KR101674290B1

KR101674290B1 - 포커스 링

Info

Publication number: KR101674290B1
Application number: KR1020150025775A
Authority: KR
Inventors: 마사히로 구보타; 다카아키 시마
Original assignee: 쿠어스택 가부시키가이샤
Priority date: 2014-02-25
Filing date: 2015-02-24
Publication date: 2016-11-08
Also published as: US10170283B2; JP2015159202A; TWI574295B; KR20150100558A; JP5615454B1; TW201539522A; US20150243488A1

Abstract

접착제를 이용하지 않는 포커스 링으로서, 플라즈마 처리 장치 내에서 이용되었을 때에, 이상 방전을 억제하여, 원주 방향에서의 플라즈마 환경의 균일성이 얻어지는 포커스 링을 제공한다. 접착제를 이용하는 일없이, 복수의 원호형 부재(10)를 복수의 연결 부재(20)에 의해 연결하여, 링형으로 구성되는 실리콘제의 포커스 링(1)으로서, 상기 연결 부재(20) 상면으로부터 상기 오목형 감합부(23)의 바닥면(23a)까지의 두께 치수(d2)가, 상기 원호형 부재(10) 상면으로부터 제2 오목부 바닥면(13a)까지의 두께 치수(d1)보다, 큰 치수로 형성되어 있다.

Description

포커스 링{FOCUS RING}

본 발명은 포커스 링에 관한 것으로, 특히 플라즈마 처리 장치에 있어서 피처리 기판의 외측에 마련되고, 그 내주부에 피처리 기판을 배치하는 포커스 링에 관한 것이다.

반도체 디바이스 제조 프로세스에 있어서, 플라즈마 에칭 장치, 플라즈마 CVD 장치 등의 플라즈마 처리 장치가 이용되어, 피처리 기판에 에칭 등의 처리가 행해진다.

그때, 피처리 기판의 플라즈마 처리를 균일하게 하기 위해, 피처리 기판의 주위를 둘러싸도록, 포커스 링이 배치된다.

이 포커스 링은, 피처리 기판의 외측에 마련되고, 예컨대 그 내주부에 피처리 기판을 배치함으로써, 피처리 기판의 주위에 소위 의사 피처리 기판(의사 웨이퍼)을 형성하여, 상기 피처리 기판(상기 웨이퍼)의 플라즈마 처리를 균일하게 만드는 것이다.

상기 포커스 링은 실리콘에 의해 제작되고, 피처리 기판보다 큰 외직경을 갖는 링형으로 형성된다.

일반적으로는, 상기 포커스 링은 단결정 실리콘의 잉곳을 둥글게 잘라, 원판형 부재를 절취하고, 더욱 상기 원판형 부재의 중앙 부분을 도려냄으로써, 링형의 포커스 링을 제작하고 있다.

그런데, 최근에서는, 피처리 기판이 대구경화하여 오고 있어, 대구경의 포커스 링이 요구되고 있다.

그러나, 포커스 링을 제작하기 위해서는, 상기 피처리 기판의 구경(외직경)보다, 큰 외직경을 갖는 단결정 실리콘의 잉곳을 제작하지 않으면 안 되어, 최대 구경의 피처리 기판의 외직경을 넘는 잉곳을 제작하는 것은 곤란하였다.

또한, 포커스 링을 제작하기 위해, 원판형 부재를 잉곳으로부터 절취하여, 링형으로 도려내기 때문에, 재료의 낭비가 많아, 제조 비용이 불어난다고 하는 문제가 있었다.

이들 문제를 해결하는 것으로서, 일본 특허 공개 제2011-3730호 공보(특허문헌 1)에 있어서, 포커스 링을 복수로 분할하고, 이들 원호형 부재(분할편)를 둘레 방향으로 연결하여 링형으로 조립하는 플라즈마 처리 장치용 실리콘 링이 제안되어 있다.

이 특허문헌 1에 나타낸 플라즈마 처리 장치용 실리콘 링에 대해서, 도 9 내지 도 12에 기초하여 설명한다.

이 실리콘 링(50)은, 도 9, 도 10에 나타내는 바와 같이, 상방을 향한 돌기부(61)를 갖는 제1 부재(60)와, 도 9, 도 11에 나타내는 하방을 향한 돌기부(71)를 갖는 제2 부재(70)로 구성되어 있다.

그리고, 제1 부재(60)와 제2 부재(70)를 연결함으로써, 도 9에 나타내는 실리콘 링(50)을 형성하고 있다.

상기 제1 부재(60)는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 원호형의 띠형을 이루는 평판부(62)의 길이 방향의 중간부에, 상방을 향한 돌기부(61)가 일체로 형성됨으로써, 상향의 돌기부(61)의 양측에는 상방이 개방된 상태인 오목부(63)가 배치되어 있다.

