KR101171422B1 - 포커스 링 및 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

포커스 링 및 플라즈마 처리 장치 Download PDF

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 내플라즈마성(耐plasma性), 및 고주파 전계에 대한 실드성의 양쪽 모두 우수한 포커스 링을 제공하는 것을 과제로 한다. 그 해결 수단은, 플라즈마 처리를 실시하는 처리실 내에 배치 마련된 전극의 주연부(周緣部)에 부착되는 유전율이 다른 복수의 유전체를 적층한 다층 구조 포커스 링으로서, 유전율이 낮은 저유전율 유전체(6a)를 전극(5)측에 배치하고, 유전율이 저유전율 유전체(6a)의 유전율 이상이고 저유전율 유전체(6a)보다 내플라즈마성이 높은 내플라즈마성 유전체(6b)를 처리실의 처리 공간측에 배치한다.

Description

포커스 링 및 플라즈마 처리 장치{FOCUS RING AND PLASMA PROCESS APPARATUS}
본 발명은, 전극의 주연부(周緣部)에 부착되는 포커스 링, 및 이 포커스 링이 부착된 전극을 구비하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
플랫 패널 디스플레이용 기판(이하 FPD용 유리 기판이라 함) 등의 피처리체에 에칭 등의 처리를 실시하기 위해, 플라즈마 처리 장치가 이용되고 있다.
플라즈마 처리 장치는, 예컨대, 특허 문헌 1에 기재된 바와 같이, 피처리체에 플라즈마 처리를 실시하는 처리실을 구비하고, 이 처리실 내에, 서로 대향하는 상부 전극과, 피처리체를 탑재하는 탑재대를 겸한 하부 전극이 설치되어 있다. 상부 전극과 하부 전극의 사이에는 고주파가 인가되어, 상부 전극과 하부 전극의 사이의 처리 공간에 플라즈마를 발생시킨다. 하부 전극의 주연부에는, 고주파 전계를 피처리체의 위쪽에 집중시키기 위한 포커스 링이 부착된다. 포커스 링은, 세라믹스, 일반적으로는 알루미나 소결체로 구성되어 있다. 알루미나 소결체는 내플라즈마성이 우수하고, 부식되기 어렵다는 이점이 있다.
(특허 문헌 1) 일본 특허 공개 제 2003-115476 호 공보
그러나, 알루미나 소결체는, 비유전율이 9~10으로 높고, 고주파 전계에 대한 실드성이 비교적 약하다. 이 때문에, 고주파 전계의 인가를 반복하고 있으면, 포커스 링의 표면이 깎여버려, 파티클원이 되어 버린다.
본 발명은, 내플라즈마성, 및 고주파 전계에 대한 실드성의 양쪽 모두 우수한 포커스 링, 및 이 포커스 링을 구비한 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제 1 형태에 따른 포커스 링은, 플라즈마 처리를 실시하는 처리실 내에 배치 마련된 전극의 주연부에 부착되는 유전율이 다른 복수의 유전체를 적층한 다층 구조 포커스 링으로서, 유전율이 낮은 저유전율 유전체를 상기 전극측에 배치하고, 유전율이 상기 저유전율 유전체의 유전율 이상이고 상기 저유전율 유전체보다 내플라즈마성이 높은 내플라즈마성 유전체를 상기 처리실의 처리 공간측에 배치한다.
본 발명의 제 2 형태에 따른 플라즈마 처리 장치는, 피처리체에 플라즈마 처리를 실시하는 처리실과, 상기 처리실 내에 설치된 상부 전극과, 상기 처리실 내 의, 상기 상부 전극과 대향하는 위치에 설치되고, 상기 제 1 형태에 따른 포커스 링이 부착된 하부 전극을 구비한다.
본 발명에 의하면, 내플라즈마성, 및 고주파 전계에 대한 실드성의 양쪽 모두 우수한 포커스 링, 및 이 포커스 링을 구비한 플라즈마 처리 장치를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면을 참조하여 설명한다. 참조하는 도면 모두에 걸쳐, 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙인다.
(제 1 실시 형태)
도 1은, 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 일례를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치(1)는, FPD용 유리 기판 G의 소정의 처리를 행하는 장치의 일례이며, 용량 결합형 평행 평판 플라즈마 에칭 장치로서 구성되어 있다. 여기서, FPD로서는, 액정 디스플레이(LCD), 전기 발광(Electro Luminescence; EL) 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 등이 예시된다.
플라즈마 처리 장치(1)는, 예컨대, 표면이 알루마이트 처리(양극 산화 처리) 된 알루미늄으로 이루어지는 각통 형상으로 성형된 처리 챔버(처리실)(2)를 갖고 있다. 이 처리 챔버(2) 내의 바닥부에는 피처리 기판인 유리 기판 G를 탑재하기 위한 탑재대(3)가 마련되어 있다.
