KR101893035B1 - 플라즈마 공정 챔버의 커버링 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 기판의 표면 손상 및 피처 프로파일 틸팅이 개선될 수 있도록 구성한 플라즈마 공정 챔버 내 정전 척을 둘러싸는 커버링 어셈블리에 관한 것이다. 본 발명은 기판을 지지하는 상단 표면과 상단 표면에서 단턱진 환형 스텝을 이루는 정전 척을 둘러싸도록 구성되는 플라즈마 공정 챔버의 커버링 어셈블리로서, 정전 척의 환형 스텝에 배치되어 기판과 정전 척의 측면을 둘러싸도록 구성되되, 하부면에는 결합홈이 형성되는 쿼츠링 및 환형 스텝의 수평면에서 정전 척과의 전기적 접촉이 유지되도록 쿼츠링의 결합홈에 결합하는 전극링을 포함하고 쿼츠링은 내부 투과율이 99% 이상인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 반도체 기판의 표면 손상 및 피처 프로파일 틸팅을 개선시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

플라즈마 공정 챔버의 커버링 어셈블리{COVER RING ASSEMBLY OF PLASMA PROCESSING CHAMBER}
본 발명은 플라즈마 공정 챔버 내 커버링 어셈블리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 기판의 표면 손상 및 피처 프로파일 틸팅이 개선될 수 있도록 구성한 플라즈마 공정 챔버 내 정전 척(ELECTRO STATIC CHUCK;ESC)을 둘러싸는 커버링 어셈블리에 관한 것이다.
플라즈마 에칭이란, 상부 및 하부에 전극을 구성하고, 이들 전극 간에 발생하는 수직전계 작용으로 플라즈마 이온을 가속함으로써 얻는 이온의 화학반응과 운동에너지를 통해 기판을 에칭하는 기술을 말한다.
도 1은 일반적으로 플라즈마 에칭 공정이 실시되는 챔버의 예시적인 구조를 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 플라즈마 공정 챔버는 상부 전극(10)과 하부에 전극을 포함하는 정전 척(20), 그리고 플라즈마 공정 챔버 내에서 발생하는 플라즈마로부터 정전 척(20)을 보호하도록 정전 척(20)을 둘러싸는 커버링(40)으로 구성되며, 기판(30)은 정전 척(20)의 상부 표면에 지지된다.
이러한 구성에 의하여, 상부 전극(10)과 하부의 정전 척(20) 사이에 전원이 인가됨에 따라 전계효과에 의해 플라즈마 공정 챔버 내에 플라즈마(P)가 발생하여 이온들이 정전 척(20)을 향하는 방향으로 입사되며, 플라즈마 이온의 화학 반응 및 운동에너지를 이용하여 기판(30) 상에 에칭이 실시되는 것이다.
도 2는 플라즈마 공정시 기판의 에지 영역에서 발생하는 프로파일의 틸팅을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 반복적인 플라즈마 에칭 공정의 결과 커버링이 식각된 형상을 도식화한 도면이다.
도 3에 도시된 것처럼, 플라즈마 에칭이 기판(30)상에 실시될 때 이상적으로는 플라즈마 이온들이 기판(30) 상에 정확히 수직으로 입사되어야 한다. 그러나 반복적인 플라즈마 에칭은 기판(30) 외에 커버링(40)의 일부분까지 마모시키며, 그 결과 기판(30)의 에지에 근접한 커버링(40)의 표면에서도 기판(30)과 마찬가지로 플라즈마 에칭에 따라 식각된 부분이 발생한다.
그 결과, 도 2 및 도 3에 나타난 것처럼 기판(30)의 에지 영역(W1, W2)에서는 플라즈마 이온들에 미치는 인력의 방향이 틀어지게 되며, 결과적으로 기판(30)의 프로파일이 틸팅되는 현상이 발생하게 되는 것이다. 이러한 문제점은 정전 척(20)을 보호하는 커버링(40)의 내구성 단축, 아킹 현상 증가, 기판(30)의 표면이 폭발하듯 터지는 파티클 발생과 같은 문제점을 초래하며, 이는 곧 전체적으로 공정의 수율을 현저히 감소시키게 되는 결과를 낳는다.