한편, 제2 부재(70)는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 제1 부재(60)와는 반대로, 원호형의 띠형을 이루는 평판부(72)의 길이 방향의 중간부에, 하방을 향한 돌기부(71)가 일체로 형성됨으로써, 하향의 돌기부(71)의 양측에는 하방이 개방된 상태인 오목부(73)가 배치되어 있다.

그리고, 이들 제1 부재(60) 및 제2 부재(70)가 둘레 방향을 따라 교대로 배열됨으로써, 제1 부재(60)의 돌기부(61)의 양측에 배치되는 오목부(63)에, 제2 부재(70)의 돌기부(71)의 양측에 배치되는 평판부(72)의 단부(볼록부)가 걸어 맞춰져, 양부재(60, 70)의 평판부(62, 72)끼리가 중합된 상태로 연결되어 있다.

이때, 도 12에 나타내는 바와 같이, 제1 부재(60) 및 제2 부재(70)는, 도전성 수지 접착제 등의 도전성의 접착제(80)에 의해 고착된다.

이 접착제(80)는, 플라즈마 대향면(F1)에 평행한 제1 부재(60)의 평판부(62)의 상면과 제2 부재(70)의 평판부(72)의 하면의 중합면(F2)과의 사이의 특정 영역 내에 개재되어, 제1 부재(60) 및 제2 부재(70)의 맞댐면(F3)에 접착제가 노출하지 않도록 이루어져 있다.

그런데, 특허문헌 1에 기재된 실리콘 링(50)에서는, 제1 부재(60) 및 제2 부재(70)의 맞댐면(F3)에 접착제가 노출하지 않도록 이루어져 있지만, 적잖이 에칭 가스가 침입한다.

또한, 도 12에 나타내는 바와 같이, 실리콘 링(50)의 외주 측면측에 있어서는, 접착제(80)가 외부에 노출하고 있다.

또한, 도 12에 나타내는 바와 같이, 맞댐면(F3)을 간극이 없는 긴밀 접촉 상태로 하기 위해, 제1 부재(60)의 평판부(62)의 단부면과 제2 부재(70)의 돌기부(71)의 단부면 사이에는 약간 간극(S1)이 형성되고, 접착제(80)는, 그 간극(S1)을 통해 외부에 노출하고 있다.

이와 같이, 플라즈마 대향면에 노출하는 제1 부재(60) 및 제2 부재(70)의 상호의 맞댐면(F3) 이외에도, 접착제가 노출하고 있는 실리콘 링을 포커스 링으로서, 플라즈마 처리 장치에 이용하면, 상기 접착제가 분해되어, 가스의 방출이 일어나, 이상 방전(아킹)이 생긴다고 하는 기술적 과제가 있었다.

또한, 제2 부재(70)의 돌기부(71)는, 도 9, 도 12에 나타내는 바와 같이, 실리콘 링(50) 하면의 일부를 구성하고 있다.

이 돌기부(71)의 가공 정밀도가 나쁜 경우에는, 실리콘 링(50)의 하면에 오목부가 형성되어, 프레임(지지 테이블)에 접하지 않는 부분이 생긴다.

한편, 상기 프레임(지지 테이블)은, 피처리 기판(웨이퍼)의 처리면이 일정 온도로 제어되도록, 온도 관리되고 있다.

상기한 바와 같이 돌기부(71)의 가공 정밀도가 나빠, 상기 돌기부(71)가 프레임(지지 테이블)에 접하지 않는 경우에는, 실리콘 링의 원주 방향에서의 열 전도성이 불균일해진다.

즉, 이 실리콘 링을 포커스 링으로서 이용한 경우에는, 균열성이 뒤떨어져, 플라즈마 처리 장치 내의 원주 방향에서의 플라즈마 환경의 불균일화가 생겨, 플라즈마 처리에 대한 피처리 기판의 균일한 처리가 곤란해진다고 하는 기술적 과제가 있었다.

