KR101411993B1 - 안테나 어셈블리 및 이를 구비한 플라즈마 처리 챔버 - Google Patents

안테나 어셈블리 및 이를 구비한 플라즈마 처리 챔버 Download PDF

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Abstract

본 발명의 안테나 어셈블리 및 이를 구비한 플라즈마 처리 챔버는 피처리 기판이 놓이는 기판 지지대가 마련된 챔버 본체, 상기 챔버 본체의 천정을 형성하는 유전체 윈도우, 상기 유전체 윈도우의 상부에 설치되어 상기 챔버 본체의 내부로 플라즈마 발생을 위한 유도 기전력을 공급하는 유도 안테나, 유도 안테나의 내부에 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 공급원, 상기 유도 안테나 상부에 설치되는 히팅 플레이트, 및 상기 히팅 플레이트와 상기 유도 안테나 및 상기 유전체 윈도우에 접하도록 상기 히팅 플레이트와 상기 유전체 윈도우 사이의 공간에 채워진 열전도 부재를 포함하고, 상기 열전도 부재는 상기 유도 안테나와 상기 유전체 윈도우 사이에서의 열전도 및 상기 히팅 플레이트와 상기 유전체 윈도우 사이에서의 열전도를 통하여 상기 유전체 윈도우가 균일한 열분포를 갖도록 한다. 그럼으로 본 발명의 안테나 어셈블리 및 이를 구비한 플라즈마 처리 챔버는 기판 처리 공정과 기판 교환 공정을 반복하는 과정에서 냉각수가 공급되는 유도 안테나와 열전도 부재 그리고 히팅 플레이트를 통하여 유전체 윈도우의 온도를 일정하게 유지함으로서 기판 처리 효율을 높일 수 있다. 또한 플라즈마 처리 챔버는 사이드 링의 경사진 지지면을 통하여 유전체 윈도우를 보다 효과적으로 견고하게 지지하고, 가스 매니폴드와 탑 노즐이 메탈 링 가스켓을 사이에 두고 나사 결합 구조를 갖도록 함으로서 유비 보수성을 향상 시킨다.

Description

안테나 어셈블리 및 이를 구비한 플라즈마 처리 챔버{ANTENNA ASSEMBLY AND PLASMA PROCESS CHAMBER HAVING THE SAME}
본 발명은 플라즈마 처리 챔버에 관한 것으로, 구체적으로는 온도 조절을 일정하게 유지할 수 있도록 히팅 플레이트와 열전도 부재를 갖는 안테나 어셈블리를 구비한 플라즈마 처리 챔버에 관한 것이다.
플라즈마는 같은 수의 양이온(positive ions)과 전자(electrons)를 포함하는 고도로 이온화된 가스이다. 플라즈마 방전은 이온, 자유 래디컬, 원자, 분자를 포함하는 활성 가스를 발생하기 위한 가스 여기에 사용되고 있다. 활성 가스는 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며 대표적으로 반도체 제조 공정 예들 들어, 식각(etching), 증착(deposition), 세정(cleaning), 에싱(ashing) 등에 다양하게 사용된다. 플라즈마를 발생하기 위한 플라즈마 소스는 여러 가지가 있는데 무선 주파수(radio frequency)를 사용한 용량 결합 플라즈마(capacitive coupled plasma)와 유도 결합 플라즈마(inductive coupled plasma)가 그 대표적인 예이다.
용량 결합 플라즈마 소스는 정확한 용량 결합 조절과 이온 조절 능력이 높아서 타 플라즈마 소스에 비하여 공정 생산력이 높다는 장점을 갖는다. 유도 결합 플라즈마 소스는 무선 주파수 전원의 증가에 따라 이온 밀도를 쉽게 증가시킬 수 있으며 이에 따른 이온 충격은 상대적으로 낮아서 고밀도 플라즈마를 얻기에 적합한 것으로 알려져 있다. 그럼으로 유도 결합 플라즈마 소스는 고밀도의 플라즈마를 얻기 위하여 일반적으로 사용되고 있다. 무선 주파수 안테나는 나선 타입 안테나(spiral type antenna) 또는 실린더 타입 안테나(cylinder type antenna)가 일반적으로 사용된다. 무선 주파수 안테나는 플라즈마 처리 챔버(plasma process chamber)의 외부에 배치되며, 석영과 같은 유전체 윈도우(dielectric window)를 통하여 플라즈마 처리 챔버의 내부로 유도 기전력을 전달한다.
