KR20050109228A - 챔버 천장에 히터를 구비한 플라즈마 장비 - Google Patents

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Abstract

챔버 천장에 히터(heater)를 구비한 플라즈마 장비를 제시한다. 본 발명에 따르면, 내부에 웨이퍼가 장착되는 공정 챔버, 공정 챔버 상측에 도입되는 천장부, 천장부 상에 도입되어 공정 챔버 내에 도입되는 반응 가스를 플라즈마화하는 플라즈마 소스 코일(plasma source coil) 구조체, 플라즈마 소스 코일 구조체에 플라즈마 발생을 위한 소스 파워(source power)를 인가하는 소스 파워부, 천장부를 가열하게 천장부에 접촉하게 도입되되 플라즈마 소스 코일 구조체에 의한 유도 전계가 천장부를 투과하여 챔버 내부에 미치는 것을 허용하도록 전열선(heating element)부가 전열선 부분들 사이 공간으로 유도 전계가 투과되도록 굴곡된 선형으로 배치된 세라믹 히터, 및 세라믹 히터의 전열선부에 소스 파워에 비해 낮은 주파수의 파워를 공급하는 히터 파워부를 포함하여 구성되는 플라즈마 장비를 제시한다.

Description

챔버 천장에 히터를 구비한 플라즈마 장비{Plasma apparatus having heater in ceiling of chamber}
본 발명은 반도체 제조를 위한 플라즈마(plasma) 장비에 관한 것으로서, 특히, 플라즈마 소스 코일(plasma source coil) 아래의 챔버(chamber) 천장에 히터(heater)를 구비하여 챔버 천장을 가열할 수 있는 플라즈마 장비에 관한 것이다.
플라즈마 장비는 플라즈마를 이용하여 표면 처리하는 공정에 사용되는 장비이다. 이러한 플라즈마 장비는 반도체 제조에서 웨이퍼(wafer) 상에 물질막을 패터닝(patterning)하기 위한 식각 장비로서 채용되고 있다. 이때, 식각 소스(source)로서 플라즈마를 식각 장비는 웨이퍼 상에 제공한다. 또한, 플라즈마 장비는 웨이퍼 상에 물질막을 증착할 때 증착 소스로서 플라즈마를 제공한다.
이러한 플라즈마를 공정 챔버(process chamber) 내에 발생시키는 플라즈마 소스로서, 유도 결합형 플라즈마(ICP: Inductively Coupled Plasma) 소스 형태가 일반적으로 제시되고 있다. 이러한 플라즈마 소스는 주로 단일 나선형 코일(coil) 형태로 제작되고 있으며, 이러한 플라즈마 소스 코일은 챔버의 천장(dome or ceiling) 상에 도입되어 챔버 내부의 상측에 플라즈마를 발생시키는 역할을 하고 있다.
이러한 플라즈마가 작용하는 챔버 내부에는 생성된 반응 생성물, 예를 들어, 식각 반응 등에 수반되는 부산물로서 폴리머(polymer) 형태의 반응 생성물이 챔버 벽면이나 챔버 천장에 흡착 축적되기 마련이다. 이러한 흡착된 폴리머는 공정 중 또는 공정 후에 챔버의 아래쪽에 내부에 도입된 웨이퍼(wafer) 상으로 떨어지게 되는 데, 이에 따라, 공정 웨이퍼의 수율이 현저히 감소하게 된다. 특히, 반도체 칩의 디자인 룰(design rule)이 작아짐에 따라 이러한 불순물들이 전체 생산성을 떨어뜨리는 주요 원인으로 작용하고 있다.