전술한 종래기술에 관련된 선행기술문헌으로는, 발명의 명칭을 "커버 링의 수명을 연장하고 플라즈마 반응기의 식각 성능을 향상시키기 위한 구조를 가지는 정전 척 어셈블리"로 하고, 2011. 9. 7.자로 등록공고된 대한민국 등록특허공보 제1063588호가 있다.
한편, 출원인은 오랜 기간의 연구 결과 종래에 프로세싱 공정 챔버의 커버링(40)의 소재로 사용되고 있는 석영(QUARTZ)이 전술한 문제점과 상당한 연관성을 가지고 있음을 알게 되었다. 일반적으로 플라즈마 공정 챔버에서 사용되는 커버링(40)은 정전 척(20)이 플라즈마 이온들에 의해 노출되지 않도록 비절연성 소재로 제작되며, 대개는 석영을 커버링(40)의 소재로 채택하여 실시하고 있다.
도 4는 종래 플라즈마 공정 챔버에 사용되는 석영 내부의 미세기공을 시각화하여 나타낸 도면이고, 도 5는 일반적인 석영의 내부 투과율을 측정한 그래프이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 석영 내에는 수 많은 미세기공과 불순물들이 함유되어 있으며, 도 5에 나타난 것처럼 자연적으로 만들어진 석영에는 수 많은 미세기공이 함유되어 있으므로 내부투과율이 90%를 넘지 못한다.
이와 같이 석영 내에 존재하는 미세기공이나 불순물들은 F, Cl 등과 반응하여 폭발하게 되며, 이는 곧 석영에 크랙을 발생시키는 주요한 원인이 된다. 또한, 심하면 석영이 파손(Broken)되는 결과로 이어져 후속 공정으로 이어지지 못하게 될 수 있다.
그러나 현재까지도 당해 기술분야의 기술자들은 전술한 문제점을 인식하고 있지 못하며, 출원인은 전술한 문제점들을 해결할 수 있는 본 발명을 발명하기에 이른 것이다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 착안된 것으로서, 정전 척을 둘러싸는 커버링 어셈블리를 쿼츠링 하부면에 결합홈을 형성하고 여기에 전극링이 결합되도록 하되, 쿼츠링은 내부 투과율이 99% 이상이 되도록 함으로써, 반도체 기판의 표면 손상 및 피처 프로파일 틸팅을 개선시키는 플라즈마 공정 챔버의 커버링 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 종래 플라즈마 공정 챔버의 상부 전극과 하부 전극 사이의 전계효과가 제한적으로 미치던 것을 쿼츠링에 결합되는 전극링을 통해 보다 확장시킴으로써, 기판의 프로파일 틸팅을 개선시킴과 동시에 커버링의 내구성을 확보하여 수율이 크게 개선되도록 한 플라즈마 공정 챔버의 커버링 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은, 전술한 목적에 더하여 쿼츠링을 상부 쿼츠링과 하부 쿼츠링으로 구성함으로써, 정전 척의 차폐효과를 보다 확실히 하고 상부 쿼츠링만을 교체하여도 되기 때문에 사용연한이 연장될 수 있는 한 플라즈마 공정 챔버의 커버링 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기판을 지지하는 상단 표면과 상기 상단 표면에서 단턱진 환형 스텝을 이루는 정전 척을 둘러싸도록 구성되는 플라즈마 공정 챔버의 커버링 어셈블리로서, 상기 정전 척의 환형 스텝에 배치되어 상기 기판과 상기 정전 척의 측면을 둘러싸도록 구성되되, 하부면에는 결합홈이 형성되는 쿼츠링 및 상기 환형 스텝의 수평면에서 상기 정전 척과의 전기적 접촉이 유지되도록 상기 쿼츠링의 결합홈에 결합하는 전극링을 포함하고 상기 쿼츠링은 내부 투과율이 99% 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 정전 척을 둘러싸는 커버링 어셈블리를 쿼츠링 하부면에 결합홈을 형성하고 여기에 전극링이 결합되도록 하되, 쿼츠링은 내부 투과율이 99% 이상이 되도록 함으로써, 반도체 기판의 표면 손상 및 피처 프로파일 틸팅을 개선시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 종래 플라즈마 공정 챔버의 상부 전극과 하부 전극 사이의 전계효과가 제한적으로 미치던 것을 쿼츠링에 결합되는 전극링을 통해 보다 확장시킴으로써, 기판의 프로파일 틸팅을 개선시킴과 동시에 커버링의 내구성을 확보하여 수율이 크게 개선될 수 있다.