최근 반도체 제조 산업에서는 반도체 소자의 초미세화, 반도체 회로를 제조하기 위한 실리콘 웨이퍼 기판의 대형화, 액정 디스플레이를 제조하기 위한 유리 기판의 대형화 그리고 새로운 처리 대상 물질 등장 등과 같은 여러 요인으로 인하여 더욱 향상된 플라즈마 처리 기술이 요구되고 있다. 또한 직접도의 한계를 극복하기 위하여 관통 실리콘 비아(TSV; Through Silicon Via)와 같은 새로운 기술이 적용되고 있다.
한편, 유도 결합 플라즈마 소스를 구성하는 플라즈마 처리 챔버내의 구성으로 챔버 본체의 상부에 천정을 형성하는 유전체 윈도우와 그 상부에 유도 안테나가 설치된다. 기판 처리 공정에서 유도 안테나가 구동되면 유전체 윈도우를 통하여 유도 기전력이 챔버 본체의 내부로 전달된다. 챔버 본체 내에 플라즈마가 형성되면 유전체 윈도우는 가열된다. 유전체 윈도우의 과열을 방지하고자 통상 중공형의 유도 안테나로 냉각수가 공급된다.
그런데 유전체 윈도우가 가열되는 과정에서 국부적 가열이 발생되면 유전체 윈도우 내의 불균일한 온도차로 인하여 균열이 발생될 수 있고 내외 압력차에 의해 파손될 수도 있다. 기판 처리 공정이 완료되면 플라즈마가 오프되고 기판 교환 공정이 진행되는데 이때에는 유전체 윈도우가 냉각되게 되게되는데 이 경우에도 역시 불균일한 온도 하강이 문제가 된다. 또한 유전체 윈도우가 냉각되는 과정에서 유전체 윈도우의 표면에 폴리머가 증착될 수 있으며 이는 후속되는 공정에서 파티클로 작용하여 기판 처리 효율을 저하시키는 문제점을 발생하게 된다.
한편, 피처리 기판의 대형화에 따라 유도 결합 플라즈마 소스에 있어서 유전체 윈도우의 사이즈도 그 사이즈가 증가하게 된다. 그럼으로 대형화된 유전체 윈도우를 보다 효과적으로 견고하게 지지할 수 있어야 한다. 또한 피처리 기판의 중앙 영역과 외곽 영역에서의 기판 처리 균일도가 높아야 한다. 반도체 생산 분야에서 매우 중요한 요소 중의 하나는 생산 장비에 대한 유지보수성인데 플라즈마 처리 챔버의 내부로 공정 가스를 공급하기 위한 가스 노즐은 챔버 본체 내부의 플라즈마에 직접적으로 노출되기 때문에 주기적인 교체가 필요하다. 그럼으로 가스 노즐의 교체에 소요되는 시간이 단축된다면 공정 생산성 향상에 도움이 될 것이다.
