KR20190005029A - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

플라즈마 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20190005029A
KR20190005029A KR1020170085544A KR20170085544A KR20190005029A KR 20190005029 A KR20190005029 A KR 20190005029A KR 1020170085544 A KR1020170085544 A KR 1020170085544A KR 20170085544 A KR20170085544 A KR 20170085544A KR 20190005029 A KR20190005029 A KR 20190005029A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
antenna
upper plate
plasma
refrigerant
plate
Prior art date
Application number
KR1020170085544A
Other languages
English (en)
Inventor
한상철
홍태기
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020170085544A priority Critical patent/KR20190005029A/ko
Priority to US15/870,354 priority patent/US20190013180A1/en
Publication of KR20190005029A publication Critical patent/KR20190005029A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/3211—Antennas, e.g. particular shapes of coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H01J37/32211—Means for coupling power to the plasma
    • H01J37/3222—Antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H01J37/32522—Temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/002—Cooling arrangements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

플라즈마 처리 장치가 제공된다. 상기 플라즈마 처리 장치는, 내부에서 플라즈마 처리를 수행하는 플라즈마 챔버, 상기 챔버의 상부에 배치되는 상부 플레이트, 상기 상부 플레이트의 하부에 배치되는 안테나, 상기 안테나 하부에 배치되는 하부 플레이트, 상기 안테나의 일면에 부착되어 상기 안테나의 일면의 적어도 일부를 상기 상부 플레이트로부터 이격시키는 제1 메탈 링 및 상기 안테나의 타면에 부착되어 상기 안테나의 타면의 적어도 일부를 상기 하부 플레이트로부터 이격시키는 제2 메탈 링을 포함하되, 상기 안테나는, 내부에 냉매가 흐르는 냉매 경로가 형성된다.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 안테나를 이용하여 플라즈마 생성을 위한 전기장을 발생시키는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
플라즈마(Plasma)를 사용하여 원하는 화학적 반응(성막, 식각 등)을 가속화 시키는 시스템이 반도체 제조 산업에서 다양하게 이용되고 있다.
안테나는 전기장을 발생시켜 제공된 가스를 여기시킴으로써 플라즈마를 생성한다. 균일한 전기장 생성을 위해 안테나의 동작 조건을 유지하는 것이 필요하다. 특히, 고주파의 전기장을 발생시키는 안테나에서 발생한 열에 의한 동작 조건 제어의 중요성이 더욱 강조되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 안테나의 동작 조건을 제어할 수 있는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는, 내부에서 플라즈마 처리를 수행하는 플라즈마 챔버, 상기 챔버의 상부에 배치되는 상부 플레이트, 상기 상부 플레이트의 하부에 배치되는 안테나, 상기 안테나 하부에 배치되는 하부 플레이트, 상기 안테나의 일면에 부착되어 상기 안테나의 일면의 적어도 일부를 상기 상부 플레이트로부터 이격시키는 제1 메탈 링 및 상기 안테나의 타면에 부착되어 상기 안테나의 타면의 적어도 일부를 상기 하부 플레이트로부터 이격시키는 제2 메탈 링을 포함하되, 상기 안테나는, 내부에 냉매가 흐르는 냉매 경로가 형성된다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는, 내부에서 플라즈마 처리를 수행하는 플라즈마 챔버, 상기 챔버의 상부에 배치되는 상부 플레이트, 상기 상부 플레이트의 하부에 배치되는 하부 플레이트, 및 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이에 배치되는 안테나로, 상기 안테나는 상기 상부 플레이트와 적어도 일부가 이격되고, 상기 하부 플레이트와 적어도 일부가 이격되는 안테나를 포함하되, 상기 안테나는, 내부에 냉매 경로를 포함하고, 상기 냉매 경로의 내측면은 상기 안테나의 외측면과 동일한 재질을 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 도 1의 A를 확대하여 도시한 확대도이다.
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 포함된 안테나의 상면도이다.
도 4는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 포함된 안테나와 메탈 링의 결합 관계를 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 포함된 안테나에 형성된 냉매 경로를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
이하에서 도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 제조 장치 및 이의 동작 방법, 반도체 장치의 제조 방법을 설명한다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는, 플라즈마 챔버(100), 냉각 플레이트(110), 상부 플레이트(120), 하부 플레이트(130), 안테나(200) 등을 포함할 수 있다.
