KR102159224B1 - 포커스 링, 그 제조 방법, 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 관점에 의한 포커스 링(focus ring)은, 플라즈마 처리를 수행하기 위한 기판 처리 장치에 처리 기판을 둘러싸면서 장착될 수 있도록 내부가 비어있는 링 형상의 몸체를 포함하며, 상기 몸체는 물리기상이동(Physical Vapor Transport, PVT)법에 의해서 제조된 다결정 구조의 실리콘 카바이드(SiC) 재질의 잉곳을 가공하여 형성된다.

Description

포커스 링, 그 제조 방법, 및 기판 처리 장치{Focus Ring, method of fabricating the same, and Apparatus for processing substrate}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 플라즈마(plasma)를 이용한 기판 처리 장치, 이에 이용되는 포커스 링(focus ring)과 그 제조방법에 관한 것이다.
반도체, 디스플레이, 태양전지 등의 제조에 있어서 증착(deposition), 에칭(etching) 등의 공정에 있어서 플라즈마 처리 장치가 많이 이용되고 있다. 이러한 플라즈마 처리 장치는 진공 챔버 내에 피처리 기판을 안착한 상태에서 플라즈마를 생성하여 플라즈마 분위기의 기체를 이용하여 기판을 처리한다. 이러한 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치에 있어서, 피처리 기판 주위의 플라즈마 분위기를 제어하기 위해서 피처리 기판을 둘러싸도록 포커스 링(focus ring)이라고 불리는 부재가 배치된다. 포커스 링은 기판 상으로 플라즈마를 가두는 역할과, 피처리 기판의 에지에서 가장자리 효과에 의해서 바이어스 전위가 불연속되는 것을 완화하여 플라즈마가 기판 중심부와 에지부에서 균일하도록 해주는 기능을 할 수 있다.
이러한 포커스 링은 종래 실리콘이나 석영 등으로 많이 제조되었으나, 최근 실리콘 카바이드(silicon carbide, SiC) 소재가 그 기능성 면에서 주목을 받고 있다. 현재, 실리콘 카바이드 소재의 포커스 링은 화학기상증착(chemical vapor deposition, CVD)법으로 제조되고 있다. 이 경우, 결정 크기(grain size)가 수 마이크론으로 미세하여 플라즈마 환경에서 사용 시 결정립계(grain boundary)에서 침식 가능성이 높은 편이며, 비정상 결정 성장(abnormal grain growth)에 의해서 파티클(particle) 발생 위험성이 있다.
1. 미국등록특허 US 8,192,577 (2009. 10. 15 공개) 2. 등록특허공보 KR 10-1281551 (2013. 06. 25 공개)
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해서, 결정 크기가 커서 결정입계 침식을 줄일 수 있고 파티클 발생을 줄일 수 있는 실리콘 카바이드 재질의 포커스 링 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 의한 포커스 링(focus ring)은, 플라즈마 처리를 수행하기 위한 기판 처리 장치에 처리 기판을 둘러싸면서 장착될 수 있도록 내부가 비어있는 링 형상의 몸체를 포함하며, 상기 몸체는 물리기상이동(Physical Vapor Transport, PVT)법에 의해서 제조된 다결정 구조의 실리콘 카바이드(SiC) 재질의 잉곳을 가공하여 형성된다.
상기 본 발명에 따른 포커스 링에 있어서, 상기 실리콘 카바이드 재질은 α상 구조를 가질 수 있다.
상기 본 발명에 따른 포커스 링에 있어서, 상기 실리콘 카바이드 재질은 0.5 내지 20 mm 범위의 평균 입계 크기를 가질 수 있다.
상기 본 발명에 따른 포커스 링에 있어서, 상기 실리콘 카바이드 재질은 1 내지 10 mm 범위의 평균 입계 크기를 가질 수 있다.