본 발명의 목적은 유도 결합 플라즈마 소스를 갖는 플라즈마 처리 챔버에서 기판 처리 공정과 기판 교환 공정을 반복하는 과정에서 유전체 윈도우의 온도를 일정하게 유지함으로서 기판 처리 효율을 높일 수 있는 안테나 어셈블리 및 이를 구비한 플라즈마 처리 챔버를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 유도 결합 플라즈마 소스를 갖는 플라즈마 처리 챔버에서 유전체 윈도우를 보다 효과적으로 견고하게 지지하고 가스 노즐을의 유지 보수성을 향상 시킬 수 있는 안테나 어셈블리 및 이를 구비한 플라즈마 처리 챔버를 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 안테나 어셈블리 및 이를 구비한 플라즈마 처리 챔버에 관한 것이다. 본 발명의 플라즈마 처리 챔버는 피처리 기판이 놓이는 기판 지지대가 마련된 챔버 본체; 상기 챔버 본체의 천정을 형성하는 유전체 윈도우; 상기 유전체 윈도우의 상부에 설치되어 상기 챔버 본체의 내부로 플라즈마 발생을 위한 유도 기전력을 공급하는 유도 안테나; 유도 안테나의 내부에 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 공급원; 상기 유도 안테나 상부에 설치되는 히팅 플레이트; 및 상기 히팅 플레이트와 상기 유도 안테나 및 상기 유전체 윈도우에 접하도록 상기 히팅 플레이트와 상기 유전체 윈도우 사이의 공간에 채워진 열전도 부재를 포함하고, 상기 열전도 부재는 상기 유도 안테나와 상기 유전체 윈도우 사이에서의 열전도 및 상기 히팅 플레이트와 상기 유전체 윈도우 사이에서의 열전도를 통하여 상기 유전체 윈도우가 균일한 열분포를 갖도록 하고, 상기 챔버 본체의 상부에서 상기 유전체 윈도우를 지지하는 사이드 링을 포함하고, 상기 사이드 링은 상기 유전체 윈도우와 접하는 부분에서 외곽으로 기울어진 경사진 지지면을 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 열전도 부재는 열전도 실리콘으로 구성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 챔버 본체의 내부로 가스를 공급하기 위하여 상기 유전체 윈도우의 중앙 부분에 마련된 개구부; 상기 유전체 윈도우의 상부에서 상기 개구부에 정렬되어 설치되는 가스 매니폴드; 및 상기 개구부를 통하여 상기 가스 매니폴드에 결합되는 탑 노즐을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 탑 노즐은 상기 기판 지지대의 중앙 영역을 향하여 가스를 분사하는 복수개의 중앙 분사홀과 상기 기판 지지대의 외곽 영역을 향하여 가스를 분사하는 복수개의 외곽 분사홀을 포함하고, 상기 가스매니폴드와 상기 탑노즐은 상기 복수개의 중앙 분사홀에 연결되는 제1 가스 채널과 상기 복수개의 외곽 분사홀에 연결되는 제2 가스 채널을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 가스 매니폴드와 상기 탑 노즐의 접촉 부위에 설치되는 하나의 이상의 메탈 링 가스켓을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 탑노즐은 상기 가스 매니폴드에 결합되기 위한 나사산을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 피처리 기판의 플라즈마 처리 공정은 관통 실리콘 비아를 형성하기 위한 플라즈마 처리 공정인 것을 특징으로 한다.
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본 발명의 안테나 어셈블리 및 이를 구비한 플라즈마 처리 챔버는 기판 처리 공정과 기판 교환 공정을 반복하는 과정에서 냉각수가 공급되는 유도 안테나와 열전도 부재 그리고 히팅 플레이트를 통하여 유전체 윈도우의 온도를 일정하게 유지함으로서 기판 처리 효율을 높일 수 있다. 또한 플라즈마 처리 챔버는 사이드 링의 경사진 지지면을 통하여 유전체 윈도우를 보다 효과적으로 견고하게 지지하고, 가스 매니폴드와 탑 노즐이 메탈 링 가스켓을 사이에 두고 나사 결합 구조를 갖도록 함으로서 유비 보수성을 향상 시킨다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 처리 챔버의 단면도이다.
도 2는 도 1의 탑 노즐과 가스 매니폴드를 상세히 보여주는 부분 확대 단면도이다.
