。

实用新型效果

根据本实用新型的包含喷淋头的等离子体处理装置可以通过挡板调节从尺寸不同的喷淋头供给的气体的流量，从而即使在喷淋头尺寸不同的情况下，也可以向工序空间的整个区域供给流量均匀的气体，因此具有减少不良率、提高生产能力的效果。

附图说明

图1是表示腔室和喷淋头的排列的立体图。

图2是表示沿图1中A-A’的剖视图。

图3是表示气体供给线的示意图。

图4是表示喷淋头的剖视图。

图5是表示第一喷淋头的分解立体图。

图6是表示第二喷淋头的分解立体图。

图7a和图7b是分别表示第一挡板和第二挡板的俯视图。

图8a、图8b、图8c是分别表示挡板的变形例的俯视图。

图9a、图9b是表示挡板的其他变形例的操作状态图。

图10是表示喷淋头的其他实施例。

附图标记

1：等离子体处理装置

10：腔室

11：工序空间

12：盖部

13：基座

100：第一喷淋头

110：第一上部壳体 120：第一下部壳体

130：第一挡板

h：贯通孔

140：闸门

200：第二喷淋头

210：第二上部壳体 220：第二下部壳体

230：第二挡板

300：气体流路

310：气体供给管 320：气体供给部

330：第一腔部 340：第二腔部

350：气体供给孔

410：第一气体第一腔部 420：第一气体第二腔部

510：第二气体第一腔部 520：第二气体第二腔部

具体实施方式

以下，将参照附图对本实用新型的实施例的包含喷淋头的等离子体处理装置进行详细的说明。另外，在以下的实施例的说明当中的各个构成要素的名称，在本领域可能会使用其他的名称。但是，如果在功能上具有相似性及相同性，那么即使它们被应用在变形的实施例当中，也应当被看作是等同的构成。另外，为了便于说明，在各个构成要素上标记了符号。但是被记载着这些符号的附图上的图示内容不将各个构成要素限定于附图内的范围。同样，即使附图上的构成被一些变形的实施例采用，但如果在功能上具有类似性及同一性，那么应当被看作是等同的构成。另外，对于按照本领域一般技术人员的水平可以理解为理所当然应当被包含的构成要素，以下将省略对此的说明。

图1是表示腔室10和喷淋头的排列立体图。

如图1所示，根据第一实施例的等离子体处理装置包含一面开放的工序腔室10。在这样的工序腔室10的开放面设置有盖部。由此，在工序腔室10 的内部形成用于对基板S进行预定的处理的工序空间。盖部12可以配置有等离子体发生模块、金属窗。

等离子体发生模块包含天线(未图示)。在这里，天线上连接有用于施加高频电力的高频电源，并可以为与外部接地的状态。并且，在天线和高频电源之间配置有进行阻抗匹配的匹配器。天线以高频电力为基础在腔室10内部形成感应电场。另一方面，前述的天线及高频电源的构成不被前述的例子所限定，而是可以有多种多样的应用，在此省略对此的更多的说明。

另一方面，天线的下侧配置有内部具有中空的金属窗。金属窗以与腔室 10绝缘的状态配置在天线和座台之间。如此，金属窗上部可以形成天线室，下部可以形成工序区域即工序空间11。在这里，金属窗可以以非磁性体且具有导电性的材料构成，比如铝或包含铝合金的材料。

金属窗的内侧可以形成中空，可以通过与中空连接的上侧的气体供给管 310和下侧的气体供给孔350执行用于供给气体的喷淋头的功能。

喷淋头将从气体供给部320供给的工序气体均匀地扩散到工序室。关于这样的喷淋头，稍后将参照附图进行详细的说明，在这里先指出金属窗可以作为形成喷淋头的构造物并执行其功能，以下将统一使用喷淋头这个术语来进行说明。

工序腔室10的内部设置有与喷淋头相对的基座13。基座13包含支撑基板S的基板支撑板、支撑基板支撑板的周缘的外壁及支撑外壁的外壁支撑板。

基板支撑板为平板，并且上部面安置有基板S。这样的基板支撑板，其上部面可以形成有多个基板收容凹部以安置多个基板S。

外壁及外壁支撑板使基板支撑板的下部形成空间。这样的外壁及外壁支撑板封闭形成于基板支撑板的下部的空间。由此，可以减小工序室的体积，从而可以提高排气效率。另外，外壁及外壁支撑板阻断工序气体渗透到基座 13内部。

另外，基座13由旋转轴支撑并旋转。旋转轴由未图示的被连接于旋转电动机的如皮带之类的动力传输手段带动旋转并使基座13旋转。如此，位于基座13的上部的基板S的一面可以形成厚度相同的薄膜。

在基座13的内部可以设置加热器。加热器加热基座13以达到可以使基板S与工序气体的原料物质起化学反应的温度。另外，虽然没有图示，但是在工序腔室10可以设置有排气机构。这样的排气机构可以使工序室成为真空氛围。排气机构可以使用涡轮分子泵(Turbo Molecular Pump，TMP)及烘干泵(Dry pump)等。