플라즈마 챔버(100)는 가스 공급관(140)으로부터 공정 가스를 공급받아 이를 여기시킴으로써 플라즈마를 생성할 수 있다. 생성된 플라즈마를 이용하여 웨이퍼(W)에 플라즈마 처리를 할 수 있다. 플라즈마 챔버(100)는 예를 들어, 생성된 플라즈마를 이용하여 웨이퍼(W)에 대하여 식각(etching) 공정, 증착(deposition) 공정 등을 수행할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 플라즈마 챔버(100)는 안테나(200)에 전류를 인가하여 마이크로웨이브(microwave)를 생성하고, 생성된 마이크로웨이브를 플라즈마 챔버(100)로 방사할 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 예를 들어 상기 마이크로웨이브의 주파수는 약 2.45GH일 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
플라즈마 챔버(100)는 측벽과 연결된 가스 공급관(140)을 통해 공정 가스를 공급받을 수 있다. 가스 공급관(140)을 통해 공급되는 공정 가스는 예를 들어 플루오로카본(CxFy) 또는 산소(O2) 등을 포함할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 플라즈마 챔버(100)는 배출구(145)를 포함할 수 있다. 플라즈마 처리 공정에 의해 발생한 부산물이 배출구(145)를 통해 배출될 수 있다. 도 1에서 플라즈마 챔버(100)에 각각 하나씩의 가스 공급관(140)과 배출구(145)가 형성되는 것으로 도시되었으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 플라즈마 챔버(100)는 복수의 가스 공급관(140)과 배출구(145)를 각각 포함할 수 있다.
냉각 플레이트(110), 상부 플레이트(120), 하부 플레이트(130) 및 안테나(200)는 플라즈마 챔버(100) 내에 배치될 수 있다. 상기 플레이트들(110, 120, 130) 및 안테나(200)는 웨이퍼(W) 및 웨이퍼(W)를 지지하는 하부 전극(330)의 상부에 배치될 수 있다.
냉각 플레이트(110), 상부 플레이트(120), 하부 플레이트9130) 및 안테나(200)는 플라즈마 챔버(100)의 상부에 위치할 수 있다. 웨이퍼(W) 및 웨이퍼(W)를 지지하는 하부 전극(330)이 배치되는 위치를 플라즈마 챔버(100)의 하부라 하면, 이와 대향되어 플레이트들(110, 120, 130) 및 안테나(200)가 배치되는 위치를 상부로 설명한다.
냉각 플레이트(110)는 상부 플레이트(120)에 접촉하도록 배치될 수 있다. 냉각 플레이트(110)의 일면은 플라즈마 챔버(100)의 내벽에 대향하고, 다른 일면은 상부 플레이트(120)에 대향하도록 배치될 수 있다.
냉각 플레이트(110)는 플라즈마 챔버(100)를 냉각시킬 수 있다. 즉, 안테나(200)로부터 발생한 열이 상부 플레이트(120)로 전달되어 오면, 상부 플레이트(120)와 접촉하도록 배치된 냉각 플레이트(110)는 상부 플레이트(120)로부터 열을 제공받아 상부 플레이트(120)를 냉각시킬 수 있다. 또는 플라즈마 챔버(100)로부터 냉각 플레이트(110)로 직접 열이 전달됨으로써 플라즈마 챔버(100)를 냉각시킬 수 있다.
냉각 플레이트(110)는 그 내부에 형성된 유로를 포함할 수 있으며, 상기 유로에는 냉매가 흐를 수 있다. 냉매는 예를 들어 물 또는 헬륨(He) 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
냉각 플레이트(110)는 열 전도율이 좋은 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어 금속 재질을 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상부 플레이트(120)는 냉각 플레이트(110)와 안테나(200) 사이에 배치될 수 있다. 상부 플레이트(120)의 일면은 냉각 플레이트(110)에 대향하고, 상부 플레이트(120)의 하면은 안테나(200)에 대향할 수 있다.
상부 플레이트(120)는 쿼츠(quartz)를 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 상부 플레이트(120)는 알루미나와 같은 금속 물질을 포함할 수도 있다. 상부 플레이트(120)는 안테나(200)의 상면의 적어도 일부와 이격되도록 배치될 수 있다. 여기서 안테나(200)의 상면은 상부 플레이트(120)와의 대향면을 의미하고, 안테나(200)의 하면은 하부 플레이트(130)와의 대향면을 의미한다.
도 1에 도시된 실시예에서, 냉각 플레이트(110)와 상부 플레이트(120)가 서로 분리되어 있는 것으로 도시되어 있으나 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 즉, 냉각 플레이트(110)와 상부 플레이트(120)가 일체로 결합되도록 구성되고, 상기 결합된 플레이트 내에 냉매 유로가 형성되어 플라즈마 챔버(100)를 냉각시킬 수도 있다.