본 발명의 쿼츠링을 상부 쿼츠링과 하부 쿼츠링으로 구성할 경우, 정전 척의 차폐효과를 보다 확실히 할 수 있고, 상부 쿼츠링만을 교체하여도 되기 때문에 사용연한이 연장될 수 있다.
도 1은 일반적으로 플라즈마 에칭 공정이 실시되는 챔버의 예시적인 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 플라즈마 공정시 기판의 에지 영역에서 발생하는 프로파일의 틸팅을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 반복적인 플라즈마 에칭 공정의 결과 커버링이 식각된 형상을 도식화한 도면이다.
도 4는 종래 플라즈마 공정 챔버에 사용되는 석영 내부의 미세기공을 시각화하여 나타낸 도면이다.
도 5는 일반적인 석영의 내부 투과율을 측정한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 공정 챔버 내 커버링 어셈블리의 개략적인 구조를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 플라즈마 공정 챔버 내 커버링 어셈블리의 쿼츠링에 대한 내부 투과율을 측정한 그래프이다.
도 8은 통상의 석영과 본 발명에 의하여 각각 플라즈마 에칭을 실시하였을 경우에 기판에 형성된 프로파일을 도식화하여 나타낸 것이다.
도 9는 통상의 석영과 본 발명에 의하여 각각 플라즈마 에칭을 실시하였을 경우에 쿼츠링의 식각량을 도식화하여 나타낸 것이다.
도 10은 도 9에 도시된 쿼츠링의 식각량을 거리에 따라 그래프로 표시한 것이다.
도 11은 통상의 석영(A)과 본 발명에 의하여 각각 플라즈마 에칭을 실시하였을 경우에 기판에 나타난 파티클의 분포를 도식화하여 나타낸 것이다.
도 12는 통상의 석영(A)과 본 발명에 의하여 각각 플라즈마 에칭을 실시하였을 경우에 기판에 나타난 파티클의 집중도를 도식화하여 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 공정 챔버 내 커버링 어셈블리의 구조를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 공정 챔버 내 커버링 어셈블리의 규격을 설명하기 위한 도면이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
도 1에서 설명한 바와 같이, 플라즈마 공정 챔버는 상부 전극(10)과 하부에 전극을 포함하는 정전 척(20), 그리고 플라즈마 공정 챔버 내에서 발생하는 플라즈마로부터 정전 척(20)을 보호하도록 정전 척(20)을 둘러싸는 커버링(40)으로 구성되며, 기판(30)은 정전 척(20)의 상부 표면에 지지될 수 있다.
전술한 구성과 같이, RF 전원을 인가함으로써 플라즈마 상태의 반응가스를 사용하여 반도체 기판을 식각하기 위한 장치는 미국 등록특허 5,259,922호 등 이미 다수의 선행기술문헌에 개시되어 있으며, 따라서 본 명세서에서 플라즈마 공정 챔버의 동작 원리에 대하여 상세히 설명하지 않더라도 통상의 기술자는 본 발명이 적용되는 일반적인 플라즈마 공정 챔버의 구조를 통해 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 공정 챔버 내 커버링 어셈블리의 개략적인 구조를 나타낸 도면이다. 도 6을 참조하여 설명하면, 플라즈마 공정 챔버 내에는 상부 전극(10)과 정전 척(20)이 마련된다. 일반적으로, 정전 척(20)은 도 6에 도시된 바와 같이 상단 표면(22)에 지지되는 기판(30)을 고정하도록 구성되고, 상단 표면(22)은 환형의 형상을 갖도록 구성된다. 그리고 상단 표면(22)으로부터 단턱진 부분이 환형 스텝(24)을 이루도록 구성된다.
본 발명의 플라즈마 공정 챔버 내 커버링 어셈블리는 정전 척(20)의 환형 스텝(24)에 배치되어 정전 척(20)을 둘러싸도록 구성되며, 기본적으로 전기적으로 비절연성 물질로 제작되어 플라즈마 공정 챔버 내 플라즈마 반응 영역(P-E)으로부터 정전 척(20)을 보호하는 기능을 갖는다.
