KR102104158B1 - Plasma processing apparatus having reaction bonded boron carbide and method of manufacturing the apparatus - Google Patents

Plasma processing apparatus having reaction bonded boron carbide and method of manufacturing the apparatus Download PDF

Info

Publication number
KR102104158B1
KR102104158B1 KR1020170050176A KR20170050176A KR102104158B1 KR 102104158 B1 KR102104158 B1 KR 102104158B1 KR 1020170050176 A KR1020170050176 A KR 1020170050176A KR 20170050176 A KR20170050176 A KR 20170050176A KR 102104158 B1 KR102104158 B1 KR 102104158B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plasma
boron carbide
processing apparatus
plasma processing
component
Prior art date
Application number
KR1020170050176A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20180117275A (en
Inventor
황성식
민경열
김현정
김경인
이재범
선호정
오준록
Original Assignee
에스케이씨솔믹스 주식회사
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 에스케이씨솔믹스 주식회사 filed Critical 에스케이씨솔믹스 주식회사
Priority to KR1020170050176A priority Critical patent/KR102104158B1/en
Publication of KR20180117275A publication Critical patent/KR20180117275A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102104158B1 publication Critical patent/KR102104158B1/en

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
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H01J37/32477—Vessel characterised by the means for protecting vessels or internal parts, e.g. coatings
    • 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
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • 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
    • H01J37/32623—Mechanical discharge control means
    • H01J37/32642—Focus rings

Landscapes

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

Abstract

플라즈마에 대한 내식성이 우수하고 플라즈마 분포의 균일성을 확보하며, 전기전도도 및 열전도도를 개선하고 구조가 간단한 보론카바이드 코팅층을 포함하는 플라즈마 처리장치 및 제조방법을 제시한다. 그 장치 및 방법은 플라즈마 처리를 위한 반응공간을 형성하는 챔버 및 챔버의 내부에 위치하고 플라즈마와 접촉하는 부품을 포함하고, 그 부품은 플라즈마 내식성이 있는 반응 결합 보론카바이드로 이루어지며, 반응 결합 보론카바이드는 부피 비저항 104~10-4Ω·cm이며, 반응 결합 보론카바이드는 보론카바이드 분말이 실리콘과 반응하며 실리콘을 매개로 결합을 이룬 벌크 형태이다.A plasma processing apparatus and manufacturing method including a boron carbide coating layer having a simple structure, improving corrosion resistance to plasma, securing uniformity of plasma distribution, improving electrical conductivity and thermal conductivity, and presenting a method. The apparatus and method include a chamber forming a reaction space for plasma processing and a component located inside the chamber and in contact with the plasma, the component comprising plasma-corrosion-resistant reaction-bonded boron carbide, and the reaction-bonded boron carbide The volume resistivity is 10 4 ~ 10 -4 Ω · cm, and the reaction bond boron carbide is a bulk form in which the boron carbide powder reacts with silicon and is bonded through silicon.

Description

반응 결합 보론카바이드를 포함하는 플라즈마 처리장치 및 그 제조방법{Plasma processing apparatus having reaction bonded boron carbide and method of manufacturing the apparatus}Plasma processing apparatus having reaction bonded boron carbide and method of manufacturing the apparatus

본 발명은 플라즈마 처리장치및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마에 대한 내식성이 높은 반응 결합 보론카바이드(reaction bonded boron carbide, RBBC)로 이루어진 부품을 포함하는 플라즈마 장치 및 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma processing apparatus and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a plasma apparatus and a manufacturing method including a component made of reaction bonded boron carbide (RBBC) having high corrosion resistance to plasma. .

플라즈마 처리장치는 챔버 내에 상부전극과 하부전극을 배치하고, 하부전극의 위에 반도체 웨이퍼, 유리 기판 등의 기판을 탑재하여, 양 전극 사이에 전력을 인가한다. 양 전극 사이의 전계에 의해서 가속된 전자, 전극으로부터 방출된 전자, 또는 가열된 전자가 처리가스의 분자와 전리 충돌을 일으켜, 처리가스의 플라즈마가 발생한다. 플라즈마 중의 래디컬이나 이온과 같은 활성종은 기판 표면에 원하는 미세 가공, 예를 들면 에칭 가공을 수행한다. 최근, 미세전자소자 등의 제조에서의 디자인 룰이 점점 미세화되고, 특히 플라즈마 에칭에서는 더욱 높은 치수 정밀도가 요구되고 있어서, 종래보다도 현격히 높은 전력이 이용되고 있다. 이러한 플라즈마 처리장치에는 플라즈마에 영향을 받는 에지링, 포커스링, 샤워헤드 등의 부품들이 내장되어 있다.In the plasma processing apparatus, an upper electrode and a lower electrode are disposed in a chamber, and a substrate such as a semiconductor wafer or a glass substrate is mounted on the lower electrode to apply power between both electrodes. Electrons accelerated by the electric field between both electrodes, electrons emitted from the electrodes, or heated electrons cause ionization collision with molecules of the processing gas, and plasma of the processing gas is generated. Active species such as radicals and ions in the plasma perform desired micromachining, for example, etching, on the substrate surface. In recent years, design rules in the manufacture of microelectronic devices have been increasingly refined, and in particular, higher dimensional accuracy is required in plasma etching, so that significantly higher power is used than in the past. The plasma processing apparatus includes components such as an edge ring, a focus ring, and a shower head that are affected by plasma.