이러한 폴리머의 증착을 방지하기 위해서는 폴리머 등이 증착되고 있는 챔버 벽면이나 챔버의 천장면의 온도를 조절하는 것이 요구된다. 일반적으로 챔버 벽면에는 히터가 내장되어 챔버 벽면의 온도를 상대적으로 높게 유지함으로써, 챔버 벽면에의 폴리머의 증착을 방지하고 있다. 그런데, 챔버 천장에는 그 상에 도입되는 유도 결합 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 소스 코일이 도입됨에 따라, 챔버 천장에 직접적으로 히터가 도입되지 못하고 간접적인 가열 방식인 가열 램프(lamp)를 도입하여 챔버 천장면을 가열하는 방식이 채용되고 있다.
그런데, 이러한 램프를 이용한 가열 방식은 가열 대상체인 챔버 천장면을 균일하게 가열하기 위해서는 여러 개의 램프를 사용하는 것이 요구된다. 그런데, 다수 개의 램프들을 가동하는 데에는 과도한 전류가 요구되므로, 전체 플라즈마 장비가 높은 전력 공급 수단을 구비하는 것이 요구되어 전체 장비의 안전성이 낮아지게 된다. 더욱이, 램프를 이용한 가열은 가열 대상면과 대기를 통해 분리된 간접 가열이므로, 가열 대상체의 각 부위의 온도의 불균일성을 초래할 수 있다. 이는 불순물 제어에 매우 비효율적이게 된다. 또한, 하나의 챔버 내에 램프가 다수 개 설치되어야 하므로, 챔버 내에 램프들이 차지할 면적이 불필요하게 증가하게 되므로, 챔버 장비의 전체 시스템(system)을 설계하는 데 어려움이 수반된다.
따라서, 폴리머의 챔버 천장면에의 증착을 방지하기 위해서는 새로운 챔버 천장면의 가열 방식이 요구된다.
유도 결합 방식으로 플라즈마를 생성시키는 경우에, 챔버 천장 상부에 도입된 플라즈마 소스 코일에 의해 챔버 천장 아래 공간에 전계가 생성되게 된다. 이러한 전계는 폴리머가 챔버 천장면 방향으로 축적되게 하는 데 도움을 주게 되어, 챔버 천장면에 폴리머의 축적이 특히 극심해지게 된다. 또한, 이러한 전계에 따른 스퍼터링(sputtering) 현상의 발생에 의해서 축적된 폴리머가 웨이퍼 상으로 떨어지는 현상이 극심해지기 마련이다. 따라서, 유도 결합 방식을 채용하여 플라즈마를 생성시키는 경우에는 폴리머의 챔버 천장면에의 증착을 방지하기 위해서는 새로운 챔버 천장면의 가열 방식이 더욱 절실히 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 반응 챔버 내에서 생성된 반응 생성물들이 반응 챔버의 천장면에 과도하게 축적되는 것을 방지할 수 있는 유도 결합 방식으로 플라즈마를 생성하는 플라즈마 챔버 장비를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일 관점에 따른, 내부에 웨이퍼가 장착되는 공정 챔버, 상기 공정 챔버 상측에 도입되는 천장부, 상기 천장부 상에 도입되어 상기 공정 챔버 내에 도입되는 반응 가스를 플라즈마화하는 플라즈마 소스 코일 구조체, 상기 플라즈마 소스 코일 구조체에 상기 플라즈마 발생을 위한 소스 파워를 인가하는 소스 파워부, 상기 천장부를 가열하게 상기 천장부에 접촉하게 도입되되 상기 플라즈마 소스 코일 구조체에 의한 유도 전계가 상기 천장부를 투과하여 상기 챔버 내부에 미치는 것을 허용하도록 전열선(heating element)부가 절열선 부분들 사이 공간으로 상기 유도 전계가 투과되도록 굴곡된 선형으로 배치된 세라믹 히터, 및 상기 세라믹 히터의 상기 전열선부에 상기 소스 파워에 비해 낮은 주파수의 파워를 공급하는 히터 파워부를 포함하여 구성되는 플라즈마 장비를 제시한다.