도 3은 안테나 어셈블리를 지지하기 위한 유전체 윈도우와 사이드 링의 결합 구조를 보여주는 부분 확대 단면도이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 처리 챔버의 단면도이다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 처리 챔버(10)는 챔버 본체(12)와 그 상부에 설치되는 안테나 어셈블리(30)를 구비한다. 챔버 본체(12)는 내부에 피처리 기판(21)이 놓이는 기판 지지대(20)가 마련된다. 기판 지지대(20)의 상부인 챔버 본체(12)의 천정 부분은 안테나 어셈블리(30)의 유전체 윈도우(36)가 위치한다. 안테나 어셈블리(30)는 챔버 본체(12)의 천정을 이루는 유전체 윈도우(36)와 그 위에 유도 안테나(31)를 구비한다. 유도 안테나(31)는 임피던스 정합기(61)를 통하여 메인 전원 공급원(60)에 전기적으로 연결된다.
유도 안테나(31)는 내부가 중공 형태의 튜브 구조를 갖고, 물리적으로 냉각수 공급원(62)에 연결되어 있다. 유도 안테나(31)의 상부에는 히팅 플레이트(33)가 구비된다. 히팅 플레이트(32)는 전기적으로 히터 전원 공급원(63)에 연결되어 있다. 유전체 윈도우(36)와 히팅 플레이트(33) 사이의 공간에는 열전도 부재(33)가 구성된다. 열전도 부재(33)는 열전도 실리콘(Thermal Conductivity Silicon)으로 구성되지만 다른 대체재로 구성될 수도 있다. 열전도 부재(33)는 유도 안테나(31)와 유전체 윈도우(36) 그리고 히팅 플레이트(32) 모두에 접하도록 유전체 윈도우(36)와 히팅 플레이트(33) 사이 공간에 채워진다.
기판 지지대(20)는 임피던스 정합기(23)를 통하여 바이어스 전원 공급원(22)에 전기적으로 연결된다. 도면에는 도시되지 않았으나, 기판 지지대(20)는 정전척이 구비되며, 피처리 기판(21)을 승하강 하기 위한 리프트 핀 및 이를 위한 구동 모듈이 장착된다. 그리고 챔버 본체(12)의 하부에는 배기 배플과 진공 펌프가 구비된다.
도 2는 도 1의 탑 노즐과 가스 매니폴드를 상세히 보여주는 부분 확대 단면도이다.
도 2를 참조하여, 유전체 윈도우(36)의 중앙 부분에는 탑노즐(40)이 장착되기 위한 개구부(46)가 형성되어 있다. 유전체 윈도우(36)의 상부에는 개구부(46)에 정렬되어 가스 매니폴드(50)가 진공 절연 링(55)을 사이에 두고 유전체 윈도우(36)에 밀착되어 결합된다. 탑노즐(40)은 개구부(46)를 통하여 가스 매니폴드(50)에 결합되어 장착된다. 탑 노즐(40)은 상단부분에 나사산(45)이 형성되어 있고 이와 나사 결합되는 구조가 가스 매니폴드(50)의 내측 부분에도 형성되어 있다. 탑 노즐(40)의 하부는 유전체 윈도우(36)의 아래로 돔형으로 오목하게 돌출되어 진다. 탑 노즐(40)의 돌출되어진 돔형 부분에서 중앙 부분은 기판 지지대(20)의 중앙 영역을 향하여 가스를 분사하는 복수개의 중앙 분사홀(41)이 형성되어 있고, 외곽 부분은 기판 지지대(20)의 외곽 영역을 향하여 가스를 분사하는 복수개의 외곽 분사홀(42)이 형성되어 있다. 탑 노즐(40)과 가스 매니폴드(50)는 복수개의 중앙 분사홀(41)에 연결되는 제1 가스채널(43)과 복수개의 외곽 분사홀(42)에 연결되는 제2 가스채널(44)이 형성되어 있다. 가스 매니폴드(50)의 제1 가스 입구(51)는 제1 가스채널(43)에 그리고 제2 가스 입구(52)는 제2 가스채널(44)에 각각 연결된다. 제1 가스 입구(51)는 제1 가스 공급원(56)에 제2 가스 입구(52)는 제2 가스 공급원(57)에 각각 연결된다. 탑 노즐(40)과 가스 매니폴드(50)는 나사 결합 구조를 갖기 때문에 장착 및 분리 결합이 용이하여 탑 노즐(40)의 교환이 용이하다.