상기 에지링의 경우, 전력이 높아지면, 정재파가 형성되는 파장 효과 및 전극 표면에서 전계가 중심부에 집중하는 표피 효과 등에 의해서, 대체로 기판 상에서 중심부가 극대로 되고 에지부가 가장 낮아져서, 기판 상의 플라즈마 분포의 불균일성이 심화된다. 기판 상에서 플라즈마 분포가 불균일하면, 플라즈마 처리가 일정하지 않게 되어 미세전자소자의 품질이 저하된다. 국내공개특허 제2009-0101129호는 서셉터와 에지부 사이에 유전체를 두어 플라즈마 분포의 균일성을 도모하고자 하였다. 하지만, 상기 특허는 구조가 복잡하고, 유전체 및 에지부 사이의 정밀한 설계가 어려운 문제가 있다.In the case of the edge ring, when the electric power is increased, the center portion is maximized on the substrate and the edge portion is lowest due to the wavelength effect in which the standing wave is formed and the skin effect in which the electric field is concentrated at the center of the electrode surface. Non-uniformity intensifies. If the plasma distribution on the substrate is non-uniform, the plasma treatment becomes unstable and the quality of the microelectronic device deteriorates. Korean Patent Publication No. 2009-0101129 attempts to promote uniformity of plasma distribution by placing a dielectric between the susceptor and the edge portion. However, the patent has a problem in that the structure is complex and precise design between the dielectric and the edge portion is difficult.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 플라즈마에 대한 내식성이 우수하고 플라즈마 분포의 균일성을 확보하며, 전기전도도 및 열전도도를 개선하고 구조가 간단한 반응 결합 보론카바이드를 포함하는 플라즈마 처리장치 및 제조방법을 제공하는 데 있다.The problem to be solved by the present invention is to provide a plasma processing apparatus and a manufacturing method comprising a reaction-bonded boron carbide having a simple structure, improving the electrical conductivity and thermal conductivity, and improving the corrosion resistance to plasma and ensuring uniformity of plasma distribution. To have.

본 발명의 하나의 과제를 해결하기 위한 반응 결합 보론카바이드를 포함하는 플라즈마 처리장치는 플라즈마 처리를 위한 반응공간을 형성하는 챔버 및 상기 챔버의 내부에 위치하고 상기 플라즈마와 접촉하는 부품을 포함한다. 이때, 상기 부품은 플라즈마 내식성이 있는 반응 결합 보론카바이드로 이루어지며, 상기 반응 결합 보론카바이드는 부피 비저항 104~10-4Ω·cm이며, 상기 반응 결합 보론카바이드는 상기 보론카바이드 분말이 실리콘과 반응하며 실리콘을 매개로 결합을 이룬 벌크 형태이다.A plasma processing apparatus including a reaction-bonded boron carbide for solving one problem of the present invention includes a chamber forming a reaction space for plasma processing and a component positioned inside the chamber and in contact with the plasma. At this time, the part is made of a reaction bond boron carbide with plasma corrosion resistance, the reaction bond boron carbide has a volume resistivity of 10 4 ~ 10 -4 Ω · cm, and the reaction bond boron carbide reacts with the silicon of the boron carbide powder It is a bulk form made of silicon.

본 발명의 장치에 있어서, 상기 반응 결합 보론카바이드는 보론카바이드 분말을 압착하여 제작한 다공성 성형체에 용융된 실리콘을 모세관현상을 이용하여 함침한 후 소정의 온도에서 열처리 결합하여 제조한다. 여기서 사용되는 보론카바이드 분말은 보론 및 카본을 기반으로 하는 화합물이다. 상기 보론카바이드는 단일상 또는 복합상일 수 있다. 상기 단일상은 보론 및 카본의 화학양론적 상 및 상기 화학양론적 조성을 벗어난 비화학양론적 상을 포함할 수 있다. 상기 단일상 또는 복합상은 상기 단일상 또는 복합상에 불순물이 추가된 고용체를 포함할 수 있다. 상기 부품은 에지링, 포커스링 또는 샤워헤드 중에 선택된 어느 하나일 수 있다. 상기 부품은 서셉터에 안치된 기판의 가장자리를 압착하는 에지링이고, 상기 플라즈마의 분포는 상기 기판의 가장자리를 벗어나 확장된다. 본 발명의 바람직한 장치에 있어서, 상기 부품은 소결된 벌크(bulk) 형태이다. In the apparatus of the present invention, the reaction-bonded boron carbide is prepared by impregnating molten silicon into a porous molded body produced by compressing boron carbide powder by using a capillary phenomenon, followed by heat treatment bonding at a predetermined temperature. The boron carbide powder used herein is a compound based on boron and carbon. The boron carbide may be a single phase or a complex phase. The single phase may include a stoichiometric phase of boron and carbon and a non-stoichiometric phase outside the stoichiometric composition. The single phase or complex phase may include a solid solution in which impurities are added to the single phase or complex phase. The component may be any one selected from edge ring, focus ring, or shower head. The component is an edge ring that compresses the edge of the substrate placed on the susceptor, and the distribution of the plasma extends beyond the edge of the substrate. In a preferred device of the invention, the part is in the form of a sintered bulk.