탑재대(3)는, 절연 부재(4)를 사이에 두고 처리 챔버(2)의 바닥부에 지지되어 있다. 탑재대(3)는, 볼록부(5a) 및 이 볼록부(5a)의 주위에 플랜지부(5b)를 갖는 도전성의 기재(5)를 갖는다. 기재(5)의 주연부, 본 예에서는, 플랜지부(5b)상에는, 볼록부(5a)의 주위를 둘러싸는 액자 형상의 포커스 링(6)이 마련되어 있고, 또한, 기재(5)의 주위, 본 예에서는 플랜지부(5b)의 측면상에는, 플랜지부(5b)의 주위를 둘러싸는 절연 링(7)이 마련되어 있다. 기재(5)의 표면은, 절연성의 코팅(8), 예컨대, 알루미나 용사나 알루마이트로 덮여 있다.
기재(5)에는, 고주파 전력을 공급하기 위한 급전선(12)이 접속되어 있고, 이 급전선(12)에는 정합기(13)및 고주파 전원(14)이 접속되어 있다. 고주파 전원(14)으로부터는, 예컨대, 13.56㎒의 고주파 전력이 탑재대(3)의 기재(5)에 공급된다. 이에 따라, 기재(5)는 하부 전극으로서 기능한다.
상기 탑재대(3)의 위쪽에는, 이 탑재대(3)와 평행하게 대향하여 상부 전극으로서 기능하는 샤워 헤드(20)가 마련되어 있다. 샤워 헤드(20)는 처리 챔버(2)의 상부에 지지되어 있고, 내부에 내부 공간(21)을 가짐과 아울러, 탑재대(3)와의 대향면에 처리 가스를 토출하는 복수의 토출 구멍(22)이 형성되어 있다. 이 샤워 헤드(20)는 접지되어 있고, 하부 전극으로서 기능하는 탑재대(3)와 함께 한 쌍의 평행 평판 전극을 구성하고 있다.
샤워 헤드(20)의 윗면에는 가스 도입구(24)가 마련되고, 이 가스 도입구(24)에는, 처리 가스 공급관(25)이 접속되어 있고, 이 처리 가스 공급관(25)은 처리 가스 공급원(28)에 접속되어 있다. 또한, 처리 가스 공급관(25)에는, 개폐 밸브(26) 및 매스 플로우 컨트롤러(27)가 개재되어 있다. 처리 가스 공급원(28)으로부터는, 플라즈마 처리, 예컨대, 플라즈마 에칭을 위한 처리 가스가 공급된다. 처리 가스로서는, 할로젠계의 가스, O2 가스, Ar 가스 등, 통상 이 분야에서 이용되는 가스를 이용할 수 있다.
처리 챔버(2)의 바닥부에는 배기관(29)이 형성되어 있고, 이 배기관(29)에는 배기 장치(30)가 접속되어 있다. 배기 장치(30)는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 구비하고 있고, 이에 따라 처리 챔버(2) 내를 소정의 감압 분위기까지 진공 흡인 가능하도록 구성되어 있다.
처리 챔버(2)의 측벽에는 기판 반입출구(31)가 마련되어 있고, 이 기판 반입출구(31)가 게이트 밸브(32)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다. 그리고, 이 게이트 밸브(32)를 연 상태에서 반송 장치(도시하지 않음)에 의해 FPD용 유리 기판 G가 반입출되게 되어 있다.
도 2(a)는 포커스 링(6) 및 그 주위를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 본 예의 포커스 링(6)은 다층 구조 포커스 링이다. 다층 구조 포커스 링(6)은, 플랜지부(5b)상 및 절연 링(7)상에 부착된다. 또, 절연 링(7)은, 본 예에서는 안쪽 링(7a)과 바깥쪽 링(7b)을 조합한 다중 절연 링을 나타내고 있다. 다층 구조 포커스 링(6)은, 본 예에서는, 일례로서, 상부 유전체와 하부 유전체를 적층한 2층 구조 포커스 링을 나타내고 있다.
또한, 본 예에서는, 플랜지부(5b)측에 배치되는 하부 유전체를, 유전율이 낮은 저유전율 유전체(6a)로 하고, 처리 챔버(2)의 처리 공간측에 배치되는 상부 유전체를, 유전율이 저유전율 유전체(6a)의 유전율 이상이고 저유전율 유전체(6a)보다 내플라즈마성이 높은 내플라즈마성 유전체(6b)로 하고 있다.
내플라즈마성 유전체(6b)의 예로서는, 내플라즈마성 유전체 세라믹스, 예컨대, 알루미나 소결체, 다공질 알루미나 소결체, 이트리아 소결체 등을 들 수 있다. 알루미나 소결체의 비유전율은 약 9~10이다. 다공질 알루미나 소결체의 비유전율은 약 9~10보다 낮고, 기공률에도 따르지만 약 3~5이다. 이트리아 소결체의 비유전율은 약 11이다.
저유전율 유전체(6a)의 예로서는, 석영, 다공질 세라믹스, 불소 수지 등을 들 수 있다. 석영의 비유전율은 약 3~4, 다공질 세라믹스, 예컨대, 다공질 알루미나 소결체에서는 비유전율은 상술한 바와 같이 약 3~5, 불소 수지, 예컨대, 테트라플루오로에틸렌계 수지에서는 비유전율은 약 2이다.
조합의 예로서는, 내플라즈마성 유전체(6b)에 알루미나 소결체를 이용한 경우에는, 저유전율 유전체(6a)에 석영, 다공질 세라믹스, 불소 수지를 이용할 수 있다.