안테나(200)는 상부 플레이트(120)와 하부 플레이트(130) 사이에 배치될 수 있다. 안테나(200)는 상면이 원형의 판형일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 안테나(200)는 열 팽창 계수가 상대적으로 작은 인바(Invar) 합금 또는 코바(Kovar) 합금을 포함할 수 있다. 안테나(200)가 인바 합금 또는 코바 합금을 포함함으로써, 안테나(200)의 가열 시 안테나(200)의 열 팽창으로 인한 효과를 감소시킬 수 있다.
안테나(200)는 내부에 냉매 경로(도 3의 280)가 형성될 수 있다. 냉매 공급부(150)는 냉매 경로(도 3의 280)로 냉매를 공급하여 안테나(200)를 냉각시킬 수 있다. 냉매는 예를 들어 물 또는 헬륨(He) 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
안테나(200)는 연결부(153)와 연결되어 전원(151)으로부터 마이크로파를 제공받을 수 있다. 안테나(200)는 그 표면을 관통하는 복수의 슬롯 홀(도 3의 271, 272, 273)을 포함하고, 상기 마이크로파는 상기 슬롯 홀(271~273)로부터 방사될 수 있다.
하부 플레이트(130)는 안테나(200)의 하부에 배치될 수 있다. 하부 플레이트(130)는 예를 들어 쿼츠를 포함할 수 있다. 안테나(200)로부터 방사된 마이크로파는 유전체로 구성되는 하부 플레이트(130)를 통과하여 챔버(100) 내에 제공된 공정 가스를 여기시킨다. 하부 플레이트(130)는 안테나(200)의 적어도 일부와 접촉할 수 있다.
전원(151)은 마이크로파를 발생시킨다. 전원(151)은 도파관(154)의 일측과 연결될 수 있다. 전원(151)으로부터 생성된 마이크로파는 일면이 폐쇄된 도파관(154)을 따라 진행할 수 있다.
도파관(154)의 내부에 변환기(152)가 배치될 수 있다. 변환기(152)는 전원(151)으로부터 발생된 마이크로파의 모드(mode)를 변환할 수 있다. 예를 들어 변환기(152)는 전원(151)으로부터 TE 모드로 생성된 마이크로파를 TEM 모드로 변환할 수 있다.
변환기(152)와 안테나(200) 사이를 연결하도록 내부 도체(153)가 배치될 수 있다. 변환기(152)에 의해 변환된 마이크로파는 변환기(152)에 일단이 연결된 내부 도체(153)를 따라 안테나(200)로 전파될 수 있다. 내부 도체(153)는 안테나(200)의 중심에 형성된 홀에 일단이 고정될 수 있다.
포커스 링(310)은 웨이퍼(W)의 외주면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 포커스 링(310)은 웨이퍼(W)를 대상으로 한 플라즈마 처리 공정 중, 웨이퍼(W)의 표면을 실질적으로 확장시키는 역할을 할 수 있다. 즉, 플라즈마 처리 공정 중, 웨이퍼의 외주면을 둘러싸도록 배치된 포커스 링(310)은 웨이퍼(W)의 말단, 즉 외주면에 플라즈마가 집중되는 것을 분산시킴으로써 웨이퍼(W)의 일부가 과도하게 처리되는 것을 방지할 수 있다.
하부 전극(330)은 플라즈마 챔버(100) 내에 배치될 수 있다. 하부 전극(330)은 웨이퍼(W) 하부에 배치되어, 웨이퍼(W)를 지지할 수 있다. 도 1에 도시되지는 않았지만 하부 전극(330)은 웨이퍼(W)와 접촉하는 정전 척을 포함할 수 있다.
하부 전극(330)은 전원(340)과 전기적으로 연결될 수 있다. 전원(340)은 하부 전극(330)으로 전력을 인가할 수 있다. 하부 전극(330)에 전원(340)으로부터의 전력이 인가되면 안테나(200)와 하부 전극(330) 사이에 전기장 맵이 형성될 수 있다.
도 1에는 하부 전극(330)에 하나의 전원(340)이 연결되는 것으로 도시되었으나 이에 제한되는 것은 아니다. 하부 전극(330)에는 둘 이상의 전원이 연결되고, 상기 둘 이상의 전원은 서로 다른 주파수 또는 듀티 사이클(duty cycle)의 펄스 전력을 하부 전극(330)에 공급할 수 있다.