본 발명의 플라즈마 공정 챔버 내 커버링 어셈블리는 쿼츠링(600)과 전극링(700)을 포함하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 쿼츠링(600)은 정전 척(20)의 환형 스텝(24)에 배치되어 정전 척(20)의 측면을 둘러싸도록 구성된다. 도 6에는 그 단면이 도시되었으나, 통상의 기술자는 쿼츠링(600)이 환형의 입체적인 형상을 형성하고 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
또한, 쿼츠링(600)은 정전 척(20)의 상부 표면(22)에 지지되는 기판(30)의 측면을 둘러싸도록 구성될 수 있다. 이 때 쿼츠링(600)은 정전 척(20)에 지지되는 기판(30)과 동일한 높이를 유지할 수 있는 규격으로 제작될 수 있다.
이 경우, 본 발명의 쿼츠링(600)에는 기판(30)이 안착될 수 있도록 내측을 따라 안착홈이 마련되고, 정전 척(20)의 상부 표면(22)에 지지되는 기판(30)의 측면이 안착홈에 밀접하게 배치될 수 있다. 도 6에는 쿼츠링(600)의 단면이 도시되어 있으나 쿼츠링(600)의 안착홈의 입체적인 형상은 상부 내측을 따라 환형으로 형성됨을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 쿼츠링(600)은 정전 척(20)의 환형 스텝(24)에 배치됨에 따라 환형 스텝(24)의 수평면에 맞닿게 된다. 본 발명의 쿼츠링(600)은 환형 스텝(24)의 수평면과 맞닿는 하부면에 결함홈(610)이 형성될 수 있다. 도 6에는 그 단면만이 도시되어 있으나, 결합홈(610) 역시 쿼츠링(600)과 같이 입체적으로는 환형으로 형성된다.
본 발명의 플라즈마 공정 챔버 내 커버링 어셈블리는 쿼츠링(600) 하부에서 결합되는 전극링(700)을 포함한다. 전극링(700)은 기본적으로 전기적으로 도전성 물질로 제작되며, 쿼츠링(600)의 하부면에 형성된 결합홈(610)에 결합된다. 또한, 도 6에는 그 단면만이 도시되어 있으나 실제로는 환형의 형상을 갖도록 구성된다.
본 발명의 일 실시예에서, 전극링(700)은 알루미늄(Al) 소재로 제작될 수 있으며, 그 표면에 대하여 10 μm ~ 150 μm 조건에서의 양극산화(Anodized) 처리가 이루어질 수 있다.
본 발명의 전극링(700)은 정전 척(20)의 상측으로 끼워질 수 있도록 정전 척(20)의 상부 표면의 직경보다 큰 내경을 갖도록 제작될 수 있다.
본 발명의 전극링(700)은 정전 척(20)의 환형 스텝(24)의 수평면과 맞닿도록 쿼츠링(600)의 결합홈(610)에 결합되므로, 정전 척(20)과의 전기적인 접촉이 유지될 수 있다.
즉, 정전 척(20)은 정전 척(20)을 둘러싸는 쿼츠링(600)에 의해 보호되면서, 동시에 쿼츠링(600)의 하부 내측에 전극링(700)이 결합되므로 정전 척(20)이 전극링(700)과 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.
본 발명의 플라즈마 공정 챔버 내 커버링 어셈블리의 전술한 구성에 의하면, 결과적으로 플라즈마 반응 영역(P-E)이 기존에 비해 확장될 수 있다.
도 6에는 이와 같이 플라즈마 반응 영역(P-E)이 확장된 것을 시각적으로 나타내었으며, 이는 본 발명의 플라즈마 공정 챔버 내 커버링 어셈블리에서 쿼츠링(600) 내부에 전극링(700)이 결합됨에 의하여 달성되는 것이다.
이와 같이 플라즈마 반응 영역(P-E)이 확장된 결과는 기판(30)의 프로파일 틸팅을 개선하고 쿼츠링(600)이 균일하게 식각되도록 하는 본 발명의 효과로 이어지게 되며, 이에 관한 설명은 도 8 내지 도 10를 참조하여 후술하기로 한다.
본 발명의 플라즈마 공정 챔버 내 커버링 어셈블리의 특징은 전술한 쿼츠링(600)에 초고순도의 합성 석영을 채택한 것이다. 본 발명의 쿼츠링(600)은 내부 투과율이 99% 이상인 것으로 정의될 수 있다.