또한, 내플라즈마성 유전체(6b)에 다공질 알루미나 소결체를 이용한 경우에도, 저유전율 유전체(6a)에 석영, 다공질 세라믹스, 불소 수지를 이용할 수 있다. 또, 내플라즈마성 유전체(6b) 및 저유전율 유전체(6a)의 양쪽에 다공질 세라믹스, 예컨대, 다공질 알루미나 소결체를 이용한 경우에는 유전율이 같아진다. 유전율은, 내플라즈마성 유전체(6b) 및 저유전율 유전체(6a)의 양쪽에서 같더라도 상관없다. 단, 동종의 다공질 세라믹스를 이용한 경우에는, 예컨대, 내플라즈마성 유전체(6b)와 저유전율 유전체(6a)에서 기공률을 서로 바꾸도록 하더라도 좋다. 예컨대, 내플라즈마성 유전체(6b)의 기공률을 40%로 하고, 저유전율 유전체(6a)의 기공률을 60%로 하는 등이다. 이와 같이 기공률을 바꾸면, 예컨대, 내플라즈마성 유전체(6b)는 기공률이 낮으므로 내플라즈마성이 양호해지고, 저유전율 유전체(6a)는 기공률이 높으므로 비유전율이 작아져, 고주파 전계의 실드성을 높일 수 있다.
또한, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 내플라즈마성 유전체(6b)의 높이를 전극면보다 높게 하고, 두께를 늘리면, 실드성을 더 높일 수 있다.
또한, 실드성만을 중시하는 경우는, 참조 부호 6b로 나타내는 부재에, 내플라즈마성이 낮은 재료, 예컨대, 석영을 이용하는 것도 가능하다.
이와 같이, 제 1 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(1)가 구비한 포커스 링(6)에 의하면, 저유전율 유전체(6a)를 기재(5)측에 배치하고, 유전율이 저유전율 유전체(6a)의 유전율 이상이고 저유전율 유전체(6a)보다 내플라즈마성이 높은 내플라즈마성 유전체(6b)를 처리 챔버(2)의 처리 공간측에 배치한다. 이 구성에 의해, 내플라즈마성, 및 고주파 전계에 대한 실드성의 양쪽 모두 우수한 포커스 링, 및 이 포커스 링을 구비한 플라즈마 처리 장치를 얻을 수 있다.
(제 2 실시 형태)
도 3(a)는 제 2 실시 형태에 따른 포커스 링의 일례를 나타낸 사시도, 도 3(b)는 도 3(a) 중의 3B-3B선을 따르는 단면도이다.
도 3(a) 및 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 제 2 실시 형태에 따른 포커스 링(6)은, 저유전율 유전체(6a) 및 내플라즈마성 유전체(6b) 각각을, 복수의 분할 부재(6a1~6a4, 6b1~6b4)를 이어 합친 분할형이다. 분할형 포커스 링(6)은, FPD용 유리 기판이 대형화되어, 포커스 링(6)을 일체로 형성하는 것이 곤란해지는 경우에 유효하다.
또한, 본 예에서는, 분할형 포커스 링(6)에 있어서, 분할 부재(6a1~6a4)의 이음매(9)의 위치와, 분할 부재(6b1~6b4)의 이음매(10)의 위치가 다르도록 했다. 이음매에는 클리어런스(간극)가 존재한다. 플라즈마 처리시, 기재(5)에는 고주파가 인가된다. 이 때문에, 분할형 포커스 링(6)에 있어서는, 이음매에 이상 방전을 일으키기 쉽다.
이에 대하여, 본 예에서는, 이음매(9, 10)의 위치를, 저유전율 유전체(6a)와 내플라즈마성 유전체(6b)에서 다르게 한다. 이에 따라, 기재(5)의 표면으로부터 포커스 링(6)의 위쪽의 공간을 향하여 일직선으로 연장되는 클리어런스가 없어진다. 따라서, 이음매(9, 10)의 위치가, 저유전율 유전체(6a)와 내플라즈마성 유전체(6b)에서 합치하는 포커스 링에 비교하여, 이상 방전이 일어날 가능성을 저감할 수 있고, 이상 방전 내성을 높일 수 있다.
또한, 도 4(a) 및 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 이음매(9, 10)를, 표면으 로부터 보더라도(Z축으로부터 보더라도), 측면으로부터 보더라도(X축으로부터 보더라도) 계단 구조로 함으로써, 표면 및 측면의 이상 방전 내성을 높일 수 있다.
또한, 도 4(c)에 나타내는 바와 같이, 도 4(b) 중의 4C-4C선을 따른 단면(X축 방향을 따른 단면)에 있어서도, 계단 구조로 하면, 표면 및 측면의 이상 방전 내성을, 더 높일 수 있다.
도 5에, 도 4(a)~도 4(c)에 나타낸 이음매의 변형예를, 제 2 실시 형태에 따른 포커스 링에 적용한 일례의 사시도를 나타내어 둔다.
또, 도시는 하지 않지만, 도 4(a)~도 4(c)에 나타낸 계단 구조를, 별도의 부품으로 분할하여 얻도록 하더라도 좋다.
(제 3 실시 형태)
도 6은 제 3 실시 형태에 따른 포커스 링의 일례를 나타낸 단면도, 도 7은 제 3 실시 형태에 따른 포커스 링의 다른 예를 나타낸 단면도이다.