另一方面，这样的工序腔室10的构成只是一个例子，也可以使用处理单一基板的基座13，也可以使用多种构成，在此省略对此的更多详细的说明。

图2是表示沿图1中A-A’的剖视图。如图所示，多个喷淋头配置于盖部12，并可以以多种尺寸和形状形成。

具体来说，工序空间11可以以沿长度方向长的长方体的空间形成，此时，可以具有沿长度方向相隔而配置的一对第一喷淋头100和沿宽度方向配置的一对第二喷淋头200。

第二喷淋头200可以构成为朝向腔室10的外面侧宽度变宽的梯形形状，第一喷淋头100可以构成为三角形形状。从而，工序空间11的平面被分割且构成为对应于各区域的形状，并可以向工序空间11均匀地扩散气体。此时，各喷淋头的平面形状及排列可以根据搭载于位于下侧的基座13上的基板的尺寸、形状、基板的排列等决定。

图3是表示气体供给线的示意图。如图所示，各喷淋头从外部的气体供给部320得到气体的供给并供给到工序空间11内部。此时，连接于腔室10 外部的气体流路300的气体供给管310贯通腔室10并与位于腔室10内部的喷淋头连接以供给气体。

图4是表示喷淋头的剖视图。以下，为了说明第一喷淋头100及第二喷淋头200，将举一个构成例子进行说明。

如图所示，喷淋头可以包括上部壳体、下部壳体、挡板。另外，可以包括用于气体移动的气体供给管310、第一腔部330、第二腔部340及气体供给孔350。

上部壳体110、210和下部壳体120、220可以相结合以构成为内部形成空间，并在其内侧设置挡板，从而将内部的空间区划成第一腔部330和第二腔部340。挡板构成为具备贯通孔h以使气体通过。此时，下侧为工序空间 11，构成为可以向对应于工序空间11的平面的一部分的空间供给气体，气体可以从上侧通过喷淋头向下侧供给。此时，第一腔部330及第二腔部340沿纵向配置，气体经过第一腔部330之后经过第二腔部340，并通过气体供给孔 350供给到工序空间11。此时，气体从第一腔部330向第二腔部340移动时，通过形成于挡板的贯通孔h来供给。另一方面，为了用于说明，图4示出了多个贯通孔h，但其数量并不限定于此。

气体从一个气体供给管310供给，并首先向第一腔部330扩散。在第一腔部330里首次扩散的气体，通过在平面上的多个位置点形成于挡板上的贯通孔h进入第二腔部340。第二腔部340以比第一腔部330更宽的宽度构成。

此时，气体渐渐地横向扩散，以便最终可以供给到形成于下侧的更宽的区域的多个气体供给孔350。此时，可以根据形成于挡板的贯通孔h的数量及直径来调节从第一腔部330向第二腔部340移动的气体的流量。即，根据挡板的流路截面积来调节压力，并最终确定从气体供给孔350流出的流量。

也就是说，在喷淋头内部当气体依次通过第一腔部330、挡板、第二腔部 340时，压力渐渐变小，并在第二腔部340整体形成均匀的压力，从而，可以通过多个气体供给孔350以期望的流量向工序空间11供给气体。

这样的构成可以共通地适用于尺寸和形状各异的第一喷淋头100及第二喷淋头200上。

以下将参考图5及图6对第一喷淋头100及第二喷淋头200的构成进行详细的说明。

图5是表示第一喷淋头100的分解立体图，图6是表示第二喷淋头200 的分解立体图。

如图所示，第一喷淋头100构成为三角柱形状，并包括第一上部壳体110 及第一下部壳体120、第一挡板130。

第一上部壳体110在其内侧具备空间以形成前述的第一腔部330及第二腔部340。第一上部壳体110具备凹陷空间以形成第一腔部330，并形成有对应于第一挡板130的形状的台阶部以使第一腔部330和第二腔部340被第一挡板130区分。第二腔部340以比第一挡板130横向宽度更宽的形状构成，并形成为宽的凹陷区域，以便气体可以被供给到所有形成于第一下部壳体120 上的多个气体供给孔350。

此时，第一挡板130可以以在横向的平面上从其中心部分向外侧延伸的形状构成。另外，贯通孔h可以在与中心部分多少相隔的3个位置点形成。从而，当气体通过第一挡板130被供给到气体供给孔350时，可以将由于对应于距离的压力损耗所产生的压力差最小化。

重新查看图6，第二喷淋头200，其平面形状可以构成为梯形形状。

类似于第一喷淋头100，第二喷淋头200也可以具备第二上部壳体210、第二下部壳体220及第二挡板230。

此时，第二喷淋头200，其第二挡板230可以构成为沿长度方向多少延伸的形状，以便压力可以均匀地传达到沿长度方向较远的位置点，并且从多个气体供给孔350可以以均匀的流量供给气体。