가스 매니폴드(50)와 탑 노즐(40)이 접촉되는 부위에는 두 개의 메탈 링 가스켓(53, 54)이 설치된다. 하나의 메탈 링 가스켓(53)은 제1 가스 채널(43)과 제2 가스 채널(44) 사이에 위치하고, 다른 하나의 메탈 링 가스켓(54)은 제2 가스 채널과 외부 사이에 위치한다. 그럼으로 제1 가스 채널(43)로 공급되는 가스와 제2 가스 채널(44)로 공급되는 가스가 서로 혼합되지 않도록 함과 함께 외부로 누설되지 않도록 한다. 특히, 가스 매니폴드(50)와 탑 노즐(40) 사이에 고무 재질의 오링을 사용하지 않고 메탈 재질의 메탈 링 가스켓(53, 54)을 사용하기 때문에 내구성이 우수하여 반영구적으로 사용이 가능하여 유지보수 효율이 향상된다.
도 3은 안테나 어셈블리를 지지하기 위한 유전체 윈도우와 사이드 링의 결합 구조를 보여주는 부분 확대 단면도이다.
도 3을 참조하여, 본 발명의 플라즈마 처리 챔버(10)는 안테나 어셈블리(30)를 챔버 본체(12)의 상부에서 지지하기 위한 사이드 링(34)과 외곽 지지링(35)를 구비한다. 사이드 링은 세 개 내지 다섯 개의 조각이 결합된 구조를 가질 수 있다. 특별히 사이드 링(38)은 유전체 윈도우(36)와 접하는 부분이 외곽으로 기울어진 경사진 지지면(39)을 갖는다. 사이드 링(38)의 경사진 지지면(39)은 챔버 본체(12)의 내부가 대기압 이하의 저압 또는 진공 상태일 때 안테나 어셈블리(30)의 상부에서 대기압이 가해지는 것으로부터 효과적으로 분산하여 유전체 윈도우(36)가 손상되거나 부러지는 것을 방지한다.
다시, 도 1을 참조하여, 본 발명의 플라즈마 처리 챔버(10)는 피처리 기판(21)에 대한 플라즈마 처리 공정을 수행함에 있어서 안테나 어셈블리(30)의 열적 상태를 일정하게 유지할 수 있어서 기판 처리 효율을 향상 시킨다.
기판 처리 공정에서 제1 가스 공급원(56)과 제2 가스 공급원(57)에서 공급되는 공정 가스가 가스 매니폴드(50)의 제1 가스 입구(51)와 제2 가스 입구(52)를 통하여 주입된다. 제1 및 제2 가스 채널(43, 44)을 통하여 주입되는 공정 가스는 탑 노즐(40)의 중앙 분사홀(41)과 외곽 분사홀(42)을 통해서 챔버 본체(12)의 내부로 분사되어 진다. 메인 전원 공급원(60)에서 공급되는 무선 주파수 전력은 임피던스 정합기(61)을 통하여 유도 안테나(31)로 공급된다. 무선 주파수 전력이 공급되어 유도 안테나(31)가 구동되면 챔버 본체(12)의 내부로 유도 기전력이 공급되어 공정 가스가 이온화되어 플라즈마가 발생된다. 발생된 플라즈마에 의해서 피처리 기판(21)에 대한 기판 처리 공정이 수행된다. 기판 처리 공정은 다양한 반도체 제조 공정의 어느 하나 일 수 있다. 예를 들어, 기판 처리 공정은 피처리 기판(21)에 관통 실리콘 비아(TSV; Through Silicon Via)를 형성하기 위한 공정일 수 있다.