포커스 링(6)의 저유전율 유전체(6a)는, 기재(5)측에 배치되어 있으면 좋다. 이 때문에, 예컨대, 도 6에 나타내는 바와 같이, 저유전율 유전체(6a)는, 플랜지부(5b)의 윗면으로부터, 안쪽 링(7a)의 윗면의 전면에 걸쳐 배치되어 있더라도 좋고, 또한, 도 7에 나타내는 바와 같이, 플랜지부(5b)의 윗면에만 배치되어 있더라도 좋다.
단, 도 7에 나타내는 포커스 링(6)의 경우에는, 안쪽 링(7a)과 저유전율 유전체(6a)의 경계면(41)의 위치가, 플랜지부(5b)의 테두리(42)와 합치한다. 경계 면(41)에는 클리어런스가 존재한다. 또한, 테두리(42)는 코너이다. 코너에는 전계가 집중되기 쉽다. 이 때문에, 포커스 링(6)의 이음매로부터 침입한 플라즈마는, 경계면(41)을 경로로 하여 코너(42)에 이상 방전을 일으킬 가능성이 있다.
이러한 이상 방전의 가능성을 저감하고 싶은 경우에는, 상술한 도 2(a) 및 도 2(b)에 나타낸 포커스 링(6), 및 도 6에 나타내는 포커스 링(6)과 같이, 저유전율 유전체(6a)로, 플랜지부(5b)의 테두리(42)의 위를 덮도록 하면 좋다.
또한, 도 4에 나타내는 포커스 링(6)과, 도 2에 나타낸 포커스 링(6)은, 저유전율 유전체(6a)의, 볼록부(5a)에 대하여 반대쪽에 위치하는 바깥쪽면(43)이, 내플라즈마성 유전체(6b)의, 볼록부(5a)에 대하여 반대쪽에 위치하는 바깥쪽면(44)과 합치하는지, 바깥쪽면(43)이 바깥쪽면(44)과 테두리(42)의 사이에 배치되는지 하는 점에서 다르다.
클리어런스는, 포커스 링(6)과 절연 링(7)의 경계면에도 존재한다. 이 클리어런스는 기재(5)에 달한다. 이러한 클리어런스로부터 플라즈마가 침입하면, 기재(5)에 이상 방전이 일어난다.
이러한 기재(5)의 이상 방전을 억제하고 싶은 경우에는, 포커스 링(6)과 절연 링(7)의 경계면에 존재하는 클리어런스를 계단형으로 굴곡시키면 좋다. 이를 위해서는, 예컨대, 상술한 도 2에 나타낸 포커스 링(6)과 같이, 저유전율 유전체(6a)의 수평 방향의 폭 d1을 플랜지부(5b)의 수평 방향의 폭 d2보다 넓고, 또한, 내플라즈마성 유전체(6b)의 수평 방향의 폭, 특히, 바닥면측의 수평 방향의 폭 d3보다 좁게 한다. 혹은 반대로, 도 8에 나타내는 바와 같이, 저유전율 유전체(6a)의 수평 방향의 폭 d1을 플랜지부(5a)의 수평 방향의 폭 d2보다 좁게 함으로써, 플라즈마의 침입 경로를 길게 하더라도 효과가 있다. 혹은 내플라즈마성 유전체(6b)와 같이, 바깥쪽면(44)을 계단 형상으로 가공한다. 혹은 이들을 조합함으로써, 포커스 링(6)과 절연 링(7)의 경계면을 계단형으로 클리어런스를 굴곡시킨다. 클리어런스를 굴곡시킴으로써, 플라즈마의 침입을 방해하거나, 혹은 침입 경로를 길게 하거나 할 수 있어, 기재(5)로의 이상 방전을 억제할 수 있다.
또한, 예컨대, 상술한 도 2에 나타낸 포커스 링(6)에서는, 저유전율 유전체(6a)의 바깥쪽면(43)은 계단 형상으로 가공되어 있지 않지만, 내플라즈마성 유전체(6b)의 바깥쪽면(44)과 같이, 계단 형상으로 가공하더라도 좋다.
(제 4 실시 형태)
도 9는 제 4 실시 형태에 따른 포커스 링의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 제 4 실시 형태에 따른 포커스 링(6)이 제 1 실시 형태에서 설명한 포커스 링(6)과 다른 점은, 볼록부(5a)의 측면(45)과, 저유전율 유전체(6a)의, 볼록부(5a)측에 위치하는 안쪽면(46)의 사이에, 유전체 실(seal) 부재(51)를, 더 구비하는 점이다. 유전체 실 부재(51)의 일례는 O링이다.
저유전율 유전체(6a)가, 예컨대, 일체형인 경우에는, 저유전율 유전체(6a)는 볼록부(5a)에 끼워 맞춰져 기재(5)에 부착된다. 저유전율 유전체(6a)와 볼록부(5a)의 사이에는 클리어런스가 필요하다. 이 클리어런스는 좁은 쪽이, 예컨대, 이상 방전의 억제를 위해 좋다. 그러나, 클리어런스를 좁게 한 채로, 저유전율 유전체(6a)에, 예컨대, 석영과 같은 무른 재료(취성 재료)를 사용하면, 핸들링(조립)시에, 저유전율 유전체(6a)가 파손되어버릴 가능성이 있다.