본 발명의 다른 과제를 해결하기 위한 반응 결합 보론카바이드를 포함하는 플라즈마 처리장치의 제조방법은 플라즈마 처리를 위한 반응공간을 형성하는 챔버 및 상기 챔버의 내부에 위치하고 상기 플라즈마와 접촉하는 부품을 포함하는 플라즈마 장치의 제조방법에 있어서, 상기 부품은 상기 부품은 플라즈마 내식성이 있는 반응 결합 보론카바이드로 이루어지며, 상기 반응 결합 보론카바이드는 부피 비저항 104~10-4Ω·cm이며, 상기 반응 결합 보론카바이드는 상기 보론카바이드 분말이 실리콘과 반응하며 실리콘을 매개로 결합을 이룬 벌크 형태이다. 본 발명의 방법에 있어서, 상기 부품은 소결에 의해 제조될 수 있다. A method of manufacturing a plasma processing apparatus including a reaction-bonded boron carbide for solving another problem of the present invention is a plasma including a chamber forming a reaction space for plasma processing and a component located inside the chamber and in contact with the plasma In the manufacturing method of the device, the component is made of a reactive bond boron carbide, the component has plasma corrosion resistance, the reaction bond boron carbide has a volume resistivity of 10 4 ~ 10 -4 Ω · cm, and the reaction bond boron carbide The boron carbide powder reacts with silicon and is a bulk form formed by bonding through silicon. In the method of the present invention, the part can be produced by sintering.

본 발명의 반응 결합 보론카바이드를 포함하는 플라즈마 처리장치 및 제조방법에 의하면, 플라즈마 내식성이 우수하고 전기전도성이 부여된 반응 결합 보론카바이드를 포함하는 부품을 사용함으로써, 플라즈마에 대한 내식성이 우수하고, 플라즈마 분포의 균일성을 확보하며, 구조가 간단하다. According to the plasma processing apparatus and manufacturing method comprising the reaction-bonded boron carbide of the present invention, by using parts containing the reaction-bonded boron carbide with excellent plasma corrosion resistance and electrical conductivity, excellent corrosion resistance to plasma and plasma It ensures uniformity of distribution and simple structure.

도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 플라즈마 부품이 장착된 플라즈마 처리장치를 개략적으로 도시한 도면들이다. 1 and 2 are views schematically showing a plasma processing apparatus equipped with a plasma component according to the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art.

본 발명의 실시예는 반응 결합 보론카바이드(reaction bonded boron carbide, RBBC)를 사용함으로써, 플라즈마에 대한 내식성이 우수하고, 플라즈마 분포의 균일성을 확보하며, 구조가 간단한 플라즈마 처리장치 및 제조방법을 제시한다. 이러한 플라즈마 처리장치에는 플라즈마에 영향을 받는 에지링, 포커스링, 샤워헤드 등의 부품들이 있으며, 여기서는 그 중에서 에지링을 사례로 들어 설명하기로 한다. 이를 위해, 본 발명의 에지링을 중심으로 플라즈마 부품에 대하여 구체적으로 알아보고, 상기 플라즈마 부품을 제조하는 방법을 상세하게 설명하기로 한다.Embodiment of the present invention by using a reaction bonded boron carbide (reaction bonded boron carbide, RBBC), excellent corrosion resistance to the plasma, secure the uniformity of the plasma distribution, and provides a simple structure plasma processing apparatus and manufacturing method do. In the plasma processing apparatus, there are parts such as an edge ring, a focus ring, and a shower head that are affected by plasma. Here, the edge ring will be described as an example. To this end, the plasma component will be specifically described with reference to the edge ring of the present invention, and a method of manufacturing the plasma component will be described in detail.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 플라즈마 부품이 장착된 플라즈마 처리장치를 개략적으로 도시한 도면들이다. 본 발명의 범주 내에서 제시된 장치의 구조 이외에도 다양한 구조의 플라즈마 처리장치에 적용될 수 있다. 1 and 2 are views schematically showing a plasma processing apparatus equipped with a plasma component according to an embodiment of the present invention. In addition to the structure of the device presented within the scope of the present invention, it can be applied to plasma processing devices of various structures.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 처리장치는 챔버(10), 서셉터(20), 샤워헤드(30) 및 에지링(40)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 서셉터(20), 샤워헤드(30), 에지링(40) 등이 플라즈마에 영향을 받는 플라즈마 부품(AP)이다. 챔버(10)는 반응공간을 정의하며, 서셉터(20)는 상면에 기판(50)을 탑재하고 상하운동을 한다. 경우에 따라, 서셉터(20)는 고정되어 움직이지 않을 수 있지만, 여기서는 상하운동을 하는 경우를 예로 들었다. 샤워헤드(30)는 서셉터(20)의 상부에 위치하며, 기판(50)으로 공정가스를 분사한다. 샤워헤드(30)는 가스공급관(12)이 챔버(10)를 관통하여 연결되어, 상기 공정가스를 외부로부터 유입시킨다. 샤워헤드(30)는 가스공급관(12)을 통해 유입된 공정가스가 분사되기 전에 샤워헤드(30) 내부에 균일하게 확산하도록 하는 버퍼공간(31)과, 수많은 관통홀로 구성되는 노즐부(32)를 포함한다. 에지링(40)은 챔버(10)의 내벽에 설치되며 링지지대(41) 위에 위치한다. 1 and 2, the processing apparatus of the present invention comprises a chamber 10, a susceptor 20, a shower head 30 and an edge ring 40. Here, the susceptor 20, the shower head 30, the edge ring 40, etc. are plasma components (AP) affected by plasma. The chamber 10 defines a reaction space, and the susceptor 20 mounts the substrate 50 on the upper surface and moves up and down. In some cases, the susceptor 20 is fixed and may not move, but the case of vertical movement is exemplified here. The shower head 30 is located above the susceptor 20 and injects process gas into the substrate 50. In the shower head 30, a gas supply pipe 12 is connected through the chamber 10 to introduce the process gas from the outside. The shower head 30 has a buffer space 31 that uniformly diffuses inside the shower head 30 before the process gas introduced through the gas supply pipe 12 is injected, and a nozzle unit 32 composed of numerous through holes It includes. The edge ring 40 is installed on the inner wall of the chamber 10 and is located on the ring support 41.