도 7은 본 발명의 플라즈마 공정 챔버 내 커버링 어셈블리의 쿼츠링에 대한 내부 투과율을 측정한 그래프이다. 도 7에는 두께 10mm, 파장(λ) 0 ~ 3,000 nm에서 본 발명의 쿼츠링(600)에 대한 내부 투과율을 측정한 결과가 도시되며, 본 발명의 쿼츠링(600)은 실용 영역인 두께 10mm, 파장(λ) 200 ~ 1,000 nm에서 내부 투과율이 99% 이상을 달성하여야 한다.
또한, 본 발명의 쿼츠링(600)은 내부에 존재하는 기공이 10cm3의 체적당 직경이 0.05mm 이상인 유효 기공의 총 단면적이 차지하는 비중이 0.03mm2 이내가 되는 것으로 정해질 수도 있다.
플라즈마 공정 챔버에서 쿼츠링의 소재로 흔히 채택되는 석영(Natural Quartz)과 본 발명의 쿼츠링(600)의 구성 성분을 wppm 단위로 측정하여 그 결과를 표 1에 나타내었으며, 본 발명의 쿼츠링(600)에는 Al의 함유량이 0.01 ppm 이내인 것으로 측정되었다.
Al Ca Cr Cu Fe K Li Mg Mn Na Ni Ti

Natural Quartz

 14 0.4 0.05 0.05 0.2 0.6 0.6 0.1 0.05 0.7 0.1 1.1
9.1 0.9 0.31 0.12 0.07 0.11 1.01
8.1 0.6 0.12 0.05 0.05 0.04 0.14
15 0.8 0.01 0.01 0.1 0.4 0.2 0.1 0.1 1.3
present
invention		 <0.01 <0.1 <0.05 <0.005 <0.01 <0.005 <0.05 <0.5 0.05 <0.01 <0.05 <0.05
또한, 본 발명에 의하여 플라즈마 에칭 테스트를 실시한 결과, 내플라즈마성에서도 타사 대비 우수한 것으로 나타났다.
측정장비 NIE 150, 플라즈마 전력 600W, Bias Power 150W, 가스(sccm)가 CF4(30), O2(5),Ar(10) 압력이 10 mTorr인 조건으로 총 30분 간(5분간 6회 반복, 에칭간 5분 휴지) 에칭을 실시한 결과를 표 2에 나타내었다.
식각깊이(μm) 노출시간(min) 식각률(nm/min) 상대식각율(Si)
Si 7.80 30 260
invention 5.7 30 190
전술한 본 발명에 의하면, 플라즈마 공정에서 기판의 프로파일 틸팅 현상이 현저히 개선될 수 있다.
도 8은 통상의 석영과 본 발명에 의하여 각각 플라즈마 에칭을 실시하였을 경우에 기판에 형성된 프로파일을 도식화하여 나타낸 것이다.
도 2와 도 8을 참조하면, 종래에는 기판에 플라즈마 에칭이 실시됨에 따라, 기판의 좌측 에지 영역에서는 프로파일이 점차 우측으로 편향하여 틸팅되는 경향을 보이고, 기판의 우측 에지 영역에서는 프로파일이 점차 좌측으로 편향하는 틸팅되는 경향을 보이게 된다.
이에 반해, 본 발명에 의할 경우에는, 기판의 좌측 에지 영역과 우측 에지 영역에서의 프로파일이 틸팅되지 않고 고르게 식각됨을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 플라즈마 에칭 공정이 실시됨에 따라 정전 척(20)을 보호하는 쿼츠링(700)의 상부 표면에 대한 식각이 균일하게 이루어지게 되므로, 결과적으로 커버링의 내구성을 확보하여 공정 수율을 크게 향상시킬 수 있다.
도 9는 통상의 석영과 본 발명에 의하여 각각 플라즈마 에칭을 실시하였을 경우에 쿼츠링의 식각량을 도식화하여 나타낸 것이고, 도 10은 도 9에 도시된 쿼츠링의 식각량을 거리에 따라 그래프로 표시한 것이다.
도 9와 도 10을 참조하면, 통상의 석영에 의하여 플라즈마 에칭이 실시되었을 경우(좌측)에는 쿼츠링의 상부 표면에 대한 식각량이 기판의 우측 에지 영역에 가까울수록 깊게 식각되는 것으로 나타난다.
이와 같이 기판으로부터의 거리에 따라 식각량이 서로 다르게 되면, 정전 척의 내구성 저하 및 정전 척의 아킹 현상을 유발하게 되며, 공정 챔버의 교체 주기가 짧아지게 된다.