상기 본 발명에 따른 포커스 링에 있어서, 상기 실리콘 카바이드 재질은 인접한 결정립들 간의 결정 방위가 동일하거나 또는 10도 이내의 범위에서 차이를 갖도록 우선 배향성을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따른 기판 처리 장치는, 전술한 본 발명에 따른 포커스 링을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점에 따른 물리기상이동(PVT)법을 이용한 포커스 링의 제조 방법은, 도가니의 하부의 원료 장입부에 실리콘 카바이드(SiC) 원료를 장입하고, 상부의 증착부에 성장 기판을 배치하는 단계와, 상기 실리콘 카바이드 원료를 가열하여 물리기상이동(PVT)법을 이용하여 상기 성장 기판 상에 다결정 실리콘 카바이드 재질의 잉곳을 형성하는 단계와, 상기 다결정 실리콘 카바이드 재질의 잉곳을 상기 성장 기판으로부터 분리하고 가공하여, 플라즈마 처리를 수행하기 위한 기판 처리 장치에 처리 기판을 둘러싸면서 장착될 수 있도록 내부가 비어있는 링 형상의 몸체를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 물리기상이동(PVT)법을 이용한 포커스 링의 제조방법에 있어서, 상기 원료 장입부는 평면 상에서 볼 때 링 형상을 갖도록 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 물리기상이동(PVT)법을 이용한 포커스 링의 제조방법에 있어서, 상기 증착부는 평면 상에서 볼 때 링 형상을 갖도록 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 물리기상이동(PVT)법을 이용한 포커스 링의 제조방법에 있어서, 상기 원료 장입부의 평면상 면적이 상기 증착부의 평면상 면적보다 더 클 수 있다.
본 발명에 따른 물리기상이동(PVT)법을 이용한 포커스 링의 제조방법에 있어서, 상기 잉곳을 형성하는 단계에서, 상기 원료 장입부는 2000 ~ 2500℃ 범위의 온도로 가열될 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 실시예들에 따르면, 결정 크기가 커서 플라즈마 환경에서 사용 시 입계 침식을 줄일 수 있고 비정상 결정 성장을 억제해서 파티클 발생을 줄일 수 있는 실리콘 카바이드 재질의 포커스 링을 제공할 수 있고, 더불어 그 제조 시간을 줄일 수 있어 경제적이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포커스 링을 포함하는 기판 처리 장치를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 카바이드 재질의 포커스 링을 보여주는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 카바이드 재질의 포커스 링의 결정 크기를 보여주는 사진이다.
도 4는 제조 방법에 따른 실리콘 카바이드 상 분포의 차이를 보여주는 온도에 따른 상 분포도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 물리기상이동(PVT)법에 따른 실리콘 카바이드 잉곳 제조 장치를 보여주는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 물리기상이동(PVT)법을 이용한 포커스 링의 제조방법을 보여주는 개략적인 순서도이다.
도 7은 비교예로 화학기상증착(CVD)법에 따라 제조된 실리콘 카바이드 재질의 포커스 링의 결정 크기를 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 카바이드 재질의 포커스 링의 결정 방위를 보여주는 EBSD 분석 사진이다.
도 9는 비교예로 화학기상증착(CVD)법에 따라 제조된 실리콘 카바이드 재질의 포커스 링의 결정 방위를 보여주는 EBSD 분석 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포커스 링(focus ring)을 포함하는 기판 처리 장치(10)를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 진공 분위기를 유지하도록 기밀이 가능하며 내부 공간에 처리실을 구성하는 진공 챔버(vacuum chamber, 12)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 진공 챔버(12)는 도전성 재료, 예컨대 알루미늄 등의 블록으로 구성할 수 있다. 진공 챔버(12)는 내부 공간의 진공도를 제어하도록 배기 라인(18)을 통해서 진공 펌프에 연결될 수 있다.
진공 챔버(12)의 하부에는 웨이퍼(wafer)와 같은 처리 기판(W)을 안착할 수 있는 서셉터(susceptor, 16)가 설치되고, 상부에는 외부로부터 공정 기체를 인입하여 진공 챔버(12)의 내부로 분사시킬 수 있는 샤워 헤드(shower head, 14)가 설치될 수 있다. 서셉터(16)에는 처리 기판(W)의 온도를 제어하기 위한 히터 블록이나 열전달 매체 유로 또는 냉각 매체 유로가 형성될 수 있다.
이러한 기판 처리 장치(10)는 처리 기판(W) 상에 플라즈마 처리를 수행하기 위해 제공될 수 있다. 예를 들어, 기판 처리 장치(10)는 진공 챔버(12) 내부에 플라즈마 분위기 형성을 위해서 상부 전극, 예컨대 샤워 헤드(14)에 전력을 공급하기 위한 전원(미도시)이 연결될 수 있다. 이러한 전원은 평판 구조, 안테나 구조 등 다양한 형태로 제공될 수 있고, 이에 따라 기판 처리 장치(10)는 유도 결합 플라즈마(inductive coupled plasma, ICP) 또는 용량 결합 플라즈마(capacitive coupled plasma, CCP) 등의 다양한 플라즈마를 생성할 수 있으며, 본 발명의 범위는 이러한 예에 제한되지 않는다.