另一方面，在前述的第一喷淋头100及第二喷淋头200上形成的气体供给孔350可以以相同的直径及相同的间隔形成。从而，因相比第一喷淋头100 的平面面积，第二喷淋头200的平面面积更大，所以通过第二喷淋头200供给的气体以比通过第一喷淋头100供给的气体更大的流量供给。

此时，各气体供给管310被提供相同的压力，各喷淋头可以被供给相同的压力。从而，需要在第一喷淋头100及第二喷淋头200调节流量，并根据各喷淋头的平面面积调节流量。

以下将对用于调节流量的第一挡板130及第二挡板230进行详细说明。

图7a和图7b是分别表示第一挡板和第二挡板的俯视图，图8a、图8b、图8c是分别表示挡板的变形例的俯视图。

如图7a和图7b所示，第一挡板130对应第一喷淋头100的尺寸及形状，并且其贯通孔h在三个位置点上形成，以便减小与在平面上排列成多个的多个气体供给孔350侧的距离的偏差。由于挡板的贯通孔h要使通过气体供给孔350被供给的流量得以通过，所以相比气体供给孔350的总流路截面积，贯通孔h的流路截面积可以更小地构成。此时，由于可以根据贯通孔h的数量或贯通孔h的直径的尺寸决定流路截面积，所以可以变形为适当的数量或直径。

由于第二挡板230是形成于向更大的面积供给气体的第二喷淋头200上，因此比第一挡板130更大地形成，从而形成为其流路截面积比第一挡板130 的流路截面积更大。

举一个例子，第一喷淋头100的气体供给孔350的直径可以是0.5mm，并形成有49个，第一挡板130的直径可以为0.6mm，并且为3个。另外，第二喷淋头200的气体供给孔350的直径可以与第一喷淋头100同样为0.5mm，并形成有192个。第二挡板230的贯通孔h可以为比第一挡板130的贯通孔大的1.5mm，并形成有32个。

结果，就第一喷淋头100及第二喷淋头200所需的气体排出量而言，第一喷淋头100所需的气体排出量较小，所以流路截面积以通过第一挡板130 的流量比通过第二挡板230的流量小的方式被确定，由此可以防止由于各喷淋头的尺寸和压力之差而造成的流量集中现象，并且使得气体可以以均匀的流量被供给到各部分。

另一方面，前述的流路截面积只是一个例子，可以根据各喷淋头所负责的平面上的区域，有多种多样的组合。另外，如图8a、图8b、图8c所示，挡板的平面形状可以变形成多种形状并使用。

图9a、图9b是表示挡板的其他变形例的操作状态图。如图9a、图9b所示，在挡板内部可以包括闸门140，以调节流路截面积。闸门140可以构成为根据操作以一定的比例改变各个贯通孔h的流路截面积。

另一方面，喷淋头或腔室10可以具备用于测量流量的传感器，从而构成为可以根据感应值来调节闸门140以调节流量，以便流量可以均匀地供给到各平面区域。

图10是表示喷淋头的其他实施例。

本实施例中也可以包括与前述的实施例相同的构成要素，所以为了避免重复记载，在此省略对这样的构成要素的说明，将对有区别的部分进行详细的说明。

如图所示，根据本实用新型的其他实施例图示了两种不同的气体被提供到喷淋头的例子。

两种气体从气体供给管310分别被提供，并根据工序可以构成为独立地被供给到工序空间11里或同时被供给。另一方面，可以配置以独立的流路构成的用于冷却的冷却线(未图示)。

第一气体可以通过气体供给管310被引入到喷淋头并通过第一气体第一腔部、第一挡板130、第一气体第二腔部420、气体供给孔350被提供到工序空间11，第二气体可以通过气体供给管310被引入到喷淋头并通过第二气体第一腔部510、第二挡板230、第二气体第二腔部520、气体供给孔350被提供到工序空间11。

第一气体第一腔部410以比第一气体第二腔部多少小一点的区域构成，第一气体通过第一挡板130之后，在第一气体第二腔部向更大的区域扩散，之后通过在平面上均匀分布的气体供给孔350供给。此时，根据第一挡板130 的流路截面积最终确定供给到气体供给孔350的第一气体的流量。

另一方面，以独立于第一气体的流路的方式形成的第二气体流路构成为通过第二气体第一腔部510和第二气体第二腔部520。此时，第二挡板230也具备贯通孔h。

形成于各个挡板的流路截面积有差别地形成，以便可以将第一气体和第二气体调节到需要被供给的流量。

此时，也可以构成为向平面面积不同的喷淋头(未图示)提供多种气体，此时，可以根据需要的流量，确定形成于挡板的多种多样的流路截面积。

以上说明的本实用新型的包含喷淋头的等离子体处理装置，由于可以通过挡板调节从尺寸不同的喷淋头被供给的气体的流量，从而即使在喷淋头的尺寸不同的情况下，也可以向工序空间的整个区域供给流量均匀的气体，从而具有减少不良率、提高生产能力的效果。