또한 도 1에서 전원(340)이 하부 전극(330)과 직접 연결되는 것으로 도시되었으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 전원(340)과 하부 전극(330) 사이에 매칭 회로(matching circuit)이 연결될 수 있다. 상기 매칭 회로는 안테나(200)와 하부 전극(330) 사이에 형성되는 전기 회로의 임피던스를 매칭함으로써 반사 전력(reflected power)를 최소화시킬 수 있다.
지지대(300)는 웨이퍼(W)와 하부 전극(330)을 지지할 수 있다. 지지대(300)는 예를 들어 세라믹과 같은 절연성 물질을 포함하여 플라즈마 챔버(100)로부터 하부 전극(330)을 절연시킬 수 있다.
포커스 링(310)의 하부에는 지지 링(320)이 배치될 수 있다. 지지 링(320)은 하부 전극(330)의 측벽을 덮도록 배치될 수 있다. 지지 링(320)은 하부 전극(330)으로 플라즈마가 제공되는 것을 차단할 수 있다. 지지 링(320)은 플라즈마 가스에 식각 내성이 있는 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어 쿼츠를 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
냉각 플레이트(110), 상부 플레이트(120), 하부 플레이트(130) 및 안테나(200) 사이의 결합 관계에 관하여, 도 2를 이용하여 더욱 자세하게 설명한다.
도 2는 도 1의 A를 확대하여 도시한 확대도이다.
도 2를 참조하면, 냉각 플레이트(110), 상부 플레이트(120), 하부 플레이트(130) 및 안테나(200) 사이의 결합 관계가 도시된다.
상술한 것과 같이, 냉각 플레이트(110)는 플라즈마 챔버의 상벽(105) 및 상부 플레이트(120)와 각각 접촉하도록 배치된다. 상부 플레이트(120)의 일면은 냉각 플레이트(110)와 접촉하고, 타면은 안테나(200)에 부착된 제1 메탈 링(205)과 접촉하도록 배치된다.
상부 플레이트(120)와 대향하는 안테나(200)의 일면은, 중심점을 기준으로 내측에 배치된 제1 내주부(220)와, 제1 내주부(220)를 둘러싸는 제1 외주부(240)를 포함할 수 있다. 제1 내주부(220)와 제1 외주부(240)는 중심을 공유하는 동심원의 형상을 가질 수 있다.
또한, 하부 플레이트(130)와 대향하는 안테나(200)의 타면은, 중심점을 기준으로 내측에 배치된 제2 내주부(230)와, 제3 내주부(230)를 둘러싸는 제1 외주부(250)를 포함할 수 있다. 제2 내주부(230)와 제2 외주부(250)는 중심을 공유하는 동심원의 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 제1 내주부(220)와 제2 내주부(230)는 상하 방향으로 오버랩(overlap)될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어 제1 내주부(220)가 제2 내주부(230)보다 안테나(200)의 외주 방향으로 넓게 정의되거나, 내주 방향으로 좁게 정의될 수도 있다.
제1 메탈 링(205)은 안테나(200)의 일면에 부착되어 상부 플레이트(120)와 접촉한다. 구체적으로, 제1 메탈 링(205)은 안테나(200)의 제1 외주부(240) 상에 부착되어 상부 플레이트(120)와 접촉할 수 있다. 즉, 제1 메탈 링(205)은 안테나(200)의 제1 외주부(240)와는 오버랩되지만, 제1 내주부(220)와는 오버랩되지 않는다.
안테나(200)는 제1 메탈 링(205)을 통해 상부 플레이트(120)와 연결되므로, 제1 내주부(220)는 상부 플레이트(120)와 상하 방향으로 이격될 수 있다. 구체적으로, 제1 내주부(220)는 상부 플레이트(120)와 제1 간격(D1)을 두고 상하 방향으로 이격될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 간격(D1)은 제1 메탈 링(205)의 간격과 동일할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 제1 간격(D1)은 0.1mm 내지 5mm일 수 있다. 상기 제1 간격(D1)이 0.1mm보다 작은 경우, 안테나(200)의 동작으로 인해 안테나(200)가 가열되어 발생하는 열 팽창에 의해 안테나의 제1 내주부(220)와 상부 플레이트(120)가 접촉할 수 있다.
제1 메탈 링(205)은 금속 재질을 포함할 수 있으며, 안테나(200)와 동일한 인바 합금 또는 코바 합금을 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
도 2에 도시된 것과 같이, 냉매 공급부(150)로부터 냉매 공급관(155)을 통해 안테나(200)로 공급될 수 있다. 따라서 제1 메탈 링(205)은 냉매 공급관(155)으로부터 공급된 냉매가 안테나(200)로 공급될 수 있도록 관통홀(미도시)을 포함할 수 있다.