챔버(10)의 외부에는 플라즈마의 발생을 위해 RF전력을 공급하는 RF 전원(16)이 플라즈마전극이나 안테나에 연결된다. 상기 연결 방식은 다양하게 존재하며, 도시된 바와 같이, 플라즈마 전극을 샤워헤드(30)와 일체로 형성하고, 상기 RF전력이 전극의 중심에 인가되도록 하기 위해 가스공급관(12)에 RF전원(16)을 연결될 수 있다. 기판(50)에 입사하는 플라즈마의 에너지를 제어하기 위하여 서셉터(20)에도 별도의 RF전원을 인가되기도 한다. 도시되지는 않았지만, 서셉터(20)에는 기판(50)을 예열하거나 가열하는 히터, 기판(50)의 탑재를 위한 리프트 핀 등을 포함할 수 있다. An RF power source 16 that supplies RF power for generating plasma is connected to the plasma electrode or the antenna outside the chamber 10. The connection method exists in various ways, and as shown, an RF power source 16 is supplied to the gas supply pipe 12 to form a plasma electrode integrally with the shower head 30 and to apply the RF power to the center of the electrode. ) Can be connected. In order to control the energy of the plasma incident on the substrate 50, a separate RF power is also applied to the susceptor 20. Although not shown, the susceptor 20 may include a heater for preheating or heating the substrate 50, a lift pin for mounting the substrate 50, and the like.

기판(50)이 서셉터(20)에 안치되면, 서셉터(20)가 플라즈마 처리공정의 위치까지 상승한다. 에지링(40)은 기판(50)의 가장자리를 압착하면서 함께 상승한다. 서셉터(20)를 상승시키면, 배기구(14)가 공정균일도에 악영향을 미치는 것을 방지한다. 기판(50)이 공정위치에 놓이면, 샤워헤드(30)를 통해 공정가스를 분사한 후, RF전력을 인가하여 공정가스를 강력한 반응성을 가지는 플라즈마 활성종으로 변환시킨다. 상기 활성종이 기판(50)에 대한 증착, 식각 공정 등을 수행하며, 공정진행 중에 배기구(14)를 통해 공정가스를 일정한 유량으로 배출시킬 수 있다. 소정 시간동안 처리공정을 수행한 후, 배기구(14)로 잔류가스를 배출한다. 이어서, 서셉터(20)를 하강시키고 기판(50)을 챔버(10)로부터 외부로 반출한다. When the substrate 50 is placed on the susceptor 20, the susceptor 20 rises to the position of the plasma processing process. The edge ring 40 rises together while squeezing the edge of the substrate 50. When the susceptor 20 is raised, it prevents the exhaust port 14 from adversely affecting the process uniformity. When the substrate 50 is placed in the process position, the process gas is injected through the shower head 30, and RF power is applied to convert the process gas into plasma active species having strong reactivity. The active paper substrate 50 may be deposited or etched, and the process gas may be discharged at a constant flow rate through the exhaust port 14 during the process. After performing the treatment process for a predetermined time, the residual gas is discharged through the exhaust port 14. Subsequently, the susceptor 20 is lowered and the substrate 50 is taken out from the chamber 10.