이러한 핸들링 중에 있어서의 저유전율 유전체(6a)의 파손을 저감하고 싶은 경우에는, 제 4 실시 형태에 따른 포커스 링(6)과 같이, 저유전율 유전체(6a)와 볼록부(5a)의 사이의 클리어런스를 넓게 한다. 그리고, 클리어런스 부분에 유전체 실 부재(51)를 부착하여 빈틈을 없애도록 하면 좋다.
또한, 본 예에서는, 유전체 실 부재(51)와 플랜지부(5b)의 사이에, 유전체 스페이서(52)를, 더 구비한다.
유전체 스페이서(52)를 마련하는 것에 따른 이점은, 유전체 실 부재(51), 예컨대, O링만으로는, 안쪽면(46)과 볼록부(5a)의 사이의 클리어런스를 실(seal)할 수 없는 경우에도, 클리어런스를 유전체로 채울 수 있는 것, 및 저유전율 유전체(6a)의 파손 방지를 위해, 안쪽면(46)과 볼록부(5a)의 사이의 클리어런스를 보다 넓힌 경우에도, 클리어런스를 유전체로 채울 수 있는 것 등이다.
유전체 실 부재(51)의 예로서는, 불소고무 등을 들 수 있다. 불소고무로서는, 예컨대, 바이톤(등록상표) 등을 바람직하게 이용할 수 있다. 불소고무의 비유전율, 예컨대, 바이톤의 비유전율은 약 2~2.5이다. 유전체 실 부재(51)에, 비유전율이 내플라즈마성 유전체(6b)의 비유전율 이하인 것을 이용하면, 고주파 전계의 실드성은 손상되는 경우는 없다.
또한, 유전체 스페이서(52)의 예로서는, 불소 수지 등을 들 수 있다. 불소 수지로서는, 테트라플루오로에틸렌계 수지 등을 바람직하게 이용할 수 있다. 불소 수지의 비유전율, 예컨대, 테트라플루오로에틸렌계 수지의 비유전율은, 제 1 실시 형태에서도 말했지만 약 2이다. 유전체 스페이서(52)에, 비유전율이 내플라즈마 성 유전체(6b)의 비유전율 이하인 것을 이용함으로써, 유전체 실 부재(51)와 같이, 고주파 전계의 실드성은 손상되는 경우는 없다.
이와 같이 제 4 실시 형태에 따른 포커스 링(6)에 의하면, 볼록부(5a)의 측면(45)과, 저유전율 유전체(6a)의 안쪽면(46)의 사이에, 유전체 실 부재(51), 또는 유전체 실 부재(51)와 유전체 스페이서(52)를, 더 구비함으로써, 플라즈마 처리 장치의 핸들링성(조립성)을 향상시킬 수 있다.
또한, 핸들링성이 좋으므로, 저유전율 유전체(6a)의 떼어냄, 및 부착도 용이하다. 이것은, 유지 보수의 용이화에 유효하다.
또한, 저유전율 유전체(6a)에, 예컨대, 석영과 같이 무른 것을 이용한 경우에도, 클리어런스를 넓히는 것이 가능하므로, 저유전율 유전체(6a)의 파손도 억제할 수 있다.
또, 본 예에서는, 저유전율 유전체(6a)가 일체형인 경우를 상정하여 설명했지만, 저유전율 유전체(6a)는 분할형이더라도, 유전체 실 부재(51), 또는 유전체 실 부재(51)와 유전체 스페이서(52)를 사용할 수 있는 것은 물론이다.
(제 5 실시 형태)
도 10은 제 5 실시 형태에 따른 포커스 링의 일례를 나타낸 단면도, 도 11은 제 5 실시 형태에 따른 포커스 링의 다른 예를 나타낸 단면도이다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 제 4 실시 형태에 따른 포커스 링(6)이 제 1 실시 형태에서 설명한 포커스 링(6)과 다른 점은, 내플라즈마성 유전체(6b)의 처리 공간측에 면하는 표면상에 내플라즈마성 재료를 용사하여, 내플라즈마성 유전체 코팅(61)을 실시한 점이다.
내플라즈마성 유전체 코팅(61)에 사용되어, 용사되는 내플라즈마성 재료의 예로서는, 산화이트륨(예컨대, Y2O3), 불화이트륨(예컨대, YF3), 산화알루미늄(예컨대, Al2O3)을 들 수 있다.
이와 같이 내플라즈마성 유전체(6b)의 처리 공간측에 면하는 표면상에, 내플라즈마성 유전체 코팅(61)을 실시함으로써, 포커스 링(6)의 내플라즈마성을, 더 높일 수 있다.
또한, 내플라즈마성 유전체 코팅(61)을 실시한 경우에는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 내플라즈마성 유전체(6b)를 배제하고, 저유전율 유전체(6a)만으로 하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 포커스 링(6)의 거의 전체를 유전율이 낮은 재료, 예컨대, 석영, 다공질 세라믹스, 불소 수지만으로 구성할 수 있어, 포커스 링(6) 자체의 유전율이 낮아져, 고주파 전계에 대한 실드성을 높일 수 있다.