이러한 기판 처리 장치(10)는 반도체, 태양전지, 디스플레이 등의 제조를 위한 기판 처리에 이용될 수 있고, 예컨대 플라즈마 에칭, 플라즈마 증착 공정 등에 이용될 수 있다. 도 1은 플라즈마 에칭 장비를 예시적으로 도시하고 있지만, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 카바이드 재질의 포커스 링(20)을 보여주는 개략도이다.
도 1 및 도 2를 같이 참조하면, 기판 처리 장치(10)에 있어서, 포커스 링(20)은 처리 기판(W)을 둘러싸면서 장착될 수 있도록 내부가 비어 있는 링 형상의 몸체(22)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 포커스 링(20)은 서셉터(16)의 상단 가장자리 부분에 처리 기판(W)을 둘러싸도록 장착될 수 있다.
예를 들어, 몸체(22)는 내주면 하부에 평탄면을 포함하고, 이러한 평탄면 외측에 단턱부를 포함할 수 있다. 이러한 단턱부는 평탄부에서 계단형으로 높이가 상승된 후 내측에서 외측으로 갈수록 높이가 점차 낮아지는 경사면을 포함할 수 있다.
포커스 링(20)은 처리 기판(W) 주위의 플라즈마 분위기를 제어하기 위해서 제공될 수 있으며, 예컨대 처리 기판(W) 상으로 플라즈마를 집중시키는 역할과, 처리 기판(W)의 에지에서 가장자리 효과에 의해서 바이어스 전위가 불연속되는 것을 완화하여 플라즈마가 처리 기판(W) 중심부와 에지부에서 균일하도록 해주는 기능을 할 수 있다. 따라서, 이를 위해, 포커스 링(20)은 플라즈마 분위기 하에서 침식이 적고, 균일하게 제조될 필요가 있다.
이러한 목적으로, 본 발명의 실시예들에서, 포커스 링(20)은 물리기상이동(Physical Vapor Transport, PVT)법에 의해서 다결정 구조의 실리콘 카바이드 재질로 제조될 수 있다. 예를 들어, 포커스 링(20)의 몸체(22)는 다결정 구조의 실리콘 카바이드 재질의 잉곳을 가공하여 형성될 수 있다.
물리기상이동(PVT)법이란, 소스를 물리적인 방법으로 증기로 만들어서 타겟 기판으로 이송하는 방법을 지칭할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들에서, 물리기상이동(PVT)법은 고융점의 고상 소스를 가열하여 고상에서 기상으로 승화시켜서 증기를 생성하고 이러한 증기를 타겟 기판 상에 증착시켜서 결정질로 성장시키는 방법을 지칭을 할 수 있다. 예컨대, 실리콘 카바이드(SiC)는 2000℃ 이상의 온도에서 녹는 대신 기체 종들로 분해되고 다시 증착되어 성장될 수 있는 특성을 갖고 있다. 이러한 점에서, 물리기상이동(PVT)법을 승화(sublimation)법으로 부를 수 있으며, 본 발명의 범위는 이러한 용어에 제한되지 않고 승화법을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
이하에서는 포커스 링을 제조하기 위한 잉곳 제조 장치의 예를 들어서 보다 구체적으로 물리기상이동(PVT)법에 의한 포커스 링의 구조 및 제조방법에 대해서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 물리기상이동(PVT)법에 따른 실리콘 카바이드 재질의 잉곳 제조 장치(30)를 보여주는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 잉곳 제조 장치(30)에는 하부에 원료 장입부(32) 및 상부에 증착부(34)를 포함하는 도가니(35)가 제공될 수 있다. 원료 장입부(32)는 고상 원료(42)가 장입되는 부분으로, 예컨대 실리콘 카바이드(SiC) 분말이 여기에 장입될 수 있다. 증착부(34)는 승화된 증기가 증착되어 성장되는 부분으로, 예컨대 성장 기판(S)이 여기에 장착될 수 있다. 원료 장입부(32)와 증착부(34)는 승화된 증기가 이동될 수 있도록 도통된 구조로 제공될 수 있다. 도가니(35)의 외측에는 원료(42)의 가열을 위한 가열 부재(미도시)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 가열 부재는 유도 가열 부재, 저항 가열 부재 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 도가니(35)는 전체적으로 포커스 링(도 2의 20)의 형상에 대응되는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 원료 장입부(32) 및/또는 증착부(34)는 포커스 링(20)의 형상에 대응되도록 평면 상에서 볼 때 링 형상을 갖도록 제공될 수 있다. 다만, 원료 장입부(32) 및 증착부(34)의 크기 또는 면적은 포커스 링(20)의 크기 또는 면적과 일치하지 않고 대체적인 형상 면에서 대응될 수 있다. 이에 따라, 원료 장입부(32)에서 승화된 증기가 링 형상의 모양을 따라서 상승되어 링 형상을 이루면서 성장 기판(S) 상에 성장될 수 있다. 이 경우, 바로 링 형상으로 만들어지기 때문에, 원료의 소모를 줄일 수 있다.