본 발명에 적용되는 RBBC는 보론카바이드 분말을 압착하여 제작한 다공성 성형체에 용융된 실리콘(Si)을 모세관현상을 이용하여 함침한 후 소정의 온도에서 열처리함으로써 보론카바이드 분말이 실리콘과 반응하며 실리콘을 매개로 결합을 이루게 된다. 여기서 보론카바이드는 B4C로 대표되며, 다이아몬드, 큐빅 보론 나이트라이드에 이어 세번째로 높은 강도를 가지는 재료로서, 내화학성 및 내침식성이 매우 우수하다. 한편, 플라즈마 내식성은 부품의 결합력에 영향을 받는다. 즉, 결합력이 강할수록 내식성이 증가하며, 보론카바이드는 높은 공유 결합성으로 상기 결합력이 커서 플라즈마 내식성이 우수하다. 따라서 RBBC는 보론카바이드와 실리콘의 복합체로써 Si 단일체에 비하여 향상된 내식성을 가지게 된다.RBBC applied to the present invention is a boron carbide powder reacts with silicon and mediates silicon by impregnating the molten silicon (Si) in a porous molded body produced by compressing boron carbide powder using a capillary phenomenon and heat-treating at a predetermined temperature. To form a bond. Here, boron carbide is represented by B 4 C, and is the third highest strength material after diamond and cubic boron nitride, and has excellent chemical and corrosion resistance. On the other hand, plasma corrosion resistance is affected by the bonding force of the parts. That is, the stronger the bonding force, the higher the corrosion resistance, and the boron carbide has a high covalent bonding property, so that the bonding force is large and thus the plasma corrosion resistance is excellent. Therefore, RBBC is a composite of boron carbide and silicon and has improved corrosion resistance compared to the Si monolith.

이외에도, 본 발명의 범주 내에서도 다른 보론카바이드 화합물을 포함할 수 있다. 즉, 보론카바이드는 보론 및 카본을 기반(base)로 하는 모든 화합물을 지칭한다. 본 발명의 보론카바이드는 단일상 또는 복합상 중의 어느 하나일 수 있다. 여기서, 보론카바이드 단일상은 보론 및 카본의 화학양론적 상(phase)과 화학양론적 조성에서 벗어난 비화학양론적 상을 모두 포함하며, 복합상이란 보론 및 카본을 기반(base)로 하는 화합물 중의 적어도 2개가 소정의 비율로 혼합된 것을 말한다, 또한, 본 발명의 보론카바이드는 상기 보론카바이드의 단일상 또는 복합상에 불순물이 추가되어 고용체를 이루거나 또는 보론카바이드를 제조하는 공정에서 불가피하게 추가되는 불순물이 혼입된 경우도 모두 포함한다.  In addition, other boron carbide compounds may be included within the scope of the present invention. That is, boron carbide refers to all compounds based on boron and carbon. The boron carbide of the present invention may be either a single phase or a complex phase. Here, the boron carbide single phase includes both the stoichiometric phase of boron and carbon and the non-stoichiometric phase deviating from the stoichiometric composition, and the complex phase is a compound based on boron and carbon. It means that at least two are mixed in a predetermined ratio. In addition, boron carbide of the present invention is inevitably added in the process of manufacturing a solid solution or boron carbide by adding impurities to the single phase or complex phase of the boron carbide. Also included are all impurities.

이하에서는 플라즈마 부품(AP) 중에서 에지링(40)을 중심으로 플라즈마의 영향을 살펴보기로 한다. 플라즈마를 형성하는 전력이 높아지면, 챔버(10) 내에 정재파가 형성되는 파장 효과나 전극 표면에서 전계가 중심부에 집중하는 표피 효과 등에 의해서, 대체로 기판(50)의 중심부가 극대로 되고 가장자리가 가장 낮아져서, 기판(50) 상의 플라즈마의 분포가 불균일하게 된다. 기판(50) 상에서 플라즈마 분포가 불균일하면, 플라즈마 처리가 일정하지 않게 되어 미세전자소자의 품질이 저하된다. 여기서, 플라즈마 분포는 기판(50) 및 RBBC 에지링(40) 상에 플라즈마가 인가되는 상태를 말하는 것으로, 상기 분포는 기판(50) 및 RBBC 에지링(40) 각 지점에서의 플라즈마 밀도 및 기판(50)을 향한 직진성과 연관이 있다. Hereinafter, the effect of plasma will be described with reference to the edge ring 40 among the plasma parts AP. When the power to form the plasma is increased, the center of the substrate 50 is maximized and the edge is lowest due to the wavelength effect in which standing waves are formed in the chamber 10 or the skin effect in which the electric field is concentrated in the center of the electrode surface. , The distribution of plasma on the substrate 50 becomes non-uniform. When the plasma distribution on the substrate 50 is non-uniform, the plasma processing becomes unstable and the quality of the microelectronic device deteriorates. Here, the plasma distribution refers to a state in which plasma is applied on the substrate 50 and the RBBC edge ring 40, wherein the distribution is the plasma density and the substrate at each point of the substrate 50 and the RBBC edge ring 40 ( 50).