특히, 본 발명의 플라즈마 처리 챔버는 관통 실리콘 비아 공정을 진행하는데 매우 유용하다. 일반적으로 관통 실리콘 비아 공정은 식각 공정과 증착 공정을 반복하면서 피처리 기판에 관통 실리콘 비아를 형성하게 된다. 이때 유전에 윈도우의 일정한 온도 유지가 필요하다. 본 발명의 플라즈마 처리 챔버는 관통 실리콘 비아 공정에서 유전체 윈도우의 온도를 일정하게 유지함으로서 공정 재현성을 향상 시킬 수 있다.
유도 안테나(31)가 구동되어 챔버 본체(12)의 내부에 플라즈마가 발생되면 유전체 윈도우(36)는 가열되어 온도가 상승된다. 이때, 유도 안테나(31)와 그 내부에 흐르는 냉각수 및 열전도 부재(33)의 상호간 열교환 작용에 의해 유전체 윈도우(36)가 과열되는 것을 방지함과 아울러 균일한 온도 분포를 이루게 된다. 그럼으로 유전체 윈도우(36)의 불균일한 온도 상승에 따라 유전체 윈도우(36)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 피처리 기판(21)에 대한 플라즈마 처리 공정이 완료된 후 플라즈마가 오프되면 기판 교환 공정이 수행된다. 이때에는 플라즈마가 오프되어 가열되었던 유전체 윈도우(36)가 냉각 될 수 있음으로 히팅 플레이트(32)가 구동된다. 히팅 플레이트(32)가 구동되면 열전도 부재(33)를 통하여 유전체 윈도우(36)로 균일하게 열전달이 이루어지면서 유전체 윈도우(36)가 냉각되는 것을 막고 일정한 온도를 유지하게 한다. 플라즈마가 오프된 후 가열되었던 유전체 윈도우(36)가 단순히 냉각 되면 챔버 본체(12)의 내부에 접하는 유전체 윈도우(31)의 저면이 폴리머가 적체될 수 있다. 이러한 폴리머의 적체는 후속되는 공정에 파티클로 작용하는 부정적 결과를 초래하게 된다.
그러나 본 발명의 플라즈마 처리 챔버(10)는 기판 처리 공정과 기판 교환 공정이 반복되는 과정에서 안테나 어셈블리(30)의 열전도 부재(33)를 통하여 유도 안테나(31)와 유전체 윈도우(36) 사이에서의 열전도 및 히팅 플레이트(32)와 유전체 윈도우(36) 사이에서의 열전도를 균일하게 수행한다. 그럼으로 플라즈마 처리 챔버(10)가 기판 처리 공정과 기판 교환 공정을 반복하는 과정에서 유전체 윈도우(36)는 일정한 온도와 균일한 열분포를 갖게 된다. 그럼으로, 온도 변화에 따라 유전체 윈도우(36)에 폴리머가 적체되는 것을 방지하게 된다.
이상에서 설명된 본 발명의 안테나 어셈블리 및 이를 구비한 플라즈마 처리 챔버의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10: 플라즈마 처리 챔버 12: 챔버 본체
20: 기판 지지대 21: 피처리 기판
22: 바이어스 전원 23: 임피던스 정합기
24: 배기 펌프 30: 안테나 어셈블리
31: 유도 안테나 32: 히팅 플레이트
33: 열전도 부재 34: 사이드 링
35: 외곽지지 링 36: 유전체 윈도우
37, 38: 절연부재 39: 경사진 지지면
40: 탑 노즐 41: 중앙 분사홀
42: 외곽 분사홀 43: 제1 가스 채널
44: 제2 가스 채널 45: 나사산
46: 개구부 50: 가스 매니폴드
51: 제1 가스 입구 52: 제2 가스 입구
53, 54: 메탈 링 가스켓 55: 진공 절연 링
56: 제1 가스 공급원 57: 제2 가스 공급원
60: 메인 전원 공급원 61: 임피던스 정합기
62: 냉각수 공급원 63: 히터 전원

Claims (8)

  1. 피처리 기판이 놓이는 기판 지지대가 마련된 챔버 본체;
    상기 챔버 본체의 천정을 형성하는 유전체 윈도우;
    상기 유전체 윈도우의 상부에 설치되어 상기 챔버 본체의 내부로 플라즈마 발생을 위한 유도 기전력을 공급하는 유도 안테나;
    유도 안테나의 내부에 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 공급원;
    상기 유도 안테나 상부에 설치되는 히팅 플레이트; 및
    상기 히팅 플레이트와 상기 유도 안테나 및 상기 유전체 윈도우에 접하도록 상기 히팅 플레이트와 상기 유전체 윈도우 사이의 공간에 채워진 열전도 부재를 포함하고,
    상기 열전도 부재는 상기 유도 안테나와 상기 유전체 윈도우 사이에서의 열전도 및 상기 히팅 플레이트와 상기 유전체 윈도우 사이에서의 열전도를 통하여 상기 유전체 윈도우가 균일한 열분포를 갖도록 하고,
    상기 챔버 본체의 상부에서 상기 유전체 윈도우를 지지하는 사이드 링을 포함하고, 상기 사이드 링은 상기 유전체 윈도우와 접하는 부분에서 외곽으로 기울어진 경사진 지지면을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 챔버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열전도 부재는 열전도 실리콘으로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 챔버.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 챔버 본체의 내부로 가스를 공급하기 위하여 상기 유전체 윈도우의 중앙 부분에 마련된 개구부;
    상기 유전체 윈도우의 상부에서 상기 개구부에 정렬되어 설치되는 가스 매니폴드; 및