(제 6 실시 형태)
상기 실시 형태에 있어서는, 저유전율 유전체(6a)를 기재(5)측에 배치하고, 내플라즈마성 유전체(6b)를 처리 챔버(2)의 처리 공간측에 배치함으로써, 도 12에 나타내는 바와 같이, 기재(5)의 볼록부(5a)의 바닥면(47)으로부터 수직 방향으로의 전계 Ev의 영향을 약하게 할 수 있어, 고주파 전계에 대한 실드성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 실드성을 높여, 수직 방향으로의 전계 Ev를 약하게 한 결과, 반대로 볼록부(5a)의 측면(45)으로부터 사선 방향으로의 전계 Ei가 강해져, 포커스 링(6)에 국소적인 깎임, 예컨대, 도 12 중, 참조 부호 67로 나타내는 바와 같이, 사선 방향으로의 전계 Ei가 가장 강하게 작용하는 부분이 깎일 가능성이 있다. 이러한 깎임을 억제하고 싶은 경우에는, 본 제 6 실시 형태에 따른 포커스 링을 이용하면 좋다.
도 13은 제 6 실시 형태에 따른 포커스 링의 일례를 나타낸 단면도, 도 14~도 16은 제 6 실시 형태에 따른 포커스 링의 다른 예를 나타낸 단면도이다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 제 6 실시 형태에 따른 포커스 링(6)이 제 1 실시 형태에서 설명한 포커스 링(6)과 다른 점은, 내플라즈마성 유전체(6b)의 윗면상에, 액자 형상의 전계 차폐 블록 부재(71)를 마련한 점이다. 전계 차폐 블록 부재(71)는, 내플라즈마성 유전체(6b)의 윗면 중, 사선 방향으로의 전계 Ei가 가장 강하게 작용하는 부분(67)의 위에 마련된다. 본 예에서는, 부분(67)은, 내플라즈마성 유전체(6b)의 윗면 중, 볼록부(5a)의 바닥면(47)의 위쪽에서, 유리 기판 G의 주연(周緣)으로부터 떨어진 부분에 존재한다.
이와 같이, 내플라즈마성 유전체(6b)의 윗면 중, 전계 Ei가 가장 강하게 작용하는 부분(67)의 위에, 전계 차폐 블록 부재(71)를 마련함으로써, 부분(67)상에 있어서 내플라즈마성 유전체(6b)의 두께를 두껍게 할 수 있다. 전계 차폐 블록 부재(71)의 재료는, 내플라즈마성 유전체(6b)와 같은 재료로 좋다.
제 6 실시 형태에 따른 포커스 링(6)에 의하면, 전계 차폐 블록 부재(71)를 더 마련함으로써, 내플라즈마성 유전체(6b)의 두께를 두껍게 할 수 있어, 사선 방향으로의 전계 Ei를 약하게 하는 것이 가능해진다.
따라서, 저유전율 유전체에 의해, 전계의 실드성을 강화한 경우에 있어서도, 포커스 링(6)에 국소적인 깎임이 발생하는 것을 억제할 수 있어, 내플라즈마성, 및 고주파 전계에 대한 실드성의 양쪽 모두 우수하고, 특히, 고주파 전계에 대한 실드성이 더욱 향상된 포커스 링, 및 이 포커스 링을 구비한 플라즈마 처리 장치를 얻을 수 있다.
또한, 전계 차폐 블록 부재(71)는, 부분(67)상 및 그 근방에 액자 형상으로 부분적으로 마련되고, 그밖에 도 14에 나타내는 바와 같이, 부분(67)상 및 그 근방으로부터 포커스 링(6)의 바깥 테두리까지를 덮어 액자 형상으로 마련되더라도 좋다. 이 경우에는, 전계 차폐 블록 부재(71)를 부분적으로 마련하는 경우에 비교하여, 수직 방향으로의 전계 Ev도 약하게 할 수 있다는 이점을 얻을 수 있다.
또한, 도 15에 나타내는 바와 같이, 도 14(또는 도 13)에 나타낸 포커스 링(6) 중, 전계 차폐 블록 부재(71)에 덮여 있지 않은 내플라즈마성 유전체(6b)의 처리 공간측 노출면(68)상에, 예컨대, 용사에 의해 내플라즈마성 유전체 코팅(61)을 실시하더라도 좋다.
또한, 도 16에 나타내는 바와 같이, 내플라즈마성 유전체 코팅(61)은, 전계 차폐 블록 부재(71) 안쪽(유리 기판 G측)의 표면상에도, 더 실시하도록 하더라도 좋다.
또, 내플라즈마성 유전체 코팅(61)의 재료의 예는, 제 5 실시 형태에 있어서 설명한 것과 같은 재료로 좋다.
이와 같이, 노출면(68)상에 내플라즈마성 유전체 코팅(61)을 실시하는, 혹은 노출면(68)상과 전계 차폐 블록 부재(71) 안쪽 표면상에 내플라즈마성 유전체 코팅(61)을 실시함으로써, 제 6 실시 형태에 따른 포커스 링(6)의 고주파 전계에 대한 실드성을 더 향상시킬 수 있다.