제2 메탈 링(210)은 안테나(200)의 타면에 부착되어 하부 플레이트(130)와 접촉한다. 구체적으로, 제2 메탈 링(210)은 안테나(200)의 제2 외주부(250) 상에 부착되어 하부 플레이트(130)와 접촉할 수 있다. 즉, 제2 메탈 링(210)은 안테나(200)의 제2 외주부(250)와는 오버랩되지만, 제2 내주부(230)와는 오버랩되지 않는다.
안테나(200)는 제2 메탈 링(210)을 통해 하부 플레이트(130)와 연결되므로, 제2 내주부(230)는 하부 플레이트(130)와 상하 방향으로 이격될 수 있다. 구체적으로, 제2 내주부(230)는 하부 플레이트(130)와 제2 간격(D2)을 두고 상하 방향으로 이격될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 간격(D2)은 제2 메탈 링(210)의 간격과 동일할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 제2 간격(D2)은 0.1mm 내지 5mm일 수 있다. 상기 제2 간격(D2)이 0.1mm보다 작은 경우, 안테나(200)의 동작으로 인해 안테나(200)가 가열되어 발생하는 열 팽창에 의해 안테나의 제2 내주부(230)와 하부 플레이트(130)가 접촉할 수 있다.
반면에, 상기 제2 간격(D2)이 5mm보다 큰 경우, 안테나(200)로부터 방사되는 마이크로파에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다. 즉, 서로 이격된 안테나의 제2 내주부(230)와 하부 플레이트(130) 사이에 빈 공간이 개재된다. 안테나(200)로부터 방사된 마이크로파가 유전체인 하부 플레이트(130)가 아닌 공기 중을 진행하는 경우, 그 만큼 마이크로파의 출력이 감쇄될 수 있다.
제2 메탈 링(210)은 금속 재질을 포함할 수 있으며, 안테나(200)와 동일한 인바 합금 또는 코바 합금을 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 제1 메탈 링(205)과 제2 메탈 링(210)은 수직으로 오버랩될 수 있다. 상술한 것과 같이 안테나(200)의 제1 외주부(240)와 제2 외주부(250)가 일치하는 경우, 제1 메탈 링(205)과 제2 메탈 링(210)은 수직으로 정렬(align)될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 포함될 수 있는 안테나(200)의 구성과 관련하여, 도 3 내지 도 4를 참조하여 더욱 자세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 포함된 안테나의 상면도이고, 도 4는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에서 안테나와 메탈 링의 결합 관계를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 내주부(220)와 제1 외주부(240)가 정의된 안테나(200)의 일면에, 복수의 슬롯 홀(271, 272, 273)이 형성된 것이 도시된다.
제1 내주부(220)는, 제1 내지 제3 영역(261~263)으로 구분될 수 있다. 제1 내주부(220) 및 제1 외주부(240)와 동일하게, 제1 내지 제3 영역(261~263)은 동일한 중심점(C)을 갖는 동심원의 형태를 가질 수 있다. 제1 영역(261)이 가장 외측에 배치되고, 제3 영역(263)이 가장 내측에 배치된다. 따라서 제2 영역(262)은 제1 영역(261)에 의해 둘러싸이도록 배치된다. 제3 영역(263)은 제2 영역(262) 및 제1 영역(261)에 의해 둘러싸이도록 배치된다.
제1 영역(261) 내의 안테나(200)를 관통하도록, 제1 슬롯 홀(271)이 배치될 수 있다. 복수의 제1 슬롯 홀(271)들은 원주 방향으로 서로 이격되어 제1 영역(261) 내에 배치될 수 있다. 도 3에 도시된 것과 같이, 제1 슬롯 홀(271)은 엑스(X)자 형태로 형성될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 슬롯 홀(271)은 십자(+)자 형태로 형성될 수도 있다.
제2 영역(262) 내의 안테나(200)를 관통하도록, 제2 슬롯 홀(272)이 배치될 수 있다. 복수의 제2 슬롯 홀(272)들은 원주 방향으로 서로 이격되어 제2 영역(262) 내에 배치될 수 있다. 도 3에 도시된 것과 같이, 제2 슬롯 홀(272)은 엑스(X)자 형태로 형성될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 제2 슬롯 홀(272)은 십자(+)자 형태로 형성될 수도 있다.