한편, 성장 기판(S) 상에 균일한 성장을 유도하기 위하여, 원료 장입부(32)의 평면상 면적이 증착부(34)의 평면상 면적 보다 클 수 있다. 이러한 구조의 경우, 성장 기판(S)의 에지부에도 승화 증기가 비교적 균일하게 제공될 수 있다.
본 발명의 변형된 예에서, 원료 소모에 대한 경제성이 중요하지 않은 경우에는, 도가니의 단면 구조를 원형으로 하면서 스크린 부재 등을 활용하여 링 형태의 증착 구조물을 만들거나 또는 원판 구조의 증착물을 형성한 후 가공을 통하여 링 형태를 제조할 수도 있다.
한편, 증착부(34) 상에는 증기의 증착을 돕기 위하여 냉각부(36)가 결합될 수 있다. 예를 들어, 냉각부(36)에는 냉각을 위한 냉각수가 흐르는 수냉부가 포함될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 물리기상이동(PVT)법을 이용한 포커스 링의 제조방법을 보여주는 개략적인 순서도이다.
도 5 및 도 6을 같이 참조하면, 도가니(35)의 하부의 원료 장입부(32)에 실리콘 카바이드(SiC) 원료를 장입하고, 상부의 증착부(34)에 성장 기판(S)을 배치하는 단계(S10)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 실리콘 카바이드(SiC) 원료는 분말 또는 벌크 스크랩으로 제공될 수 있다. 이어서, 실리콘 카바이드 원료를 가열하여 물리기상이동(PVT)법을 이용하여 성장 기판(S) 상에 다결정 실리콘 카바이드 재질의 잉곳을 형성하는 단계(S20)가 이어질 수 있다. 이어서, 다결정 실리콘 카바이드 재질의 잉곳을 성장 기판(S)으로부터 분리하고 하나 혹은 다수로 가공하여, 링 형상의 몸체(22)를 포함하는 포커스 링(20)을 형성하는 단계(S30)가 이어질 수 있다. 예를 들어, 성장 기판(S)의 분리는 성장 기판(S)을 연마하여 제거하여 수행할 수 있다.
이러한 물리기상이동(PVT법)에서 실리콘 카바이드 잉곳의 성장을 위한 도가니의 온도는 약 2000 ~ 2500℃ 범위로 약 1600℃ 이하에서 수행되는 기존의 화학기상증착(CVD)법보다 높다. 또한, 물리기상이동(PVT법)을 이용한 성장의 경우 한 사이클의 성장에 약 3일 이하의 시간이 소요되어, 기존 한 배치에 수 주의 시간이 소요되는 화학기상증착(CVD)법보다 그 성장 시간을 크게 줄일 수 있어서 보다 경제적이다.