이에 반해, 본 발명에 의할 경우(우측)에는 쿼츠링의 상부 표면에 대한 식각량이 기판의 우측 에지 영역으로부터의 거리에 관계 없이 대체적으로 균일하게 식각되는 것으로 나타난다. 이는 종래에 지적된 단점과는 반대의 효과, 즉 내구성 향상 및 공정 챔버의 교체 주기가 늘어나는 장점을 가지게 된다.
또한, 본 발명에 의하면 종래 기판의 미세기공이나 불순물들이 F, Cl 등과 반응하여 폭발하는 현상을 줄이고, 기판 표면의 손상이 현저히 개선되는 효과를 갖는다.
도 11은 통상의 석영(A)과 본 발명에 의하여 각각 플라즈마 에칭을 실시하였을 경우에 기판에 나타난 파티클의 분포를 도식화하여 나타낸 것이고, 도 12는 통상의 석영(A)과 본 발명에 의하여 각각 플라즈마 에칭을 실시하였을 경우에 기판에 나타난 파티클의 집중도를 도식화하여 나타낸 것이다.
도 11과 도 12에 도시된 것처럼, 본 발명에 의할 경우 종래에 비해 기판의 표면 손상의 발생 빈도가 현저히 개선되었으며, 표면 손상의 분산도도 어느 한 곳에만 집중되지 않게 나타난다.
본 발명의 플라즈마 공정 챔버 내 커버링 어셈블리가 가지는 기술적 특징은 전술한 바와 같으며, 이하에서는 본 발명의 기술적 범주 내에서 변형 가능한 여러 가지 다양한 실시예에 관하여 설명하기로 한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 공정 챔버 내 커버링 어셈블리의 구조를 나타낸 도면이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 도 6에 도시된 쿼츠링(600)은 상부의 제1 쿼츠링(620)과 하부의 제2 쿼츠링(630)을 포함하도록 변형 실시될 수 있다. 이와 같이 쿼츠링을 제1 쿼츠링(620)과 제2 쿼츠링(630)으로 구성할 경우, 정전 척에 대한 차폐효과를 보다 확실시 하고, 교체 주기나 교체의 빈도에서 보다 유리해질 수 있다.
도 13에 도시된 실시예는 쿼츠링이 제1 쿼츠링(620)과 하부의 제2 쿼츠링(630)을 포함하도록 구성된 예를 도시한다.
위 실시예에서, 제1 쿼츠링(620)은 정전 척의 제1 환형 스텝(24)에 배치되어 기판(20)과 정전 척의 측면을 둘러싸도록 구성될 수 있다.
또한, 제2 쿼츠링(630)은 제1 환형 스텝(24)에서 단턱진 제2 환형 스텝에 배치되어 제1 쿼츠링(620)의 하측에서 결합되며, 정전 척을 둘러싸도록 구성될 수 있다.
위 실시예에서, 제1 쿼츠링(620)의 하부면에는 결합홈이 형성될 수 있으며, 전극링(700)은 정전 척의 제1 환형 스텝(24)의 수평면과의 전기적 접촉을 유지하면서 결합홈(610)에 결합될 수 있다.
위 실시예에서, 전극링(700)은 제1 환형 스텝(24)의 외측에서 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 전극링(700)은 제1 환형 스텝(24)의 외측 방향으로 연장된 길이의 폭을 갖도록 구성될 수 있다.
다르게는, 전극링(700)의 내경(D-min)과 외경(D-max)은 정전 척의 제1 환형 스텝의 최대 직경(D1)과 제2 환형 스텝의 최대 직경(D2)과의 관계에 따라 정의될 수 있다.
이 경우, 본 발명의 전극링(700)의 내경(D-min)은 제1 환형 스텝의 최대 직경(D1)보다 작고, 외경(D-max)은 제1 환형 스텝의 최대 직경(D1)보다는 크고, 제2 환형 스텝의 최대 직경(D2)보다는 작게 형성될 수 있다.
본 발명의 최적의 실시예에 따르면, 본 발명의 전극링(700)의 내경(D-min)은 200mm ~ 326mm로 하고, 전극링(700)의 외경(D-max)은 204 mm ~ 450 mm로 제작할 수 있다.
또한, 실시예에 따라서는 제1 쿼츠링(620)에는 기판(30)이 안착될 수 있도록 내측을 따라 안착홈(622)이 형성될 수 있다.