본 발명은 상기 기술적 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 접착제를 이용하지 않는 포커스 링으로서, 플라즈마 처리 장치 내에서 이용되었을 때에, 이상 방전을 억제하여, 원주 방향에서의 플라즈마 환경의 균일성이 얻어지는 포커스 링을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

상기한 과제를 해결하기 위해 이루어진 본 발명에 따른 포커스 링은, 접착제를 사용하지 않고 복수의 원호형 부재를 복수의 연결 부재로 연결함으로써, 링형으로 구성되는 실리콘제의 포커스 링으로서, 각각의 원호형 부재가, 원호 형상으로 형성되는 평판부와, 평판부의 둘레 방향의 양측에 상방이 개방된 상태로 형성되는 제1 오목부와, 평판부의 내주측에 마련되고 상방이 개방된 상태로 형성되는 제2 오목부로 이루어지는 단차부와, 제1 오목부의 바닥면에 형성되는 볼록형 감합부를 포함하고, 각각의 연결 부재가, 인접하는 원호형 부재의 제1 오목부 내에 수용되는 원호 형상의 판형 본체부와, 판형 본체부의 내주측에 마련되고 상방이 개방된 상태로 형성되는 오목부로 이루어지는 단차부와, 판형 본체부의 하면에 형성되고 인접하는 원호형 부재의 각각의 볼록형 감합부와 결합되는 오목형 감합부를 포함하며, 연결 부재의 상면으로부터 오목형 감합부의 바닥면까지의 두께 치수가 원호형 부재의 상면으로부터 제2 오목부의 바닥면까지의 두께 치수보다 큰 치수로 형성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 접착제가 이용되고 있지 않기 때문에, 접착제가 분해됨으로써 생기는 가스의 방출을 억제하여, 이상 방전(아킹)을 억제할 수 있다.

또한, 원호 형상으로 형성된 평판부의 양측 단부가 서로 접하여 링형으로 배치되어, 원호형 부재의 하면 전체면이, 프레임(지지 테이블)에 접하도록 이루어지기 때문에, 균열성이 우수하여, 피처리 기판의 균일한 처리를 행할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 포커스 링은, 원호형 부재의 평판부의 제1 오목부 바닥면에 형성된 볼록형 감합부와, 연결 부재의 하면에 형성된 오목형 감합부에 의해, 각 원호형 부재를 둘레 방향으로 연결하는 구조를 구비하고 있다.

그 때문에, 원호형 부재와 연결 부재 사이에 에칭 가스가 침입하여, 원호형 부재와 연결 부재의 수평 방향 접촉면이 에칭 가스로 침식된 경우에도, 상기 감합부까지 에칭 가스가 계속해서 침입하는 일이 없어, 원호형 부재와 연결 부재의 상면은, 항상 허용 범위 내에서 동일 평면 상의 위치에 유지된다.

그 결과, 플라즈마 처리 장치 내의 원주 방향의 플라즈마 환경을 균일하게 계속해서 유지할 수 있고, 또한 원호형 부재의 평판부의 각부가 표면에 노출하는 것에 의한, 이상 방전(아킹)을 방지할 수 있다.

또한, 상기 연결 부재의 상면으로부터 상기 오목형 감합부의 바닥면까지의 두께 치수가 상기 원호형 부재의 상면으로부터 제2 오목부 바닥면까지의 두께 치수보다, 큰 치수로 형성되어 있기 때문에, 에칭 등에 의해 원호형 부재 상면 및 연결 부재 상면이 소모된 경우에도, 상기 연결 부재의 상면에 상기 오목형 감합부가 노정되어, 오목형 감합부가 개방되는 일이 없어, 이상 방전(아킹)을 억지할 수 있다.

여기서, 상기 연결 부재의 오목형 감합부는 인접하는 원호형 부재의 평판부의 양측 단부의 단부면 상방에 위치되지 않도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이, 연결 부재의 오목형 감합부(육박부)가, 원호형 부재의 평판부의 양측 단부의 단부면 상방에 형성되어 있지 않기 때문에, 연결 부재의 내구성을 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 연결 부재가 원호형 부재에 결합된 상태에서, 상기 원호형 부재의 볼록형 감합부와 상기 연결 부재의 오목형 감합부 사이에 50 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하의 간극이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 간극으로 함으로써, 원호형 부재와 연결 부재의 감합부 내에의 에칭 가스의 연속적 침입을 보다 억제할 수 있어, 원호형 부재와 연결 부재의 상면 위치를, 허용 범위 내에서 동일 평면 상에 유지할 수 있다.

그 결과, 플라즈마 처리 장치 내의 원주 방향의 플라즈마 환경을 균일하게 유지할 수 있다.

또한, 모든 원호형 부재 및 모든 연결 부재의 고유 저항값은 1 Ω·㎝ 이상 5 Ω·㎝ 이하이며, 상기 고유 저항값의 변동은 원호형 부재 및 연결 부재의 전체 부재의 평균값의 ±1％ 이내인 것이 바람직하다.

이와 같이, 모든 원호형 부재 및 모든 연결 부재의 고유 저항값을 균일화함으로써, 플라즈마 방전을 보다 균일화할 수 있다.