상기 세라믹 히터는 상부 및 하부 세라믹층, 및 상기 상부 및 하부 세라믹층 사이에 상기 세라믹 히터의 전체 평면적에 걸쳐 분산되게 도입된 선형의 상기 전열선부를 포함하되, 상기 전열선부가 차지하는 평면적이 상기 세라믹 히터의 전체 평면적에 대해 많아야 0.3배보다 작도록 구성된다.
상기 천장부 및 상기 상부 및 하부 세라믹층은 동일한 종류의 세라믹 물질로 형성된 것이고, 상기 전열선부는 상기 하부 세라믹층 상에 형성된 니켈 코발트(Ni-Co) 박막일 수 있다.
상기 소스 파워부는 MHz 대역 주파수의 파워를 제공하고, 상기 히터 파워부는 수십 Hz 대역 주파수의 파워를 제공하는 것일 수 있다.
상기 플라즈마 장비는 상기 전열선부와 상기 히터 파워부 사이에 도입된 상기 플라즈마 소스 코일 구조체에 의한 유도 전계에 의한 고주파가 상기 전열선부로부터 상기 히터 파워부로 유입되는 것을 필터링(filtering)하는 고주파 차폐기를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 플라즈마 소스 코일 구조체는 중심부에 코일 부싱(coil bushing), 및 상기 코일 부싱으로부터 분지되어 상기 코일 부싱 주위를 감싸게 나선 형태로 감긴 둘 이상 다수 개의 단위 코일들을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 반응 챔버 내에서 생성된 반응 생성물들이 반응 챔버의 천장면에 과도하게 축적되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안되며, 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로 해석되는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 챔버 천장에 히터를 구비한 플라즈마 장비를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 플라즈마 장비의 플라즈마 소스 코일 구조를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 평면도이다. 도 3a 및 도 3b는 각각 도 1의 플라즈마 장비에 도입된 히터를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도 및 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 플라즈마 장비는, 공정 챔버(100)를 기본적으로 포함하여 구성된다. 공정 챔버(100)는 내부에 웨이퍼(300)가 장착되는 웨이퍼 지지부(200)를 수용할 수 있도록 구성되며, 이러한 웨이퍼 지지부(200)로 웨이퍼(200)가 인입 또는 인출될 통로(101)를 구비하도록 구성될 수 있다. 또한, 공정 챔버(100)는 내부에 공급된 반응 가스 등이 반응 후 배출되는 배출 통로(103)를 구비하도록 구성될 수 있다. 또한, 이러한 공정 챔버(100)는 다 챔버 설비에 요구되는 하나의 챔버부로 구성될 수도 있다.
이러한 공정 챔버(100)의 실링(sealing)을 위해 공정 챔버(100)의 상측에는 돔(dome) 또는 천장부(110)가 도입될 수 있다. 천장부(110)는 주로 세라믹 재질로 구성될 수 있으며, 예를 들어, 산화 알루미늄(Al2O3) 재질로 구성될 수 있다.
천장부(110) 상에는 공정 챔버(100) 내에 도입되는 반응 가스를 플라즈마화하기 위한 플라즈마 소스 코일 구조체(400)가 도입된다. 그리고, 플라즈마 소스 코일 구조체(400)에는 플라즈마 발생을 위한 소스 파워(source power)를 인가하는 소스 파워부(510)가 연결된다.
이러한 플라즈마 소스 코일 구조체(400)는, 도 2에 제시된 바와 같이, 중앙에 배치된 코일 부싱(coil bushing: 410)과 이 코일 부싱(410)에서 뻗어나 코일 부싱(410) 둘레를 평면 상에서 나선형으로 감는 적어도 2개 이상의 복수개의 단위 코일들(401, 402, 403)을 포함하여 구성된다.
본 실시예에서는 3개의 단위 코일들(401, 402, 403) 다발이 코일 부싱(410)으로부터 뻗어나가는 형태를 예시적으로 나타내었지만, 반드시 3개에 한정될 필요가 없다는 것은 당연하다. 즉, 단위 코일 수는 m은 2 이상인 정수일 수 있으며, 또한, 각각의 단위 코일들(401, 402, 403)은, n회의 회전수로 나선 형태로 코일 부싱(410) 주위로 평면 상에 감긴 상태일 수 있다.