    상기 개구부를 통하여 상기 가스 매니폴드에 결합되는 탑 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 챔버.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 탑 노즐은 상기 기판 지지대의 중앙 영역을 향하여 가스를 분사하는 복수개의 중앙 분사홀과 상기 기판 지지대의 외곽 영역을 향하여 가스를 분사하는 복수개의 외곽 분사홀을 포함하고,
    상기 가스매니폴드와 상기 탑노즐은 상기 복수개의 중앙 분사홀에 연결되는 제1 가스 채널과 상기 복수개의 외곽 분사홀에 연결되는 제2 가스 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 챔버.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 가스 매니폴드와 상기 탑 노즐의 접촉 부위에 설치되는 하나의 이상의 메탈 링 가스켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 챔버.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 탑노즐은 상기 가스 매니폴드에 결합되기 위한 나사산을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 챔버.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 피처리 기판의 플라즈마 처리 공정은 관통 실리콘 비아를 형성하기 위한 플라즈마 처리 공정인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 챔버.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10395900B2 (en) 2016-06-17 2019-08-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Plasma processing apparatus
WO2023008805A1 (ko) * 2021-07-28 2023-02-02 피에스케이 주식회사 기판 처리 장치

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9536710B2 (en) * 2013-02-25 2017-01-03 Applied Materials, Inc. Tunable gas delivery assembly with internal diffuser and angular injection
KR101598463B1 (ko) * 2014-04-30 2016-03-02 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
US10465288B2 (en) * 2014-08-15 2019-11-05 Applied Materials, Inc. Nozzle for uniform plasma processing
JP6545053B2 (ja) * 2015-03-30 2019-07-17 東京エレクトロン株式会社 処理装置および処理方法、ならびにガスクラスター発生装置および発生方法
WO2016158054A1 (ja) * 2015-03-30 2016-10-06 東京エレクトロン株式会社 処理装置および処理方法、ならびにガスクラスター発生装置および発生方法
JP5990626B1 (ja) * 2015-05-26 2016-09-14 株式会社日本製鋼所 原子層成長装置
JP6054471B2 (ja) 2015-05-26 2016-12-27 株式会社日本製鋼所 原子層成長装置および原子層成長装置排気部
JP6054470B2 (ja) 2015-05-26 2016-12-27 株式会社日本製鋼所 原子層成長装置
CN106298638B (zh) * 2015-06-11 2019-04-09 中微半导体设备(上海)股份有限公司 刻蚀形成硅通孔的方法
KR102108181B1 (ko) * 2015-11-04 2020-05-07 주식회사 원익아이피에스 유도결합 플라즈마 처리장치
CN106206225B (zh) * 2016-07-29 2018-01-26 上海华力微电子有限公司 防止顶端喷嘴开裂的方法以及高密度等离子机台
CN108022852B (zh) * 2016-11-01 2020-08-07 中微半导体设备(上海)股份有限公司 Icp刻蚀机台及其绝缘窗口薄膜加热器装置和温度控制方法
KR102524258B1 (ko) 2018-06-18 2023-04-21 삼성전자주식회사 온도 조절 유닛, 온도 측정 유닛 및 이들을 포함하는 플라즈마 처리 장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1145878A (ja) * 1997-07-28 1999-02-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd プラズマ処理方法及び装置
KR20040110173A (ko) * 2003-06-18 2004-12-31 삼성전자주식회사 Ｉｃｐ 안테나 및 이를 사용하는 플라즈마 발생장치
US20080121177A1 (en) * 2006-11-28 2008-05-29 Applied Materials, Inc. Dual top gas feed through distributor for high density plasma chamber

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW279240B (en) * 1995-08-30 1996-06-21 Applied Materials Inc Parallel-plate icp source/rf bias electrode head
US6013155A (en) * 1996-06-28 2000-01-11 Lam Research Corporation Gas injection system for plasma processing