본 발명에 따르면, 본 발명은 상기 기술적 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 접착제를 이용하지 않는 포커스 링으로서, 기계적 강도를 높여, 균열성을 보다 향상시킬 수 있어, 플라즈마 처리 장치 내에서 이용되었을 때에, 이상 방전을 억제하여, 원주 방향에서의 플라즈마 환경의 균일성이 얻어지는 포커스 링을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태를 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 실시형태의 일부를 구성하는 원호형 부재를 나타내는 사시도.
도 3은 본 발명의 실시형태를 나타내는 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 실시형태의 둘레 방향을 따르는, 연결 부재와 원호형 부재의 단면을 나타내는 일부 단면도.
도 5는 본 발명의 포커스 링의 구체적 형상을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 원호형 부재의 구체적 형상을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 연결 부재의 구체적 형상을 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 연결 부재의 사시도.
도 9는 종래의 실리콘 링을 나타내는 사시도.
도 10은 종래의 실리콘 링의 제1 부재를 나타내는 사시도.
도 11은 종래의 실리콘 링의 제2 부재를 나타내는 사시도.
도 12는 도 9의 둘레 방향의 측면의 일부를 나타내는 측면도.

본 발명에 따른 포커스 링의 실시형태에 대해서, 도 1 내지 도 3에 기초하여 설명한다.

이 포커스 링(1)은, 예컨대, 내직경이 450 ㎜, 외직경이 550 ㎜, 두께가 7 ㎜(특히, 유효한 범위는, 내직경이 290 ㎜∼450 ㎜, 외직경이 350 ㎜∼550 ㎜, 두께가 2 ㎜∼10 ㎜)인 크기를 가지고 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 이 포커스 링(1)은, 4개의 원호형 부재(10)와, 상기 원호형 부재를 연결하는 4개의 연결 부재(20)로 구성되며, 접착제를 이용하는 일없이, 상기 원호형 부재(10)를 상기 연결 부재(20)에 의해 연결하여, 링형으로 형성된다.

이와 같이, 접착제를 이용하는 일없이, 상기 원호형 부재(10)를 상기 연결 부재(20)에 의해 연결하여, 링형으로 형성하는 것은, 접착제가 분해됨으로써 생기는 가스의 방출을 억제하여, 이상 방전(아킹)을 억제하는데 있다.

또한, 상기 원호형 부재(10)와 상기 연결 부재(20)는, 단결정 실리콘 혹은 다결정 실리콘의 실리콘으로 형성되어 있다.

또한, 다결정 실리콘의 경우는, 프로세스 시의 발진(파티클) 발생 원인이 될 수 있기 때문에, 단결정 실리콘으로 형성하는 것이 보다 바람직하다.

상기 원호형 부재(10)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 원호 형상으로 형성된 평판부(11)와, 상기 평판부(11)의 둘레 방향의 양측에 상방이 개방된 상태로 형성된 제1 오목부(12)를 가지고 있다.

또한, 상기 원호형 부재(10)는, 상기 평판부(11)의 내주측에 마련되고 상방이 개방된 상태로 형성된 제2 오목부로 이루어지는 단차부(13)와, 상기 제1 오목부(12)의 바닥면에 형성된 볼록형 감합부(14)를 가지고 있다.

또한, 상기 단차부(13)는, 피처리 기판을 지지하는 단차부 피처리 기판 지지부로서 이용하여도 좋다. 또한, 도 2에서는, 전술한 효과를 얻기 위해 최적의 실시형태로서, 각각의 볼록형 감합부(14)가 2개의 원주형의 돌기인 경우를 도시하고 있지만, 특별히 이것에 한정되는 것이 아니며, 각각의 볼록형 감합부(14)가 하나의 돌기여도 좋고, 또한 2 이상의 돌기여도 좋다. 또한, 볼록형 감합부(14)의 단면 형상이, 원형 이외의 직사각형 형상, 타원 형상 등의 형상이어도 좋다.

상기 원호형 부재(10)를 링형으로 형성할 때, 상기 원호 형상으로 형성된 평판부(11)의 양측 단부면(15)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 인접하는 원호 형상으로 형성된 평판부(11)의 양측 단부면(15)에 접하여 배치된다.

이와 같이, 원호 형상으로 형성된 평판부(11)의 양측 단부가 서로 접하여 링형으로 배치되기 때문에, 원호형 부재(10)의 하면이, 프레임(지지 테이블)에 접한다.

상기 포커스 링(1)은, 상기한 바와 같은 종래의 실리콘 링(50)과 같은 제1 부재(60)와 제2 부재(70)가 교대로 프레임(지지 테이블)에 접하는 구성이 아니다.