이때, 나선의 회전수 n은 양의 실수 값일 수 있다. 단위 코일들(401, 402, 403)의 회전수 n은 반드시 정수일 필요는 없으며, 예컨대 1.25 회의 회전수를 가질 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 단위 코일 수 m이 바람직하게 3 이상이고, 회전수 n은 3 이하일 수 있다. 실질적으로 단위 코일 수는 코일 부싱(410) 주위에 그 배치가 허용되는 한 다수 개, 예컨대, 5개 또는 그 이상으로 도입될 수 있다. 또한, 회전수 또한 공간이 허용하는 한 다수 번으로 도입될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 설명의 용이성을 위해, 본 발명의 실시예에서는 단위 코일 수 m이 바람직하게 3이고, 회전수 n이 바람직하게 7/3인 경우를 도 2에 예시하고 이러한 도 2를 예시로서 참조하여 설명한다.
코일 부싱(410)은 복수개의 단위 코일들(401, 402, 403)과 동일한 재질로 구성될 수 있다. 예컨대, 단위 코일들(401, 402, 403)이 구리(copper) 재질로 이루어진 경우 코일 부싱(410)도 구리 재질로 만들 수 있다. 그러나, 코일 부싱(410)은 경우에 따라서는 단위 코일들(401, 402, 403)과는 다른 재질로 만들어질 수도 있는데, 그러나, 이 경우에도 도전성 재질을 사용하여야 한다.
코일 부싱(410)의 중앙에는 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 소스 파워를 제공하기 위한 소스 파워부(510)가 전기적으로 연결된다. 이를 위해 코일 부싱(410)에는 수직으로 세워진 파워 인입부(451)가 도입되어 소스 파워부(510)에의 전기적 연결을 제공하게 된다. 소스 파워부(510)는 수십 MHz 대역 주파수의 RF 전원, 예컨대, 12.56MHz 대역의 RF 전원으로 구성될 수 있다. 따라서, 소스 파워부(510)의 RF 파워는 코일 부싱(410)을 통하여 단위 코일들(401, 402, 403)로 전달된다. 단위 코일들(401, 402, 403)의 다른 단부는 바람직하게 접지된다. 이러한 전기적인 연결은 소스 하우징(source housing:450) 내에 구성되게 된다.
이와 같은 구조의 플라즈마 소스 코일 구조체를 도입한 도 1과 같은 플라즈마 장비에 있어서, 소스 파워부(510)에 의해 공급된 RF 전류는 코일 부싱(410)을 통해 개개의 단위 코일들(401, 402, 403)을 따라 흐르고, 이에 따라, 단위 코일들(401, 402, 403)은 RF 자장을 발생시킨다. 이러한 자장에 의해서 파라데이 유도 법칙에 따라 유도 전장이 챔버(100) 내에 발생된다.
이러한 유도 전장의 제공과 함께 챔버(100) 내부에, 예컨대, 식각 반응 기체를 주입시키면, 플라즈마가 발생 유지되며 이러한 유도 플라즈마를 이용하여 웨이퍼(300) 상에 반도체 식각 공정과 같은 반응이 이루어진다. 이때, 코일 부싱(410)의 도입은 이러한 코일 부싱(410)이 담당하는 영역에 CCP(Capacitively Coupled Plasma)의 고유 효과를 추가하는 역할을 한다. 이러한 점이 일반적인 ICP 소스 구조와는 상당히 다른 것이다.