또한, 실시예에 따라서는 제1 쿼츠링(620)의 하부에는 외측을 따라 걸림턱(624)이 형성되고, 제2 쿼츠링(630)의 상부에는 외측을 따라 걸림턱(624)에 걸리는 걸림돌부(632)가 형성될 수 있다.
도 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 공정 챔버 내 커버링 어셈블리의 규격을 설명하기 위한 도면이다.
플라즈마 공정 챔버의 여러 가지 조건을 고려할 때, 본 발명의 전극링(700)의 규격으로는 전극링(700)의 폭(W)은 2 mm ~ 100 mm 내에서, 그리고 전극링(700)의 두께(th)는 1 mm ~ 100 mm 내에서 실시되는 것이 가장 바람직할 것이다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims (13)

  1. 기판을 지지하는 상단 표면과 상기 상단 표면에서 단턱진 환형 스텝을 이루는 정전 척을 둘러싸도록 구성되는 플라즈마 공정 챔버의 커버링 어셈블리로서,
    상기 정전 척의 환형 스텝에 배치되어 상기 기판과 상기 정전 척의 측면을 둘러싸도록 구성되되, 하부면에는 결합홈이 형성되는 쿼츠링; 및
    상기 환형 스텝의 수평면에서 상기 정전 척과의 전기적 접촉이 유지되도록 상기 쿼츠링의 결합홈에 결합하는 전극링을 포함하되,
    상기 쿼츠링은
    10cm3의 체적당 직경이 0.05mm 이상인 유효 기공의 총 단면적이 0.03mm2 이내인 합성 석영으로서, 두께 10mm, 파장(λ) 200 ~ 1,000 nm에서 내부 투과율이 99% 이상이 되는 것을 채택하고,
    상기 전극링은
    10 μm ~ 150 μm 조건에서 양극산화 표면 처리된 것을 특징으로 하는
    플라즈마 공정 챔버의 커버링 어셈블리.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 쿼츠링은
    Al의 함유량이 0.01 ppm 이내인 것을 특징으로 하는
    플라즈마 공정 챔버의 커버링 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 쿼츠링은
    상기 정전 척의 제1 환형 스텝에 배치되어 상기 기판과 상기 정전 척의 측면을 둘러싸도록 구성되는 제1 쿼츠링; 및
    상기 제1 환형 스텝의 수평면에서 단턱진 제2 환형 스텝에 배치되어, 상기 정전 척을 둘러싸도록 구성되는 제2 쿼츠링을 포함하고,
    상기 전극링은
    상기 제1 환형 스텝의 수평면에서 상기 정전 척과의 전기적 접촉이 유지되도록 상기 제1 쿼츠링의 하부면에 형성된 결합홈에 결합되는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 공정 챔버의 커버링 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전극링은
    상기 정전 척의 제1 환형 스텝의 외측 방향으로 연장된 길이의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 공정 챔버의 커버링 어셈블리.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 전극링은
    내경이 상기 제1 환형 스텝의 최대 직경보다 작고, 외경이 상기 제1 환형 스텝의 최대 직경보다 크고 상기 제2 환형 스텝의 최대 직경보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 공정 챔버의 커버링 어셈블리.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전극링은
    내경이 200mm ~ 326mm이고, 외경이 204 mm ~ 450 mm인 것을 특징으로 하는
    플라즈마 공정 챔버의 커버링 어셈블리.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 전극링의 폭은
    2mm ~ 100 mm인 것을 특징으로 하는
    플라즈마 공정 챔버의 커버링 어셈블리.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 전극링의 두께는
    1 mm ~ 100 mm인 것을 특징으로 하는
    플라즈마 공정 챔버의 커버링 어셈블리.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 제1 쿼츠링에는
    상기 기판이 안착되도록 내측을 따라 안착홈이 형성되는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 공정 챔버의 커버링 어셈블리.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 제1 쿼츠링의 하부에는 외측을 따라 걸림턱이 형성되고, 상기 제2 쿼츠링의 상부에는 외측을 따라 상기 걸림턱에 걸리는 걸림돌부가 형성되는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 공정 챔버의 커버링 어셈블리.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 전극링은
    알루미늄(Al) 소재인 것을 특징으로 하는
    플라즈마 공정 챔버의 커버링 어셈블리.
  13. 삭제
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