그 때문에, 제2 부재(70)의 돌기부(71)에 요구되는 정도의 고정밀도의 가공은 반드시 필요하지 않고, 또한 원호형 부재(10)의 하면 전체면[포커스 링(1)의 하면 전체면]이 프레임(지지 테이블)에 접하기 때문에, 종래의 실리콘 링(50)에 비해서, 원호형 부재(10)의 원주 방향에서의 열 전도성을 보다 균일하게 만들 수 있어, 피처리 기판의 보다 균일한 처리를 행할 수 있다.

또한, 종래의 실리콘 링(50)에서는, 제1 부재(60)와 제2 부재(70)가 교대로 배치되어 있기 때문에, 원주 방향의 열 전도는, 불연속인 제1 부재(60)와 제2 부재(70)를 통해 이루어지기 때문에, 원주 방향의 열 전도성을 균일하게 만드는 것은 곤란하다.

이에 대하여, 상기 포커스 링(1)에 있어서는, 인접하는 원호 형상으로 형성된 평판부(11)의 양측 단부면(15)이 접하고, 더구나 원호형 부재(10)의 하면이 프레임(지지 테이블)에 접하기 때문에, 원주 방향의 열 전도성을 보다 균일하게 만들 수 있다.

또한, 상기 연결 부재(20)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 인접하는 원호형 부재(10, 10)의 오목부(12, 12) 내에 수용되는 원호 형상의 판형 본체부(21)와, 상기 판형 본체부(21)의 내주측에 마련되고 상방이 개방된 상태로 형성된 오목부로 이루어지는 단차부(22)를 가지고 있다.

상기 연결 부재(20)에 있어서의 단차부(22)를 구성하는 오목부 바닥면(22a)과, 상기 원호형부(10)에 있어서의 단차부(13)를 구성하는 제2 오목부 바닥면(13a)은 동일한 높이로 형성되어 있고, 상기 단차부(13) 및 상기 단차부(22)를, 피처리 기판의 전체 둘레를 지지하는 피처리 기판 지지부로 할 수도 있도록 구성되어 있다.

또한, 상기 본체부(21)의 하면에는, 인접하는 원호형 부재(10, 10)의 각각의 볼록형 감합부(14, 14)와 결합되는 오목형 감합부(23, 23)가 형성되어 있다.

이와 같이, 상기 연결 부재(20)측에 오목형 감합부(23)를 형성하고, 상기 원호형 부재(10)측에 볼록형 감합부(14)가 형성되어 있는 것은 이하의 이유에 의한 것이다.

상기 구성에 의해, 도 4에 나타내는 바와 같이, 원호형 부재(10)와 연결 부재(20) 사이에 에칭 가스가 침입하여, 원호형 부재(10)와 연결 부재(20)의 수평 방향 접촉면[원호형 부재(10)의 제1 오목부(12) 바닥면(12a)과, 제1 오목부(12) 바닥면(12a)에 접하는 연결 부재(20)의 하면(20a)]이 에칭 가스로 침식된 경우에도, 상기 감합부까지[볼록형 감합부(14)의 상면(14a)과 오목형 감합부(23) 바닥면(23a)까지] 에칭 가스가 계속해서 침입하여, 상기 볼록형 감합부(14)의 상면(14a)과 상기 오목형 감합부(23) 바닥면(23a)을 계속해서 침식하는 일이 없다.

즉, 감합부의 내부까지, 에칭 가스가 침입하면, 상기 에칭 가스는 체류하여, 새로운 에칭 가스가 유입되는 일이 없기 때문에, 감합부[볼록형 감합부(14)의 상면(14a)과 오목형 감합부(23) 바닥면(23a)] 내에서의 에칭은 거의 진행되지 않는다.

그 결과, 원호형 부재(10)와 연결 부재(20)의 상면을, 항상 허용 범위 내에서 동일 평면 상의 위치에 유지할 수 있다. 그리고, 원호형 부재(10)와 연결 부재(20)의 상면을, 항상 허용 범위 내에서 동일 평면 상의 위치에 유지할 수 있는 결과, 플라즈마 처리 장치 내의 원주 방향의 플라즈마 환경을 균일하게 계속해서 유지할 수 있고, 또한 원호형 부재(10)의 평판부(11)의 각부(X)가 표면에 노출하는 것에 의한, 이상 방전(아킹)을 방지할 수 있다.

또한, 도 3에서는, 상기 오목형 감합부(23)로서, 전술한 효과를 얻기 위해 최적의 실시형태로서, 4개의 단면 형상이 원형의 오목부인 경우를 도시하고 있지만, 특별히 이것에 한정되는 것이 아니며, 인접하는 원호형 부재(10, 10)의 각각의 볼록형 감합부(14, 14)에 대응한 수의 오목부이면 좋다.

또한 오목형 감합부(23)의 단면 형상은 원형 이외의 직사각형 형상, 타원 형상 등의 형상이어도 좋다.