즉, 본 발명의 실시예에서 제시하는 플라즈마 소스 코일 구조는 기본적으로 유도 결합형 플라즈마 발생 원리로서 플라즈마를 발생하도록 구성되나, 식각 선택비를 증가시키기 위해 용량 결합형 플라즈마 발생 원리가 다소 채용된 일명 순응 결합형 플라즈마(ACP: Adaptively Coupled Plasma) 발생 원리가 적용되도록 구성된다. 이러한 순응 결합형 플라즈마 소스 코일로서 본 발명의 실시예에서는 중심부로부터 공통된 다수의 단위 코일들이 방사상으로 뻗어나며 평면상에서 나선형으로 감긴 형태의 구조로 구성된다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 코일 구조는 중심에서 단위 코일 다발이 평면 상에서 나선형으로 뻗어나가는 다발 나선형 평면(2차원) 유도 코일 구조이어서, 방위 대칭성을 가지고 또한 주기 각도에 따른 대칭성을 가지게 된다. 이에 따라, 보다 낮은 소스 파워, 예컨대, 수백 W 정도의 상대적으로 낮은 소스 파워에서도 보다 높은 식각 특성을 구현할 수 있게 된다.
한편, 천장부(110)의 챔버 내부 공간에 노출되는 천장면에는 반응 부산물, 예컨대, 폴리머 등이 흡착 또는 증착, 부착되기 마련이다. 이러한 폴리머의 부착을 효과적으로 방지하기 위해서는 천장면의 온도를 상온 보다 높게, 예컨대, 대략 80℃ 내지 100℃ 정도로 균일하게 조절되는 것이 요구된다. 이와 같이 천장면의 온도를 높게 조절하기 위해서 상기 천장부(110)를 가열하는 가열 히터로서 세라믹 히터(600)를 도입한다.
세라믹 히터(600)는 도 1에 제시된 바와 같이 천장부(110)를 가열하게 천장부(110)에 후면에 접촉하게 도입된다. 이때, 세라믹 히터(600)는 천장부(110)를 구성하는 세라믹 물질, 예컨대, 산화 알루미늄과 동일한 종류의 세라믹 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 예컨대, 도 3a에 제시된 바와 같이 세라믹 히터(600)는 상부 및 하부 세라믹층(605, 603), 및 상부 및 하부 세라믹층(605, 603) 사이에 세라믹 히터(600)의 전체 평면적에 걸쳐 분산되게 도입된 선형의 전열선부(601)를 포함하여 구성된다.
상부 및 하부 세라믹층(605, 603)은 세라믹 천장부(110)와 동일한 종류의 세라믹 물질, 예컨대, 산화 알루미늄으로 형성된다. 이에 따라, 세라믹 히터(600)는 가열 대상체인 세라믹 천장부(110)와 균일한 접촉을 형성할 수 있게 되고, 균일한 열전도를 통하여 균일한 온도 제어를 구현하게 된다.
한편, 하부 세라믹층(603) 상에 박막, 예컨대, 대략 3mm 두께의 박막으로 형성되는 전열선부(601)는 도 3b에 제시된 바와 같이 세라믹 히터(600)의 전체 평면적에 걸쳐 분산되는 선형으로 도입된다. 전열선부(601)는 하부 세라믹층(603) 상에 코팅(coating)된 발열 물질, 예컨대, 니켈-코발트(Ni-Co)층을 패터닝하여 형성될 수 있다. 이러한 박막 패턴 상에 상부 세라믹층(605)을 접착제 등을 이용하여 부착하거나 또는 코팅함으로써 도 3a에 제시된 바와 같은 세라믹 히터(600)를 구성할 수 있다.