US6109206A (en) * 1997-05-29 2000-08-29 Applied Materials, Inc. Remote plasma source for chamber cleaning
JP4222707B2 (ja) * 2000-03-24 2009-02-12 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及び方法、ガス供給リング及び誘電体
US6716302B2 (en) * 2000-11-01 2004-04-06 Applied Materials Inc. Dielectric etch chamber with expanded process window
US20020179247A1 (en) * 2001-06-04 2002-12-05 Davis Matthew F. Nozzle for introduction of reactive species in remote plasma cleaning applications
WO2002101116A1 (en) * 2001-06-07 2002-12-19 Tokyo Electron Limited Method of and apparatus for tailoring an etch profile
US20030192645A1 (en) * 2002-04-16 2003-10-16 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for creating circumferential process gas flow in a semiconductor wafer plasma reactor chamber
JP4338355B2 (ja) * 2002-05-10 2009-10-07 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
KR100854995B1 (ko) * 2005-03-02 2008-08-28 삼성전자주식회사 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치
US20070187363A1 (en) * 2006-02-13 2007-08-16 Tokyo Electron Limited Substrate processing apparatus and substrate processing method
US8800484B2 (en) * 2008-07-09 2014-08-12 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus
US8916022B1 (en) * 2008-09-12 2014-12-23 Novellus Systems, Inc. Plasma generator systems and methods of forming plasma
DE102010046100A1 (de) * 2010-09-21 2012-03-22 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Strahlungseintrittsfenster für einen Strahlungsdetektor
US20120103524A1 (en) * 2010-10-28 2012-05-03 Applied Materials, Inc. Plasma processing apparatus with reduced effects of process chamber asymmetry
US9284644B2 (en) * 2014-02-27 2016-03-15 Lam Research Corporation Apparatus and method for improving wafer uniformity

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1145878A (ja) * 1997-07-28 1999-02-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd プラズマ処理方法及び装置
KR20040110173A (ko) * 2003-06-18 2004-12-31 삼성전자주식회사 Ｉｃｐ 안테나 및 이를 사용하는 플라즈마 발생장치
US20080121177A1 (en) * 2006-11-28 2008-05-29 Applied Materials, Inc. Dual top gas feed through distributor for high density plasma chamber

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10395900B2 (en) 2016-06-17 2019-08-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Plasma processing apparatus
US10903053B2 (en) 2016-06-17 2021-01-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Plasma processing apparatus
WO2023008805A1 (ko) * 2021-07-28 2023-02-02 피에스케이 주식회사 기판 처리 장치
KR20230017610A (ko) * 2021-07-28 2023-02-06 피에스케이 주식회사 기판 처리 장치
KR102566903B1 (ko) * 2021-07-28 2023-08-16 피에스케이 주식회사 기판 처리 장치

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