또한, 일반적으로 반도체에 사용되는 실리콘 카바이드는 트랜지스터 등 소자 형성의 기판으로 이용되므로 단결정 구조이나, 본 발명의 실시예들에서 포커스 링(20)에 사용되는 실리콘 카바이드는 단결정일 필요가 없으므로 다결정 구조로 제공된다. 따라서, 통상적으로 물리기상이동(PVT법)의 성장의 경우 단결정 성장을 위하여 단결정 씨드(seed)를 갖는 성장 기판이 제공되나, 본 발명의 실시예에서 성장 기판(S)은 실리콘 카바이드 단결정 씨드를 가질 필요가 없다. 예를 들어, 성장 기판(S)은 분리의 편의성을 고려하여 흑연 재질로 제공될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 물리기상이동(PVT법)법에 따른 잉곳 성장은 일반 물리기상이동(PVT법)과도 다른 측면을 갖는 것으로 이해될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 포커스 링(20)의 구조에 대해서 보다 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 카바이드 재질의 포커스 링의 결정 크기를 보여주는 광학현미경 사진이고, 도 7은 비교예로 화학기상증착(CVD)법에 따라 제조된 실리콘 카바이드 재질의 포커스 링의 결정 크기를 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 3 및 도 7을 같이 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 물리기상이동(PVT)법에 따라 제조된 실리콘 카바이드 재질의 결정 크기(grain size)는 종래 화학기상증착(CVD)법에 의해서 제조된 실리콘 카바이드 재질의 결정 크기에 비해서 매우 큰 것을 알 수 있다. 예를 들어, 물리기상이동(PVT)법에 따라 제조된 실리콘 카바이드 재질의 평균 결정 크기(grain size)는 화학기상증착(CVD)법에 의해서 제조된 실리콘 카바이드 재질의 평균 결정 크기에 비해서 약 수백 내지 수천배 더 클 수 있다. 평균 결정 크기는 측정 범위 내에서 일정 기준으로 수 포인트의 결정 크기를 측정하여 평균을 낸 값을 의미할 수 있다.
예컨대, 본 발명에 따라서 물리기상이동(PVT)법에 따라 제조된 실리콘 카바이드 재질의 평균 결정 크기(grain size)는 2000 ~ 2500℃ 범위의 성장 온도와 3일 이내의 성장 시간을 고려하면 평균적으로 0.1 내지 20 mm 범위를 가질 수 있다. 나아가, 물리기상이동(PVT)법에서 성장 온도를 약 2100 ~ 2300℃ 범위로 한정하고 성장 시간을 약 1 ~ 2일 범위로 한정하는 경우, 실리콘 카바이드 재질의 평균 결정 크기는 1 내지 10 mm 범위를 가질 수 있다.
도 3의 실험예에서 성장 온도는 약 2200℃이고, 성장 시간이 약 30시간인 경우 평균 결정 크기는 약 3~5 mm 인 반면, 도 7의 비교예에서 평균 결정 크기는 수 ㎛크기로 차이가 남을 알 수 있다.
이에 따르면, 본 발명의 실시예에 따라서 물리기상이동(PVT)법에 따라서 실리콘 카바이드 잉곳을 제조하여 포커스 링을 제조하면, 실리콘 카바이드의 결정 크기를 기존 화학기상증착(CVD)법에 의한 경우보다 크게 할 수 있어서, 결정립계(grain boundary) 면적을 줄일 수 있다. 이에 따라, 플라즈마 환경, 예컨대 플라즈마 에칭 시 결정립계 침식에 의한 침식을 크게 줄일 수 있게 된다. 아울러, 결정의 크기가 크기 때문에, 결정의 비정상적인 성장(abnormal growth)에 의한 이탈 등에 의한 파티클 발생도 줄일 수 있다.
나아가, 본 발명의 실시예에 따라, 물리기상이동(PVT)법에 의해 제조된 실리콘 카바이드는 안정상인 α상 구조를 가질 수 있다. 반면, 기존 화학기상증착(CVD)법에 의해 제조된 실리콘 카바이드는 준안정상인 β상 구조를 갖는 것이 일반적이다.
도 4는 제조 방법에 따른 실리콘 카바이드 상 분포의 차이를 보여주는 온도에 따른 상 분포도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 물리기상이동(PVT)법에 의해 제조된 실리콘 카바이드는 2000~2500℃ 범위에서 제조되는 경우 안정적인 4H, 6H 구조의 α상 구조를 갖는 것을 알 수 있다. 반면, 약 1600℃ 부근에서 화학기상증착(CVD)법에 의해 제조된 실리콘 카바이드는 3C 구조의 불안정상인 β상 구조를 갖는 것을 알 수 있다. α상과 β상은 실리콘(Si)과 탄소(C)가 1:1 공유 결합하는 양상은 동일하나 HCP(hexagonal closed packing) 규칙성 면에서 일부 차이를 갖는 것으로 알려져 있다.