전열선부(601)는 이와 같이 선형으로 도입되되 도 3b에 제시된 바와 같이 굴곡지게 도입되는 데, 이는 가급적 넓은 면적 부위를 가열하기 위해서이고, 또한, 전열선부(601)가 지나지 않는 사이 공간으로 플라즈마 소스 코일 구조체(400)에서 유기되는 유도 전장이 투과될 수 있도록 유도하기 위해서이다. 실험적으로, 도 3b에 제시된 바와 같은 굴곡진 선형 형태로 전열선부(601)를 구성할 경우, 천장부(110)의 전체 평면적에 대해 17 지점에서 온도를 측정한 결과, 80℃로 세라믹 히터(600)를 조절한 경우, 대략 77.2℃에서 87.8℃ 정도 범위로 온도가 각 지점에서 측정되었다. 이러한 결과는 도 3b에 제시된 형태의 전열선부(601)가 상당히 균일한 온도 분포를 구현할 수 있음을 입증한다.
한편, 전열선부(601)는 플라즈마 소스 코일 구조체(400)에 의한 유도 전계가 상기 천장부(110)를 투과하여 챔버(100) 내부에 미치도록, 하부 세라믹층(603) 전체에 걸쳐 도입되지 않고 선과 선 사이 공간이 확보되도록 굴곡진 선형 형태로 도입된다. 이때, 상기 전열선부(601)가 차지하는 평면적이 상기 세라믹 히터(600)의 전체 평면적에 대해 많아야 0.3배보다 작도록 하여, 전열선부(601)와 소스 파워(510)에 의해 플라즈마 소스 코일 구조체(400)에 제공된 RF가 간섭되는 것을 회피하도록 한다.
실험적인 결과에 따르면, 전체 평면적에 대해 전열선부(601)가 차지하는 면적이 30% 보다 작을 경우, 플라즈마 소스 코일 구조체(400)에 RF 파워의 공급에 따른 유도 전계는 천장부(110)를 투과하여 반응 챔버(110) 내부에까지 미치게 된다. 또한, 이러한 경우 반응 가스의 공급에 의해 플라즈마의 여기가 이루어져 충분한 식각 반응이 이루어짐을 확인할 수 있다.
이러한 세라믹 히터(601)의 작동을 위해 전열선부(601)에는 히터 파워부(650)가 전기적으로 연결되어 가열을 위한 파워를 공급한다. 이러한 히터 파워부(650)는 소스 파워에 비해 매우 낮은 주파수, 예컨대, 대략 50Hz 또는 60Hz의 파워를 공급하며, 이때, 공급되는 파워의 전압은 대략 100V일 수 있다.
한편, 전열선부(601)와 히터 파워부(650) 사이에는 고주파 차폐기(610)가 도입되는 데, 고주파 차폐기(610)는 플라즈마 소스 코일 구조체(400)에 의한 유도 전계에 의한 고주파가 전열선부(601)로부터 히터 파워부(650)로 유입되는 것을 필터링(filtering)하는 역할을 하게 된다.
그리고, 히터 파워부(650)는 온도 조절기(130)에 의해서 그 전원의 공급 및 중단이 조절되는 데, 이러한 온도 조절기(130)는 세라믹 히터(600)에 도입되는 열전대(609)로부터 세라믹 히터(600)의 온도를 수집함으로써, 세라믹 히터(600)의 작동을 제어하게 된다. 전열선부(601)는 도 3b에 제시된 바와 같이 두 접점 단부(607)를 가지는 단일 선으로 도입될 수 있는 데, 열전대(609)는 전열선부(601)의 두 접점 단부(607)에 인근하는 위치에 도입될 수 있다.
한편, 도 1에 제시된 바와 같이 플라즈마 소스 코일 구조체(400)와 세라믹 히터(400) 사이에는 천장부(110)를 이루는 부속의 일부인 제1부 천장부(115) 및 제2부 천장부(116)가 더 도입될 수 있으며, 이러한 제1부 천장부(115) 및 제2부 천장부(116)는 역시 세라믹 물질로 구성될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 여러 개의 발열 램프 대신에 천장부에 접촉하는 세라믹 히터를 도입함으로써, 보다 적은 전류 소모로서도 천장부의 온도를 상온 보다 높게 균일한 온도 분포로 유지할 수 있다. 이에 따라, 천장부에 폴리머가 증착되고 이러한 폴리머의 낙성에 의해서 웨이퍼 상에 파티클(particle) 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 챔버 및 천장부의 세정 주기를 보다 길게 늘릴 수 있다.