또한, 내플라즈마성 유전체 코팅(61)을, 노출면(68)상, 혹은 노출면(68)상과 전계 차폐 블록 부재(71) 안쪽 표면상처럼 부분적으로 실시함으로써, 내플라즈마성 유전체 코팅(61)을 포커스 링(6)의 전면상에 실시하는 경우에 비교하여, 고가의 내플라즈마성 재료의 사용량을 최소한으로 억제할 수 있어, 내플라즈마성, 및 고주파 전계에 대한 실드성의 양쪽 모두 우수하고, 특히, 고주파 전계에 대한 실드성이 더 향상되는 포커스 링을 저렴하게 얻을 수 있다는 이점을 얻을 수 있다.
(제 7 실시 형태)
제 7 실시 형태는, 제 6 실시 형태와 같이, 사선 방향으로의 전계 Ei를 약하게 하는 것이 가능한 포커스 링에 관한 것이다.
사선 방향으로의 전계 Ei를 약하게 하기 위한 수법으로서는, 전계 차폐 블록 부재(71)를 마련하는 수법 외에, 저유전율 유전체(6a)의 형상을 고안하는 수법을 생각할 수 있다. 제 7 실시 형태는, 저유전율 유전체(6a)의 형상을 고안하여, 사선 방향으로의 전계 Ei를 약하게 한 예이다.
도 17은 제 7 실시 형태에 따른 포커스 링의 제 1 예를 나타낸 단면도이다.
도 17에 나타내는 바와 같이, 제 1 예에 따른 포커스 링(6)이 제 1 실시 형태에서 설명한 포커스 링(6)과 다른 점은, 저유전율 유전체(6a)의 두께가, 그 외주로부터 볼록부(5a)의 측면(45)을 향하여 서서히 두꺼워지고 있는 점이다.
제 1 예에 의하면, 저유전율 유전체(6a)의 두께를, 그 외주로부터 볼록부(5a)의 측면(45)을 향하여 서서히 두껍게 함으로써, 볼록부(5a)의 측면(45)을 저유전율 유전체(6a)를 이용하여, 보다 넓게 피복할 수 있다. 바꾸어 말하면, 측면(45)과 내플라즈마성 유전체(6b)의 사이에, 저유전율 유전체(6a)를 개재시킨다.
이와 같이, 측면(45)을 저유전율 유전체(6a)에 의해 넓게 피복함으로써, 사선 방향으로의 전계 Ei를 약하게 할 수 있어, 상술한 제 6 실시 형태와 같은 이점을 얻을 수 있다.
도 18은 제 7 실시 형태에 따른 포커스 링의 제 2 예를 나타낸 단면도이다.
도 18에 나타내는 바와 같이, 제 2 예에 따른 포커스 링(6)이, 도 17에 나타낸 제 1 예에 따른 포커스 링(6)과 다른 점은, 저유전율 유전체(6a)의 두께가, 볼록부(5a)의 측면(45)의 근방에서, 단차 형상으로 두꺼워지고 있는 점이다.
이렇게 하여도, 측면(45)이 저유전율 유전체(6a)에 의해 넓게 피복되게 되어, 사선 방향으로의 전계 Ei를 약하게 할 수 있다.
또, 도 18에 나타낸 제 2 예에 있어서는, 저유전율 유전체(6a)의 두께를 한 단계 두껍게 했지만, 저유전율 유전체(6a)의 두께를, 그 외주로부터 볼록부(5a)의 측면(45)을 향하여 계단 형상으로 두께가 증가되어 가도록 하더라도 좋다.
도 19는 제 7 실시 형태에 따른 포커스 링의 제 3 예를 나타낸 단면도이다.
도 19에 나타내는 바와 같이, 제 3 예에 따른 포커스 링(6)이, 도 17에 나타낸 제 1 예에 따른 포커스 링(6)과 다른 점은, 볼록부(5a)의 측면(45)의 하부를 움푹 패게 하여, 이 움푹 패게 한 부분에, 저유전율 유전체(6a)를 형성한 점이다.
제 3 예에 의하면, 볼록부(5a)의 측면(45)의 하부와, 내플라즈마성 유전체(6b)의 사이에, 저유전율 유전체(6a)가 개재된다. 이 때문에, 제 1 예에 따른 포커스 링(6)과 같이, 사선 방향으로의 전계 Ei를 약하게 할 수 있어, 상술한 제 6 실시 형태와 같은 이점을 얻을 수 있다.
이상, 본 발명을 몇 개의 실시 형태에 의해 설명했지만, 본 발명은 상기 몇 개의 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지의 변형이 가능하다.
예컨대, 상기 실시 형태에서는, 본 발명을 FPD용 유리 기판의 플라즈마 처리에 적용한 경우에 대하여 나타냈지만, 이것에 한하는 것이 아니라, 다른 여러 가지의 기판에 대하여 적용 가능하다.
또한, 포커스 링에 있어서의 유전체의 적층수는, 도 2~도 6, 도 8에 나타낸 바와 같이 2층, 또는 도 7에 나타낸 바와 같이 3층을 예시했지만, 유전체의 적층수는, 2층, 3층에 한정되는 것이 아니다.
또한, 포커스 링에 있어서의 분할수는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 4분할로 했지만, 포커스 링의 분할수는, 4분할에 한정되는 것이 아니다.
또한, 상기 몇 개의 실시 형태는, 임의로 조합하여 실시하는 것도 가능하다.