기판(50)의 가장자리 근처(ED)에서, RBBC 에지링(40)과의 부피 비저항 차이는 플라즈마 분포 균일성에 큰 영향을 준다. 여기서, 균일성은 플라즈마 분포의 변화 정도를 말하는 것으로, 균일성이 작으면 플라즈마 분포가 급격하게 변하고, 크면 플라즈마 분포의 변화가 완만하다. 이를 위해, RBBC 에지링(40)의 부피 비저항은 기판(50)의 부피 비저항과 유사하거나 낮은 것이 바람직하다. 이렇게 되면, 플라즈마 분포는 기판(50)의 가장자리를 벗어나 RBBC 에지링(40)으로 확장되므로, 기판(50)의 가장자리는 상대적으로 높은 균일성을 가진다. 상기 균일성은 플라즈마 밀도 및 기판(50)을 향한 직진성이 우수하다는 것을 의미한다. 도면에서는 기판(50)의 가장자리를 벗어나는 상태를 가장자리 근처(ED)로 표현하였다. Near the edge (ED) of the substrate 50, the difference in volume resistivity with the RBBC edge ring 40 greatly affects the plasma distribution uniformity. Here, the uniformity refers to the degree of change in the plasma distribution. When the uniformity is small, the plasma distribution changes rapidly, and when it is large, the change in the plasma distribution is gentle. To this end, the volume resistivity of the RBBC edge ring 40 is preferably similar to or lower than the volume resistivity of the substrate 50. In this case, since the plasma distribution extends beyond the edge of the substrate 50 to the RBBC edge ring 40, the edge of the substrate 50 has a relatively high uniformity. The uniformity means that the plasma density and the straightness toward the substrate 50 are excellent. In the drawing, the state deviating from the edge of the substrate 50 is expressed as near the edge (ED).

본 발명의 실시예에 의한 RBBC 에지링(40)의 부피 비저항이 기판(50)과 유사하거나 작다는 것은 다음과 같은 관점에서 설명될 수 있다. RBBC 에지링(40)의 부피 비저항이 기판(50)과 유사하거나 작으면, 플라즈마 분포는 기판(50)의 가장자리를 벗어나 RBBC 에지링(40)으로 확장된다. 이에 따라, 본 발명의 RBBC 에지링(40)의 부피 비저항은 기판의 가장자리로부터 RBBC 에지링(40)으로 확장되어, 기판(50) 전체에 대한 플라즈마 분포가 기판(50)의 가장자리에도 균일하다고 볼 수 있다. 이와 같은 부피 비저항은 플라즈마 분포를 기판(50)의 가장자리를 벗어나 RBBC 에지링(40)의 확장하는 것이라고 정의할 수 있다.The volume resistivity of the RBBC edge ring 40 according to the embodiment of the present invention is similar to or smaller than the substrate 50 can be described from the following viewpoint. If the volume resistivity of the RBBC edge ring 40 is similar or smaller than the substrate 50, the plasma distribution extends beyond the edge of the substrate 50 to the RBBC edge ring 40. Accordingly, the volume resistivity of the RBBC edge ring 40 of the present invention extends from the edge of the substrate to the RBBC edge ring 40, so that the plasma distribution over the entire substrate 50 is uniform even at the edge of the substrate 50. You can. This volume resistivity can be defined as extending the plasma distribution beyond the edge of the substrate 50 and RBBC edge ring 40.

본 발명의 RBBC 에지링(40)의 부피 비저항 104~10-4Ω·cm은 기판(50)의 가장자리에서 플라즈마 분포를 균일하게 하기 위한 기술적 사상에 근거한다. 이에 따라, 상기 부피 비저항은 상기 기술적 사상을 고려하지 않고, 단순한 반복실험을 통하여 획득할 수 없는 것이다. 앞에서는, RBBC 에지링(40)과 기판(50)의 부피 비저항의 관계는 에지링을 사례로 들어 설명하였다. 하지만, 샤워헤드와 같은 다른 부품의 경우에서, RBBC의 부피 비저항은 플라즈마 내식성을 향상시킨다는 관점은 동일하다. The volume specific resistance of the RBBC edge ring 40 of the present invention 10 4 ~ 10 -4 Ω · cm is based on the technical idea for uniform plasma distribution at the edge of the substrate 50. Accordingly, the volume resistivity cannot be obtained through a simple repetition experiment without considering the technical idea. Previously, the relationship between the RBBC edge ring 40 and the volume resistivity of the substrate 50 was described using edge ring as an example. However, in the case of other parts such as showerheads, the view that the volume resistivity of RBBC improves plasma corrosion resistance is the same.

이하, RBBC를 포함하는 플라즈마 부품(AP)을 제조하는 방법을 중심으로 설명하기로 한다. RBBC 플라즈마 부품(AP)은 보론카바이드 분말을 압착하여 제작한 다공성 성형체에 용융된 실리콘을 모세관현상을 이용하여 함침한 후 소정의 온도에서 열처리함으로써 보론카바이드 분말이 실리콘과 반응하며 실리콘을 매개로 결합을 이룬 벌크 형태의 부품이 된다. Hereinafter, a method of manufacturing a plasma component (AP) including RBBC will be mainly described. The RBBC plasma component (AP) impregnates the molten silicon in a porous molded body produced by compressing boron carbide powder using a capillary phenomenon, and heat-treats at a predetermined temperature, so that the boron carbide powder reacts with silicon and bonds through silicon. It becomes an Irun bulk form part.