한편, 박막 세라믹 히터는 실질적으로 챔버 외부에 설치되는 것이므로, 설치에 챔버 내부 공간을 요구하지 않는다. 또한, 박막 세라믹 히터의 설치에 큰 면적 또는 추가적인 공간이 요구되지 않는다. 이에 따라, 세라믹 히터에 따른 챔버 구조의 복잡성을 배제할 수 있다. 또한, 세라믹 히터는 천장부를 이루는 세라믹과 동일한 종류의 물질로 구성될 수 있어, 균일한 접촉을 구현할 수 있고, 균일한 열전도를 통하여 균일한 온도 제어를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 박막 세라믹 히터의 전열선부의 전열선(heating element) 형태는 전체 면적에 대해 30%보다 작은 면적을 차지하게 설계되어, 플라즈마 소스 코일 구조체에 인가된 RF와의 간섭을 회피할 수 있다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 챔버 천장에 히터를 구비한 플라즈마 장비를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 플라즈마 장비의 플라즈마 소스 코일 구조를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 의한 플라즈마 장비의 챔버 천장에 도입된 히터를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 의한 플라즈마 장비의 챔버 천장에 도입된 히터의 전열선부의 형상을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 평면도이다.

Claims (6)

  1. 내부에 웨이퍼가 장착되는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버 상측에 도입되는 천장부;
    상기 천장부 상에 도입되어 상기 공정 챔버 내에 도입되는 반응 가스를 플라즈마화하는 플라즈마 소스 코일 구조체;
    상기 플라즈마 소스 코일 구조체에 상기 플라즈마 발생을 위한 소스 파워를 인가하는 소스 파워부;
    상기 천장부를 가열하게 상기 천장부에 접촉하게 도입되되 상기 플라즈마 소스 코일 구조체에 의한 유도 전계가 상기 천장부를 투과하여 상기 챔버 내부에 미치는 것을 허용하도록 전열선(heating element)부가 절열선 부분들 사이 공간으로 상기 유도 전계가 투과되도록 굴곡된 선형으로 배치된 세라믹 히터; 및
    상기 세라믹 히터의 상기 전열선부에 상기 소스 파워에 비해 낮은 주파수의 파워를 공급하는 히터 파워부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장비.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹 히터는 상부 및 하부 세라믹층; 및
    상기 상부 및 하부 세라믹층 사이에 상기 세라믹 히터의 전체 평면적에 걸쳐 분산되게 도입된 선형의 상기 전열선부를 포함하되
    상기 전열선부가 차지하는 평면적이 상기 세라믹 히터의 전체 평면적에 대해 많아야 0.3배보다 작은 것을 특징으로 하는 플라즈마 장비.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 천장부 및 상기 상부 및 하부 세라믹층은 동일한 종류의 세라믹 물질로 형성된 것이고,
    상기 전열선부는 상기 하부 세라믹층 상에 형성된 니켈 코발트(Ni-Co) 박막인 것을 특징으로 하는 플라즈마 장비.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 소스 파워부는 MHz 대역 주파수의 파워를 제공하고, 상기 히터 파워부는 수십 Hz 대역 주파수의 파워를 제공하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장비.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전열선부와 상기 히터 파워부 사이에 도입된 상기 플라즈마 소스 코일 구조체에 의한 유도 전계에 의한 고주파가 상기 전열선부로부터 상기 히터 파워부로 유입되는 것을 필터링(filtering)하는 고주파 차폐기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장비.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 소스 코일 구조체는
    중심부에 코일 부싱(coil bushing); 및
    상기 코일 부싱으로부터 분지되어 상기 코일 부싱 주위를 감싸게 나선 형태로 감긴 둘 이상 다수 개의 단위 코일들을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장비.
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