제3 영역(263) 내의 안테나(200)를 관통하도록, 제3 슬롯 홀(273)이 배치될 수 있다. 복수의 제3 슬롯 홀(273)들은 원주 방향으로 서로 이격되어 제3 영역(263) 내에 배치될 수 있다. 도 3에 도시된 것과 같이, 제3 슬롯 홀(273)은 엑스(X)자 형태로 형성될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 제3 슬롯 홀(273)은 십자(+)자 형태로 형성될 수도 있다.
제1 내지 제3 영역(261~263)은 제1 내주부(220)에 속하므로, 제1 내지 제3 영역(261~263)과 제1 외주부(240)는 서로 오버랩되지 않는다. 따라서 제1 내지 제3 영역(261~263)에 형성된 제1 내지 제3 슬롯 홀(273) 또한 제1 외주부(240)와 서로 오버랩되지 않는다.
제1 메탈 링(205)이 제1 외주부(240)에 부착되기 때문에, 제1 내지 제3 영역(261~263) 또는 제1 내지 제3 슬롯 홀(273) 또한 제1 메탈 링(205)과 오버랩되지 않을 수 있다.
도 3에 도시된 것과 같이, 제1 영역(261)과 제2 영역(262)은 동심원의 지름 방향으로 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 따라서 제1 슬롯 홀(271)과 제2 슬롯 홀(272) 또한 동심원의 지름 방향으로 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 또한 제2 영역(262)과 제3 영역(263)은 동심원의 지름 방향으로 서로 이격되고, 제2 슬롯 홀(272)과 제2 슬롯 홀(273) 또한 동심원의 지름 방향으로 서로 이격되도록 배치될 수 있다.
안테나(200) 내부에 냉매 경로(280)가 형성될 수 있다. 냉매 공급부(150)로부터 공급된 냉매가 냉매 공급관(155)을 통해 냉매 경로(280)로 제공될 수 있다. 냉매 경로(280)로 제공된 냉매는 안테나(200)를 냉각시켜 열로 인한 안테나(200)의 팽창 또는 변형을 억제시킬 수 있다.
도 3에 도시된 것과 같이, 냉매 경로(280)는 제1 영역(261)과 제2 영역(262) 사이를 통과하고, 제2 영역(262)과 제3 영역(263)을 통과할 수 있다. 냉매 경로(280)는 안테나(200)의 외측벽과 인접하는 입출구(281)를 제외하고 제1 외주부(240) 상에 형성되지 않을 수 있다. 즉, 안테나(200)의 제1 내주부(220)와 같은 내주에 열 발생이 집중되는 점으로 인해, 냉매를 통한 냉각은 제1 외주부(240)가 아닌 제1 내주부(220)에 더욱 요구될 수 있다. 따라서 냉매 경로(280)는 제1 외주부(240) 상의 안테나(200) 내부를 통과하지 않고, 제1 내주부(220) 상의 안테나(200) 내부를 통과할 수 있다.
도 3에 도시되지는 않았지만, 냉매 경로(280)는 제3 영역(263)의 내측에도 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 포함된 안테나에 형성된 냉매 경로를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 안테나(200) 내부에 냉매 경로(280)가 형성될 수 있다. 안테나(200)에 직접 그루브(groove)를 형성하는 것에 의해 냉매 경로(280)가 형성될 수 있다. 따라서 냉매 경로(280)의 내측면(202)은 안테나(200)의 외측면(201)과 동일한 재질을 포함할 수 있다. 다만 다른 몇몇 실시예에서, 냉매 경로(280)의 내측면은 예를 들어 절연체와 같은 다른 재질을 포함할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 장치는 앞서 설명한 실시예에서와 달리, 상부 플레이트(120)와 접촉하는 제1 메탈 링(205)을 포함하지 않을 수 있다.
즉, 안테나(200)는 제1 메탈 링(205)을 통해 플라즈마 챔버(100)의 측벽(405)과 접촉하는 것이 아니라, 측벽(405)에 형성된 단차(410)를 통해 측벽(405)과 접촉할 수 있다.
측벽(405)에 형성된 단차(410)는 상부 플레이트(120)와 서로 다른 레벨을 가질 수 있다. 즉, 단차(410)는 안테나(200)와 대향하는 상부 플레이트(120)의 일면보다 아래로 돌출되어 있을 수 있다. 따라서 단차(410)와 접촉하는 안테나(200)는 제1 내주부(220)와 상부 플레이트(120) 사이의 이격이 여전히 유지될 수 있다.