또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 상기 연결 부재(20) 상면으로부터 상기 오목형 감합부(23)의 바닥면까지의 두께 치수(d2)가, 상기 원호형 부재(10) 상면으로부터 제2 오목부 바닥면(13a)까지의 두께 치수(d1)보다, 큰 치수로 형성되어 있다.

포커스 링은 사용에 따라 서서히 소모된다. 상기 소모의 결과, 상기 연결 부재(20)의 상면에 상기 오목형 감합부(23)가 노정되어, 오목형 감합부(23)가 개방되면, 이상 방전(아킹)이 생긴다.

이를 억제하기 위해, 두께 치수(d2)가, 두께 치수(d1)보다, 큰 치수로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 연결 부재(20)가 소모됨으로써, 상기 연결 부재(20)의 두께가 얇아져, 상기 원호형 부재(10)로부터 탈락하기 쉬워진다. 이를 억제하기 위해, 두께 치수(d2)가, 두께 치수(d1)보다, 큰 치수로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 또한 전술한 바와 같이, 상기 연결 부재(20)에 있어서의 단차부(22)를 구성하는 오목부 바닥면(22a)과, 상기 원호형 부재(10)에 있어서의 단차부(13)를 구성하는 제2 오목부 바닥면(13a)은 동일한 높이로 형성되어 있고, 즉, 상기 원호형 부재 상면으로부터 제2 오목부 바닥면(13a)까지의 두께 치수(d1)와 상기 연결 부재 상면으로부터 상기 오목부로 이루어지는 단차부 바닥면까지의 두께 치수(d4)는 동일 치수이다. 즉, 상기 연결 부재(20)의 상면으로부터 상기 오목형 감합부(23)의 바닥면까지의 두께 치수(d2)가, 상기 연결 부재(20)의 상면으로부터 상기 오목부로 이루어지는 단차부 바닥면까지의 두께 치수(d4)보다, 큰 치수로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연결 부재(20)의 상기 오목형 감합부(23)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 인접하는 원호 형상으로 형성된 원호형 부재(10)[평판부(11)]의 양측 단부면(15) 상에 형성되지 않도록 하는 것이 좋다.

인접하는 원호 형상으로 형성된 원호형 부재(10)[평판부(11)]의 둘레 방향의 양측 단부면(15)이 접하는 부분에는, 적잖이 간극(S2)이 생겨, 상기 간극(S2)을 통해 에칭 가스가 침입하여, 상기 연결 부재(20)의 하면을 에칭한다. 한편, 상기 연결 부재(20)의 상면도 에칭된다.

그 때문에, 두께 치수가 작은 오목형 감합부(23)를 간극(S2)[원호형 부재(10)의 양측 단부면(15)이 접하는 부분]의 상방에 위치시키는 것은 바람직하지 못하다.

또한, 상기 원호형 부재(10)의 볼록형 감합부(14)의 직경(l2)과, 상기 연결 부재(20)의 오목형 감합부(23)의 직경(l1)의 차가, 50 ㎛ 이상, 100 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 즉, 상기 볼록형 감합부(14)와 상기 오목형 감합부(23) 사이에, 50 ㎛ 이상, 100 ㎛ 이하의 간극이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 간극으로 함으로써, 원호형 부재와 연결 부재의 감합부 내에의 에칭 가스의 연속적 침입을 보다 효과적으로 억제할 수 있어, 원호형 부재와 연결 부재의 상면 위치를, 허용 범위 내에서 동일 평면 상에 유지할 수 있다.

또한, 모든 원호형 부재(10) 및 모든 연결 부재(20)의 고유 저항값이 1 Ω·㎝ 이상 5 Ω·㎝ 이하이고, 또한, 상기 고유 저항값의 변동이, 원호형 부재(10) 및 연결 부재(20)의 전체 부재의 평균값의 ±1％ 이내인 것이 바람직하다.

이와 같이, 모든 원호형 부재(10) 및 모든 연결 부재(20)의 고유 저항값을 균일화함으로써, 플라즈마 방전을 보다 균일화할 수 있다.

따라서, 실리콘 단결정 잉곳의 넥부측을 테일부측에서는 고유 저항값이 변하기 때문에, 모든 원호형 부재(10) 및 모든 연결 부재(20)는, 동일한 잉곳으로부터 절취한, 동일 원판형 부재로 제작하는 것이 바람직하다.

다음에, 본 발명에 따른 포커스 링의 제조 방법에 대해서 설명한다.

우선, CZ법에 따라, 석영 도가니에, 원료 다결정 실리콘을 차지(carge)하고, 붕소를 도프(dope)하여, 직경 430 ㎜, P형 B 도프, 고유 저항값이 1.7 Ω·㎝인 실리콘 단결정 잉곳을 회수한다.