이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다. Above, the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical spirit of the present invention. It is possible.

10; 챔버 12; 가스공급관
20; 서셉터 30; 샤워헤드
40; 에지링 41; 링지지대 10; Chamber 12; Gas supply pipe
20; Susceptor 30; Shower head
40; Edge ring 41; Ring support

Claims (10)

플라즈마 처리를 위한 반응공간을 형성하는 챔버: 및
상기 챔버의 내부에 위치하고 상기 플라즈마와 접촉하는 부품을 포함하고,
상기 부품은 플라즈마 내식성이 있는 반응 결합 보론카바이드로 이루어지며, 상기 반응 결합 보론카바이드은 부피 비저항이 104~10-4Ω·cm이며,
상기 반응 결합 보론카바이드는 보론카바이드 다공성 성형체에 함침된 실리콘을 매개로 상기 보론카바이드가 결합을 이룬 벌크 형태인 것을 특징으로 하는 반응 결합 보론카바이드를 포함하는 플라즈마 처리장치.A chamber forming a reaction space for plasma treatment: and
Includes a component located inside the chamber and in contact with the plasma,
The part is made of reactive bond boron carbide with plasma corrosion resistance, and the reactive bond boron carbide has a volume resistivity of 10 4 ~ 10 -4 Ω · cm,
The reactive bonding boron carbide is a plasma processing apparatus including a reactive bonding boron carbide, characterized in that the bulk form of the boron carbide is bonded via a silicon impregnated in the boron carbide porous molded body. 제1항에 있어서, 상기 보론카바이드는 보론 및 카본을 기반으로 하는 화합물인 것을 특징으로 하는 반응 결합 보론카바이드를 포함하는 플라즈마 처리장치.The plasma processing apparatus of claim 1, wherein the boron carbide is a compound based on boron and carbon. 제1항에 있어서, 상기 보론카바이드는 단일상 또는 복합상인 것을 특징으로 하는 반응 결합 보론카바이드를 포함하는 플라즈마 처리장치.The plasma processing apparatus of claim 1, wherein the boron carbide is a single phase or a complex phase. 제3항에 있어서, 상기 단일상은 보론 및 카본의 화학양론적 상 및 상기 화학양론적 조성을 벗어난 비화학양론적 상을 포함하는 것을 특징으로 하는 반응 결합 보론카바이드를 포함하는 플라즈마 처리장치.4. The plasma processing apparatus of claim 3, wherein the single phase comprises a stoichiometric phase of boron and carbon and a non-stoichiometric phase out of the stoichiometric composition. 제3항에 있어서, 상기 단일상 또는 복합상은 상기 단일상 또는 복합상에 불순물이 추가된 고용체를 포함하는 것을 특징으로 하는 반응 결합 보론카바이드를 포함하는 플라즈마 처리장치.[4] The plasma processing apparatus of claim 3, wherein the single phase or the complex phase includes a solid solution in which impurities are added to the single phase or the complex phase. 제1항에 있어서, 상기 부품은 에지링, 포커스링 또는 샤워헤드 중에 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반응 결합 보론카바이드를 포함하는 플라즈마 처리장치.The plasma processing apparatus of claim 1, wherein the component is any one selected from edge ring, focus ring, or shower head. 제1항에 있어서, 상기 부품은 서셉터에 안치된 기판의 가장자리를 압착하는 에지링이고, 상기 플라즈마의 분포는 상기 기판의 가장자리를 벗어나 확장되는 것을 특징으로 하는 반응 결합 보론카바이드를 포함하는 플라즈마 처리장치.The plasma treatment of claim 1, wherein the component is an edge ring for compressing the edge of the substrate placed on the susceptor, and the distribution of the plasma extends beyond the edge of the substrate. Device. 제1항에 있어서, 상기 부품은 소결된 벌크(bulk) 형태인 것을 특징으로 하는 반응 결합 보론카바이드를 포함하는 플라즈마 처리장치.The plasma processing apparatus of claim 1, wherein the component is in the form of a sintered bulk. 플라즈마 처리를 위한 반응공간을 형성하는 챔버: 및
상기 챔버의 내부에 위치하고 상기 플라즈마와 접촉하는 부품을 포함하는 플라즈마 장치의 제조방법에 있어서,
상기 부품은 플라즈마 내식성이 있는 반응 결합 보론카바이드로 이루어지며, 상기 반응 결합 보론카바이드는 부피 비저항이 104~10-4Ω·cm이며,
상기 반응 결합 보론카바이드는 보론카바이드 분말을 압착하여 형성된 다공성 성형체에 용융된 실리콘을 모세관 현상을 이용하여 상기 다공성 성형체에 함침시켜 상기 실리콘을 매개로 상기 보론카바이드가 벌크 형태를 이루도록 하는 것을 특징으로 하는 반응 결합 보론카바이드를 포함하는 플라즈마 처리장치의 제조방법.A chamber forming a reaction space for plasma treatment: and
In the manufacturing method of the plasma device including a component located in the chamber and in contact with the plasma,
The part is made of reactive bond boron carbide with plasma corrosion resistance, and the reactive bond boron carbide has a volume resistivity of 10 4 ~ 10 -4 Ω · cm,
The reaction-bonded boron carbide is characterized in that the boron carbide powder is impregnated into the porous molded body by using a capillary phenomenon to melt the silicon formed in the porous molded body by pressing the boron carbide powder. Method of manufacturing a plasma processing apparatus comprising a bonded boron carbide. 제9항에 있어서, 상기 부품은 소결에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 반응 결합 보론카바이드를 포함하는 플라즈마 처리장치의 제조방법.
10. The method of claim 9, wherein the component is produced by sintering.
KR1020170050176A 2017-04-19 2017-04-19 Plasma processing apparatus having reaction bonded boron carbide and method of manufacturing the apparatus KR102104158B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170050176A KR102104158B1 (en) 2017-04-19 2017-04-19 Plasma processing apparatus having reaction bonded boron carbide and method of manufacturing the apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170050176A KR102104158B1 (en) 2017-04-19 2017-04-19 Plasma processing apparatus having reaction bonded boron carbide and method of manufacturing the apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180117275A KR20180117275A (en) 2018-10-29
KR102104158B1 true KR102104158B1 (en) 2020-04-23