냉매 공급관(155)은 제1 메탈 링(205)을 통해서가 아닌 직접 안테나(200)로 연결되어 냉매를 공급할 수 있다.
도 7은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 장치는 앞서 설명한 실시예에서와 달리, 하부 플레이트(130)와 접촉하는 제2 메탈 링(210)을 포함하지 않을 수 있다.
즉, 안테나(200)는 제2 메탈 링(210)을 통해 플라즈마 챔버(100)의 측벽(505)과 접촉하는 것이 아니라, 측벽(505)에 형성된 단차(520)를 통해 측벽(405)과 접촉할 수 있다.
측벽(505)에 형성된 단차(520)는 하부 플레이트(130)와 안테나(200) 사이에 배치되어, 안테나(200)의 제2 내주부(230)와 하부 플레이트를 이격시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 장치는 앞서 설명한 실시예에서와 달리, 상부 플레이트(120)와 하부 플레이트(130)와 각각 접촉하는 제1 메탈 링(205)과 제2 메탈 링(210)을 포함하지 않을 수 있다.
즉, 안테나(200)는 측벽(605)에 형성된 단차(610)를 통해 측벽(605)과 접촉할 수 있다. 따라서 안테나(200)의 제1 내주부(220)는 상부 플레이트(120)와 이격될 수 있다.
또한, 안테나(200)는 측벽(505)에 형성된 단차(620)를 통해 측벽(605)과 접촉할 수 있다. 따라서 안테나(200)의 제2 내주부(220)는 하부 플레이트(130)와 이격될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 플라즈마 챔버 110: 냉각 플레이트
120: 상부 플레이트 130: 하부 플레이트
200: 안테나

Claims (10)

  1. 내부에서 플라즈마 처리를 수행하는 플라즈마 챔버;
    상기 챔버의 상부에 배치되는 상부 플레이트;
    상기 상부 플레이트의 하부에 배치되는 안테나;
    상기 안테나 하부에 배치되는 하부 플레이트;
    상기 안테나의 일면에 부착되어 상기 안테나의 일면의 적어도 일부를 상기 상부 플레이트로부터 이격시키는 제1 메탈 링; 및
    상기 안테나의 타면에 부착되어 상기 안테나의 타면의 적어도 일부를 상기 하부 플레이트로부터 이격시키는 제2 메탈 링을 포함하되,
    상기 안테나에는 그 내부에 냉매가 흐르는 냉매 경로가 형성된 플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 안테나는 상기 일면의 내측에 정의된 제1 내주부와, 상기 제1 내주부를 둘러싸고 상기 제1 내주부와 동심원을 형성하는 제1 외주부를 포함하되, 상기 제1 메탈 링은 상기 제1 외주부와 접촉하는 플라즈마 처리 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 내주부는 상기 안테나를 관통하는 복수의 제1 슬롯 홈이 형성된 제1 영역과,
    상기 제1 영역의 외주를 감싸고 상기 안테나를 관통하는 복수의 제2 슬롯 홈이 형성된 제2 영역을 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 안테나는 상기 타면의 내측에 정의된 제2 내주부와, 상기 제2 내주부를 둘러싸고 상기 제2 내주부와 동심원을 형성하는 제2 외주부를 포함하되, 상기 제2 메탈 링은 상기 제2 외주부와 접촉하는 플라즈마 처리 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 냉매와 냉매 경로의 접촉면은 상기 안테나의 상기 일면과 동일한 재질을 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 안테나는 인바 합금 또는 코바 합금 중 적어도 하나를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 플라즈마 챔버는 상기 안테나로 냉매를 운반하도록 상기 플라즈마 챔버를 관통하여 형성된 냉매 공급로를 포함하고,
    상기 제1 메탈 링은 상기 냉매 공급로와 연결된 관통홀을 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  8. 내부에서 플라즈마 처리를 수행하는 플라즈마 챔버;
    상기 챔버의 상부에 배치되는 상부 플레이트;
    상기 상부 플레이트의 하부에 배치되는 하부 플레이트; 및
    상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이에 배치되는 안테나로, 상기 안테나는 상기 상부 플레이트와 적어도 일부가 이격되고, 상기 하부 플레이트와 적어도 일부가 이격되는 안테나를 포함하되,
    상기 안테나는, 내부에 냉매 경로를 포함하고, 상기 냉매 경로의 내측면은 상기 안테나의 외측면과 동일한 재질을 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 챔버의 측벽은 상기 상부 플레이트로부터 상기 안테나를 이격시키는 제1 단차를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 안테나의 일면은 상기 제1 단차와 오버랩되는 외주부와, 상기 제1 단차에 의해 상기 상부 플레이트와 이격되는 내주부를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
KR1020170085544A 2017-07-05 2017-07-05 플라즈마 처리 장치 KR20190005029A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170085544A KR20190005029A (ko) 2017-07-05 2017-07-05 플라즈마 처리 장치
US15/870,354 US20190013180A1 (en) 2017-07-05 2018-01-12 Plasma treatment apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170085544A KR20190005029A (ko) 2017-07-05 2017-07-05 플라즈마 처리 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190005029A true KR20190005029A (ko) 2019-01-15