그 후, 상기 잉곳의 넥부, 크라운부를 절단하여, 직동부(直胴部)로부터 두께 4 ㎜의 원판형 부재를 밴드 소우로 절취한다.

그리고, 상기 원판형 부재로부터, 상기 원호형 부재 및 상기 연결 부재를 머시닝 센터로 절취한다. 이때, 상기 원호형 부재 및 상기 연결 부재의 모든 부재를 동일한 원판형 부재로부터 절취하는 것이 바람직하다.

절취된 상기 원호형 부재 및 상기 연결 부재를, 도 1∼도 3에 나타내는 각 부재의 소정의 형상으로 가공한 후, 탈지 세정을 행하고, 더욱, 상기 원호형 부재 및 상기 연결 부재의 표면에 대하여, HF+HNO₃+CH₃COOH에 의해 에칭을 실시하여, 가공에 의해 생긴 대미지층을 제거하는, 소위 케미컬 폴리시를 행한다.

상기 케미컬 폴리시 후, 조립 검사를 행하여, 양호인 경우에는, HF 세정을 행함으로써, 상기 원호형 부재 및 상기 연결 부재의 완성품이 제조된다.

그리고, 포커스 링으로서 사용할 때에, 상기 원호형 부재, 상기 연결 부재를 조립하여, 포커스 링을 형성한다(조립 후의 포커스 링의 치수는, 내직경 455 ㎜, 외직경 520 ㎜의 링형상이며, 4 ㎜의 두께를 가지고 있었음). 또한, 원호형 부재와 연결 부재의 간극은, 도 4에 나타내는 l1-l2로 전부 65 ㎛∼78 ㎛의 범위이며, 또한, 각 부재의 고유 저항값은 1.7 Ω·㎝±1％ 내의 값이었다.

또한, 상기 실시형태에서는, 포커스 링(1)이 4개의 원호형 부재(10)와, 상기 원호형 부재(10)를 연결하는 4개의 연결 부재(20)로 구성되어 있는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 특별히 한정되는 것이 아니며, 각각 3개 이상의 부재로 구성되어 있는 것이 바람직하다.

2개의 원호형 부재(10)와 2개의 연결 부재(20)로 구성하는 경우에는, 이들 부재를 절취하는 원판형 부재의 직경을 작게 할 수 없고, 그 때문에 잉곳도 대구경의 잉곳을 제작하지 않으면 안 되기 때문에, 바람직하지 못하다.

또한, 상기 원호형 부재, 상기 연결 부재는 소모품이며, 교환 부품으로서 각각 단체로도 판매되지만, 그때에는, 교환하는 부재의 고유 저항값이 1 Ω·㎝ 이상 5 Ω·㎝ 이하로서, 다른 부재와의 고유 저항값의 평균값의 ±1％ 이내인 것을 선택하는 것이 바람직하다.

〔실시예〕

도 5 내지 도 7에, 상기 포커스 링, 및 상기 포커스 링을 구성하는 상기 원호형 부재, 상기 연결 부재의 구체적 형상을 나타낸다.

도 5의 (a)는 포커스 링의 평면을 나타내는 평면도이며, (b)는 포커스 링의 정면을 나타내는 정면도이고, (c)는 포커스 링의 좌측면을 나타내는 좌측면도이며, (d)는 포커스 링의 우측면을 나타내는 우측면도이고, (e)는 포커스 링의 배면을 나타내는 배면도이며, (f)는 포커스 링의 바닥면을 나타내는 바닥면도이고, (g)는 (d)의 일점 쇄선으로 나타낸 부분의 확대도이다.

도 6의 (a)는 원호형 부재의 평면을 나타내는 평면도이며, (b)는 원호형 부재의 정면을 나타내는 정면도이고, (c)는 원호형 부재의 좌측면을 나타내는 좌측면도이며, (d)는 원호형 부재의 우측면을 나타내는 우측면도이고, (e)는 원호형 부재의 배면을 나타내는 배면도이며, (f)는 원호형 부재의 바닥면을 나타내는 바닥면도이다.

도 7의 (a)는 연결 부재의 평면을 나타내는 평면도이며, (b)는 연결 부재의 정면을 나타내는 정면도이고, (c)는 연결 부재의 좌측면을 나타내는 좌측면도이며, (d)는 연결 부재의 우측면을 나타내는 우측면도이고, (e)는 연결 부재의 배면을 나타내는 배면도이며, (f)는 연결 부재의 바닥면을 나타내는 바닥면도이다. 또한, 도 8은 연결 부재의 사시도이다.