이에 따르면, 본 발명의 실시예에 따라 물리기상이동(PVT)법에 의해 제조된 포커스 링(20)의 몸체(22)를 구성하는 실리콘 카바이드 재질은 안정상인 α상 구조를 갖게 됨에 따라서 플라즈마 환경이나 온도 변화에 대해서도 비교적인 안정적인 구조를 유지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따라, 물리기상이동(PVT)법에 의해 제조된 실리콘 카바이드는 뛰어난 결정 배향성을 가지도록 제조될 수 있다. 일반적으로 결정질 소재의 플라즈마 에칭 시 침식 특성은 결정 방위에 따라 다르게 나타날 수 있으며 이는 결정 방위 별 표면 화학 특성 차이에 기인한다. 그러므로 뛰어난 결정 배향성을 가진 소재를 제작한다는 것은, 플라즈마 에칭 시 침식 특성이 우수한 표면을 가진 소재를 제작할 수 있음을 의미한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 카바이드 재질의 포커스 링의 결정립들 간의 결정 방위를 보여주는 EBSD(Electron Backscatter Diffraction) 분석 사진이고, 도 9는 비교예로 화학기상증착(CVD)법에 따라 제조된 실리콘 카바이드 재질의 포커스 링의 결정 방위를 보여주는 EBSD 분석 사진이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 실리콘 카바이드 재질은 인접한 결정립들 간의 결정 방위가 동일하거나 10도 이내의 범위에서 차이를 갖도록 우선배향성을 갖는 반면, 도 9의 비교예에 따른 실리콘 카바이드 재질은 불규칙한 결정 방위로 존재하는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 실리콘 카바이드 재질은 종래 CVD 법에 의해서 제조된 실리콘 카바이드 재질에 비해서 우선 방위성이 더 뛰어나고 이에 따라 보다 우수한 에칭 특성을 갖게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 기판 처리 장치
12: 진공챔버
14: 샤워 헤드
16: 서셉터
20: 포커스 링
30: 잉곳 제조 장치
32: 원료 장입부
34: 증착부
35: 도가니
36: 냉각부

Claims (15)

  1. 삭제
  2. 삭제
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  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 도가니의 원료 장입부에 실리콘 카바이드(SiC) 원료를 장입하고, 증착부에 성장 기판을 배치하는 단계;
    상기 실리콘 카바이드 원료를 가열하여 물리기상이동(PVT)법을 이용하여 상기 성장 기판 상에 다결정 실리콘 카바이드 재질의 잉곳을 형성하는 단계; 및
    상기 다결정 실리콘 카바이드 재질의 잉곳을 상기 성장 기판으로부터 분리하고 하나 혹은 다수로 가공하여, 플라즈마 처리를 수행하기 위한 기판 처리 장치에 처리 기판을 둘러싸면서 장착될 수 있도록 내부가 비어있는 링 형상의 몸체를 포함하는 포커스 링을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 원료 장입부는 평면 상에서 볼 때 링 형상을 갖도록 제공되고,
    상기 증착부는 평면 상에서 볼 때 링 형상을 갖도록 제공되고,
    상기 원료 장입부의 평면상 면적이 상기 증착부의 평면상 면적보다 더 큰,
    물리기상이동(PVT)법을 이용한 포커스 링의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 잉곳을 형성하는 단계에서, 상기 원료 장입부는 2000 ~ 2500℃ 범위의 온도로 가열되는, 물리기상이동(PVT)법을 이용한 포커스 링의 제조방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 실리콘 카바이드 재질은 α상 구조를 갖는, 물리기상이동(PVT)법을 이용한 포커스 링의 제조방법.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 실리콘 카바이드 재질은 0.5 내지 20 mm 범위의 평균 입계 크기를 갖는, 물리기상이동(PVT)법을 이용한 포커스 링의 제조방법.

  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 실리콘 카바이드 재질은 인접한 결정립들 간의 결정 방위가 동일하거나 또는 10도 이내의 범위에서 차이를 갖도록 우선 배향성을 갖는, 포커스 링의 제조방법.
  15. 실리콘 카바이드 원료가 장입되는 하부의 원료 장입부 및 성장 기판이 장착되는 상부의 증착부를 포함하는 도가니; 및
    상기 원료 장입부 내 상기 실리콘 카바이드 원료를 가열하기 위한 상기 도가니 외측의 가열 부재;를 포함하고,
    상기 원료 장입부는 평면 상에서 볼 때 링 형상을 갖도록 제공되고,
    상기 증착부는 평면 상에서 볼 때 링 형상을 갖도록 제공되고,
    상기 원료 장입부의 평면상 면적이 상기 증착부의 평면상 면적보다 더 크고,
    상기 원료 장입부 내 상기 실리콘 카바이드 원료를 가열하여 물리기상이동(PVT)법을 이용하여 상기 증착부 내 상기 성장 기판 상에 다결정 실리콘 카바이드 재질의 잉곳이 형성되는,
    잉곳 제조 장치.
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