Family

ID=64903395

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170085544A KR20190005029A (ko) 2017-07-05 2017-07-05 플라즈마 처리 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20190013180A1 (ko)
KR (1) KR20190005029A (ko)

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6388632B1 (en) * 1999-03-30 2002-05-14 Rohm Co., Ltd. Slot antenna used for plasma surface processing apparatus
US6830653B2 (en) * 2000-10-03 2004-12-14 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Plasma processing method and apparatus
JP3478266B2 (ja) * 2000-12-04 2003-12-15 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP4583618B2 (ja) * 2001-01-30 2010-11-17 日本高周波株式会社 プラズマ処理装置
JP3591642B2 (ja) * 2001-02-07 2004-11-24 株式会社日立製作所 プラズマ処理装置
JP3893888B2 (ja) * 2001-03-19 2007-03-14 株式会社日立製作所 プラズマ処理装置
JP4213482B2 (ja) * 2003-02-07 2009-01-21 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP4801522B2 (ja) * 2006-07-21 2011-10-26 株式会社日立ハイテクノロジーズ 半導体製造装置及びプラズマ処理方法
JP5058727B2 (ja) * 2007-09-06 2012-10-24 東京エレクトロン株式会社 天板構造及びこれを用いたプラズマ処理装置
JP4705967B2 (ja) * 2008-02-26 2011-06-22 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP4694596B2 (ja) * 2008-06-18 2011-06-08 東京エレクトロン株式会社 マイクロ波プラズマ処理装置及びマイクロ波の給電方法
JP2011003464A (ja) * 2009-06-19 2011-01-06 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置及びプラズマ処理装置用冷却装置
US8980047B2 (en) * 2010-07-02 2015-03-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Microwave plasma processing apparatus
JP5385875B2 (ja) * 2010-08-26 2014-01-08 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及び光学モニタ装置
US8970114B2 (en) * 2013-02-01 2015-03-03 Lam Research Corporation Temperature controlled window of a plasma processing chamber component
US20150118416A1 (en) * 2013-10-31 2015-04-30 Semes Co., Ltd. Substrate treating apparatus and method

Also Published As

Publication number Publication date
US20190013180A1 (en) 2019-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100927913B1 (ko) 기판 탑재 기구 및 기판 처리 장치
KR100920280B1 (ko) 처리 장치
KR100494607B1 (ko) 플라즈마 프로세스 장치
KR101751200B1 (ko) 마이크로파 방사 안테나, 마이크로파 플라즈마원 및 플라즈마 처리 장치
KR100363820B1 (ko) 플라스마 처리장치
US6101970A (en) Plasma processing apparatus
JP4532897B2 (ja) プラズマ処理装置、プラズマ処理方法及び製品の製造方法
JP2010258461A (ja) プラズマ処理装置、およびプラズマ処理装置用の天板
US20170236690A1 (en) Plasma processing apparatus
JP7381713B2 (ja) プロセスキットのシース及び温度制御
JP5140321B2 (ja) シャワーヘッド
JP5374853B2 (ja) プラズマ処理装置
KR102585041B1 (ko) 플라스마 처리 장치
US10832892B2 (en) Antenna, plasma processing device and plasma processing method
KR20190005029A (ko) 플라즈마 처리 장치
US20170358835A1 (en) Microwave plasma processing apparatus and microwave plasma processing method
US10312057B2 (en) Plasma processing apparatus
JP2007059782A (ja) スペーサー部材およびプラズマ処理装置
US20170076914A1 (en) Plasma processing apparatus
JP3169134U (ja) プラズマ処理装置
JP5304061B2 (ja) プラズマ処理装置
JP2007109670A (ja) プラズマ処理装置
KR102200709B1 (ko) 월 라이너 유닛 및 이를 구비하는 기판 처리 시스템
JPH11185995A (ja) プラズマ処理装置
US20240079219A1 (en) Substrate processing apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application