Claims

접착제를 사용하지 않고 복수의 원호형 부재를 복수의 연결 부재로 연결시킴으로써, 링형으로 구성되는 실리콘제의 포커스 링으로서,
각각의 상기 원호형 부재가,
원호 형상으로 형성되는 평판부와,
상기 평판부의 둘레 방향의 양측에 상방이 개방된 상태로 형성되는 제1 오목부와,
상기 평판부의 내주측에 마련되고 상방이 개방된 상태로 형성되는 제2 오목부로 이루어지는 단차부와,
상기 제1 오목부의 바닥면에 형성되는 볼록형 감합부
를 포함하고,
각각의 상기 연결 부재가,
인접하는 원호형 부재의 제1 오목부 내에 수용되는 원호 형상의 판형 본체부와,
상기 판형 본체부의 내주측에 마련되고 상방이 개방된 상태로 형성되는 오목부로 이루어지는 단차부와,
상기 판형 본체부의 하면에 형성되고 인접하는 원호형 부재의 각각의 볼록형 감합부와 결합되는 오목형 감합부
를 포함하며,
상기 연결 부재의 상면으로부터 상기 오목형 감합부의 바닥면까지의 두께 치수가 상기 원호형 부재의 상면으로부터 제2 오목부의 바닥면까지의 두께 치수보다 큰 치수로 형성되는 것을 특징으로 하는 포커스 링.
접착제를 사용하지 않고 복수의 원호형 부재를 복수의 연결 부재로 연결시킴으로써, 링형으로 구성되는 실리콘제의 포커스 링으로서,
각각의 상기 원호형 부재가,
원호 형상으로 형성되는 평판부와,
상기 평판부의 둘레 방향의 양측에 상방이 개방된 상태로 형성되는 제1 오목부와,
상기 평판부의 내주측에 마련되고 상방이 개방된 상태로 형성되는 제2 오목부로 이루어지는 단차부와,
상기 제1 오목부의 바닥면에 형성되는 볼록형 감합부
를 포함하고,
각각의 상기 연결 부재가,
인접하는 원호형 부재의 제1 오목부 내에 수용되는 원호 형상의 판형 본체부와,
상기 판형 본체부의 내주측에 마련되고 상방이 개방된 상태로 형성되는 오목부로 이루어지는 단차부와,
상기 판형 본체부의 하면에 형성되고 인접하는 원호형 부재의 각각의 볼록형 감합부와 결합되는 오목형 감합부
를 포함하며,
상기 연결 부재의 상면으로부터 상기 오목형 감합부의 바닥면까지의 두께 치수가 상기 연결 부재의 상면으로부터 상기 연결 부재의 오목부로 이루어지는 단차부의 바닥면까지의 두께 치수보다 큰 치수로 형성되는 것을 특징으로 하는 포커스 링.
제1항에 있어서, 상기 연결 부재의 단차부를 구성하는 오목부의 바닥면과 상기 원호형 부재의 단차부를 구성하는 제2 오목부의 바닥면은 동일한 높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 포커스 링.
제1항에 있어서, 상기 연결 부재의 오목형 감합부는 인접하는 원호형 부재의 평판부의 양측 단부의 단부면 상방에 위치되지 않도록 형성되는 것을 특징으로 하는 포커스 링.
제2항에 있어서, 상기 연결 부재의 오목형 감합부는 인접하는 원호형 부재의 평판부의 양측 단부의 단부면 상방에 위치되지 않도록 형성되는 것을 특징으로 하는 포커스 링.
제1항에 있어서, 상기 연결 부재가 원호형 부재에 결합된 상태에서,
상기 원호형 부재의 볼록형 감합부와 상기 연결 부재의 오목형 감합부 사이에 50 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하의 간극이 형성되는 것을 특징으로 하는 포커스 링.
제2항에 있어서, 상기 연결 부재가 원호형 부재에 결합된 상태에서,
상기 원호형 부재의 볼록형 감합부와 상기 연결 부재의 오목형 감합부 사이에 50 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하의 간극이 형성되는 것을 특징으로 하는 포커스 링.
제1항에 있어서, 모든 원호형 부재 및 모든 연결 부재의 고유 저항값은 1 Ω·㎝ 이상 5 Ω·㎝ 이하이며,
상기 고유 저항값의 변동은 원호형 부재 및 연결 부재의 전체 부재의 평균값의 ±1％ 이내인 것을 특징으로 하는 포커스 링.
제2항에 있어서, 모든 원호형 부재 및 모든 연결 부재의 고유 저항값은 1 Ω·㎝ 이상 5 Ω·㎝ 이하이며,
상기 고유 저항값의 변동은 원호형 부재 및 연결 부재의 전체 부재의 평균값의 ±1％ 이내인 것을 특징으로 하는 포커스 링.