Family

ID=64101208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170050176A KR102104158B1 (en) 2017-04-19 2017-04-19 Plasma processing apparatus having reaction bonded boron carbide and method of manufacturing the apparatus

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102104158B1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200019070A (en) * 2018-08-13 2020-02-21 에스케이씨솔믹스 주식회사 Manufacturing method of boroncarbide sintered body and shaping die
CN115210197A (en) * 2020-02-12 2022-10-18 Skc索密思株式会社 Ceramic member and plasma etching apparatus including the same
KR102266986B1 (en) * 2020-02-12 2021-06-21 에스케이씨솔믹스 주식회사 A focus ring, method for preparing a focus ring, and method for preparing a semiconductor element

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100588265B1 (en) * 1996-12-19 2006-08-30 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Boron carbide parts and coatings in a plasma reactor

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040048442A (en) * 2002-12-03 2004-06-10 삼성전자주식회사 plasma conduct equipment for semiconductor device fabricating

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100588265B1 (en) * 1996-12-19 2006-08-30 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Boron carbide parts and coatings in a plasma reactor

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A.K.Suri et al., "Synthesis and consolidation of boron carbide:a review", International Materials Reviews, Vol.55, No.1, pp.4-40, 2010.12.31.*
B.M.Moshtaghioun et al., "Effect of spark plasma sintering parameters on microstructure and room temperature hardness and toughness of fine grained boron carbide", Journal of the European Ceramic soci*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180117275A (en) 2018-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100476845B1 (en) Electrode, wafer stage, plasma device, method of manufacturing electrode and wafer stage
KR100436297B1 (en) Plasma spray apparatus for use in semiconductor device fabrication and method of fabricating semiconductor devices using the same
KR102104158B1 (en) Plasma processing apparatus having reaction bonded boron carbide and method of manufacturing the apparatus
KR20200020764A (en) Plasma processing apparatus having boron carbide and method of manufacturing the apparatus
CN1217390C (en) Device and method for plasma processing and slow-wave plate
US20100243165A1 (en) Apparatus for surface-treating wafer using high-frequency inductively-coupled plasma
TW200919563A (en) Apparatus and method for processing a substrate edge region
WO2008010520A1 (en) Shower plate, method for producing the same, plasma processing apparatus using the shower plate, plasma processing method, and method for manufacturing electronic device
CN101471277A (en) Electrostatic chuck and apparatus for treating substrate including the same
KR102264575B1 (en) Substrate holder and film forming apparatus
CN111326443A (en) Apparatus for manufacturing semiconductor device
US9909197B2 (en) Supporting unit and substrate treating apparatus including the same
KR101870051B1 (en) Parts for plasma processing apparatus having tungsten carbide bulk
TW200903636A (en) Plasma processing equipment and method for processing plasma
KR101411171B1 (en) Plasma processing apparatus
KR101849038B1 (en) Parts for plasma processing apparatus having tungsten carbide layer and method of manufacturing the parts
KR102039799B1 (en) Parts for plasma processing apparatus having tungsten oxide bulk
TW200908817A (en) Top plate member and plasma processing apparatus using the same
KR20070048357A (en) Electrostatic chuck for making uniform plasma
KR101818351B1 (en) Plasma processing apparatus having electro conductive parts and method of manufacturing the parts
KR102039798B1 (en) Method of manufacturing Parts for plasma processing apparatus having tungsten carbide
TW200834731A (en) Plasma oxidizing method
KR100697665B1 (en) Upper electrode and plasma processing apparatus using same
KR101811534B1 (en) Plasma processing apparatus having electro conductive parts and method of manufacturing the parts
KR102724772B1 (en) Wafer placement table

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right