도 1은 제 1 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 일례를 개략적으로 나타내는 단면도,
도 2는 포커스 링 및 그 주위를 확대하여 나타낸 단면도,
도 3(a)는 제 2 실시 형태에 따른 포커스 링의 일례를 나타낸 사시도, 도 3(b)는 도 3(a) 중의 3B-3B선을 따르는 단면도,
도 4는 이음매의 변형예를 나타낸 사시도,
도 5는 변형예에 따른 이음매를 제 2 실시 형태에 따른 포커스 링에 적용했을 때의 사시도,
도 6은 제 3 실시 형태에 따른 포커스 링의 일례를 나타낸 단면도,
도 7은 제 3 실시 형태에 따른 포커스 링의 다른 예를 나타낸 단면도,
도 8은 제 3 실시 형태에 따른 포커스 링의 또 다른 예를 나타낸 단면도,
도 9는 제 4 실시 형태에 따른 포커스 링의 일례를 나타낸 단면도,
도 10은 제 5 실시 형태에 따른 포커스 링의 일례를 나타낸 단면도,
도 11은 제 5 실시 형태에 따른 포커스 링의 다른 예를 나타낸 단면도,
도 12는 참고예에 따른 포커스 링을 나타낸 단면도,
도 13은 제 6 실시 형태에 따른 포커스 링의 일례를 나타낸 단면도,
도 14는 제 6 실시 형태에 따른 포커스 링의 다른 예를 나타낸 단면도,
도 15는 제 6 실시 형태에 따른 포커스 링의 다른 예를 나타낸 단면도,
도 16은 제 6 실시 형태에 따른 포커스 링의 다른 예를 나타낸 단면도,
도 17은 제 7 실시 형태에 따른 포커스 링의 제 1 예를 나타낸 단면도,
도 18은 제 7 실시 형태에 따른 포커스 링의 제 2 예를 나타낸 단면도,
도 19는 제 7 실시 형태에 따른 포커스 링의 제 3 예를 나타낸 단면도이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
2 : 처리 챔버(처리실) 5 : 기재(하부 전극)
5a : 볼록부 5b : 플랜지부
6 : 포커스 링 6a : 저유전율 유전체
6a1~6a4 : 분할 부재 6b : 내플라즈마성 유전체
6b1~6b4 : 분할 부재 7 : 절연 링
9 : 분할 부재 6a1~6a4의 이음매 10 : 분할 부재 6b1~6b4의 이음매
20 : 샤워 헤드(상부 전극) 51 : 유전체 실 부재
52 : 유전체 스페이서 61 : 내플라즈마성 코팅

Claims (13)

  1. 플라즈마 처리를 실시하는 처리실 내에 배치 마련된 전극의 주연부(周緣部)에 부착되는 유전율이 다른 복수의 유전체를 적층한 다층 구조 포커스 링으로서,
    유전율이 낮은 저유전율 유전체를 상기 전극측에 배치하고, 유전율이 상기 저유전율 유전체의 유전율 이상이고 상기 저유전율 유전체보다 내플라즈마성이 높은 내플라즈마성 유전체를, 상기 저유전율 유전체에 적층되도록 상기 처리실의 처리 공간측에 배치한 것
    을 특징으로 하는 포커스 링.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 저유전율 유전체 및 상기 내플라즈마성 유전체가 각각 복수의 분할 부재를 연결한 분할형이며,
    상기 분할 부재의 연결부의 위치가, 상기 저유전율 유전체와 상기 내플라즈마성 유전체에서 다른 것
    을 특징으로 하는 포커스 링.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전극이 볼록부와, 이 볼록부의 주위에 플랜지부를 갖고,
    상기 저유전율 유전체가 상기 플랜지부의 테두리의 위를 덮는 것
    을 특징으로 하는 포커스 링.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 저유전율 유전체의 수평 방향의 폭이, 상기 플랜지부의 수평 방향의 폭보다 넓거나 좁고, 또한, 상기 내플라즈마성 유전체의 수평 방향의 폭보다 좁은 것을 특징으로 하는 포커스 링.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 포커스 링의 바깥쪽에 절연 링을 더 구비하고,
    상기 포커스 링과 상기 절연 링의 경계면이 계단 형상인 것
    을 특징으로 하는 포커스 링.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 절연 링이 다중 구조인 것을 특징으로 하는 포커스 링.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 볼록부의 측면과, 상기 저유전율 유전체의, 상기 볼록부측에 위치하는 안쪽면과의 사이에, 유전체 실(seal) 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 포커스 링.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 유전체 실 부재의 유전율이 상기 내플라즈마성 유전체의 유전율 이하인 것을 특징으로 하는 포커스 링.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 유전체 실 부재와 상기 플랜지부의 사이에, 유전체 스페이서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 포커스 링.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 유전체 스페이서의 유전율이 상기 내플라즈마성 유전체의 유전율 이하인 것을 특징으로 하는 포커스 링.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전극에 고주파가 인가되는 것을 특징으로 하는 포커스 링.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 저유전율 유전체가 다공질 유전체인 것을 특징으로 하는 포커스 링.
  13. 피처리체에 플라즈마 처리를 실시하는 처리실과,
    상기 처리실 내에 배치 마련된 상부 전극과,
    상기 처리실 내의, 상기 상부 전극과 대향하는 위치에 배치 마련되고, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 포커스 링이 부착된 하부 전극
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
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