KR102427214B1 - 결합 및 분해가 가능한 반도체용 포커스 링 조립체 - Google Patents

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KR102427214B1
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남태호
이수정
이경식
고윤성
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Abstract

본 발명은 포커스 링에 관한 것으로서 다수의 파츠를 결합하는 방식을 통해 각 파츠의 수명이 달라 교체주기를 달리하여 비용을 절감하기 위한 구성이다. 또한, 본 발명은 다수의 파츠를 공구를 사용하지 않는 방식으로 결합하여 파티클 등의 입자에 의한 오염을 최소화하면서도 밀착성 및 체결성을 증가하고, 체결 시 공정 불량률을 줄이는 효과가 있고, 다수의 파츠를 생산할 때 각 파츠의 형상을 통해 공정을 단순화하여 더욱 효율적인 제조 및 가공을 가능하게 하며, 바텀링을 분할하여 원자재 가공 시 손실되는 원자재를 줄이고 생산성을 증대할 수 있다.

Description

결합 및 분해가 가능한 반도체용 포커스 링 조립체 {A focus ring assembly for semiconductors that can be combined and disassembled}
본 발명은 식각량이 각각 다른 포커스 링의 파츠(Parts)를 분리하여 교환할 수 있게 하는 결합 및 분해가 가능한 포커스 링에 관한 것이다. 보다 상세하게는 플라즈마를 받거나 받지 않도록 구비된 다수의 파츠를 구비하여 수명을 달리하고, 원자재 가공 시 경제적이며 각 링의 결합은 공구를 사용하지 않는 결합을 사용하여 공정 효율성을 높인 포커스 링 조립체에 관한 것이다.
플라즈마 처리장치는 플라즈마를 이용해서 웨이퍼 상의 산화막을 식각 하거나 막을 형성할 수 있으며, 플라즈마 처리장치는 챔버, 정전척(ESC), 포커스 링(FOCUS RING)을 포함할 수 있다.
반도체 식각 공정용으로 사용되는 포커스 링의 경우 반도체 웨이퍼를 지지하며 정전척(ESC)을 보호하기 위한 소모품으로 사용되며, 포커스 링은 상단의 면에 플라즈마가 조사되어 이를 주기적으로 교체하여야 하는 상황이다. 하단면 및 옆면 또한 플라즈마를 받아 식각 되지만 상단면과의 식각량이 다르고 이는 곧 교체 주기가 지나지 않았음에도 파츠를 교체하여야 한다는 비효율적인 상황이다.
종래의 발명인 선행문헌 1(대한민국 등록특허 제10-1998202호)은 상기 문제점을 해결하기 위한 발명으로 포커스 링을 2개의 파츠로 나누어 결합할 수 있도록 한 발명이다. 또한 선행문헌 2(대한민국 등록특허 제10-2102131호)는 포커스 링을 3개의 파츠로 나누어 결합, 분해할 수 있도록 한 발명이다.
선행문헌 1과 2는 파츠를 나누어 결합, 분해할 수 있게 하여, 플라즈마가 조사되어 집중적으로 식각이 발생하는 파츠만을 교환할 수 있게 하여 비용을 절감할 수 있게 한 발명이다. 하지만, 맨 아래에 사용하는 파츠의 크기가 크다는 점, 나사산을 새겨야 하는 등의 문제 때문에 생산 시 가공시간 증가, 가공 깊이 증가로 인한 Toolmark 생성 등의 어려움을 겪을 수 있으며, 더 많은 비용이 발생할 수 있다. 또한, 결합부위 면의 가공부위가 깊어 가공 시 파손의 위험이 높으며 단차 형성 시 체결 가공 후의 표면처리시 각도 발생구간에서 과에칭 구간이 형성되는 문제가 발생할 수 있고, 선행문헌 1과 2와 같이 나사산 방식으로 결합되는 경우 결합체와 나사의 마찰로 인해 내부에 파티클과 같은 이물질이 생길 수 있다는 문제점이 있다.
선행문헌 1: 대한민국 등록특허 제10-1998202호 (2019.07.03. 등록) 선행문헌 2: 대한민국 등록특허 제10-2102131호 (2020.04.13. 등록)
본 발명의 기술적 목적은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다수의 링을 결합하여 포커스 링 결합체를 완성하는 방식을 이용하여, 결합식으로 탈착이 가능하게 조립하는 것을 목적으로 하며, 특히 바텀링을 2개의 파츠로 분리 결합 가능하게 하는 것을 특징으로 한다. 이를 통해, 포커스 링 전체를 교체하는 것이 아니라 플라즈마 식각 방식에서 각각의 링이 식각 되는 정도에 따라 일부를 교체하는 방식으로 교체 주기를 달리하여 비용을 감소시키는 것이다.
또한, 바텀링의 경우 어퍼 바텀링과 로워 바텀링으로 구분하여 생산하는 방식을 통해 각 부품의 원자재 크기를 감소시켜 생산성을 증대하고, 플라즈마가 직접 조사되는 어퍼 바텀링을 교체하도록 하여 비용을 감소시킬 수 있으며, 각각의 파츠들을 결합하는 체결 방식을 활용하여 공구를 사용하지 않는 방식을 통해 공구를 사용할 때 나타날 수 있는 문제점인 파티클 등에 의한 오염을 최소화하고, 밀착성 및 체결성을 증가시키는 효과가 있다.
본 발명은 탑 링, 미들 링 및 바텀링을 포함하는 플라즈마 식각 공정에 사용되는 포커스 링에 있어서,
바텀링은 플라즈마에 노출되는 부분을 포함하는 어퍼 바텀링 및 어퍼 바텀링에 의해 플라즈마로부터 보호되는 로워 바텀링으로 분리되는 것을 특징으로 하는 포커스 링을 제공한다.
또한, 탑 링은 미들 링과 접촉하는 제 1 면과, 제 1 면의 반대쪽인 제 2 면으로 구성되고, 탑 링의 제 1 면에는 제 1 결합부가 형성되고,
미들 링은 탑 링과 접촉하는 면에, 상기 탑 링의 제 1 결합부와 서로 맞물려 결합되는 제 2 결합부를 포함하고,
탑 링의 상기 제 2 면은, 플라즈마에 노출되는 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 포커스 링을 제공한다.
또한, 탑 링의 제 1 결합부를 형성하는 제 1 면은 링의 둘레를 따라 중앙부가 음각되고,
미들 링의 제 2 결합부의 면은 링의 둘레를 따라 중앙부가 음각되어,
미들 링의 외주면 측의 양각부가 상기 탑 링의 음각부에 결합되는 것을 특징으로 하는 포커스 링을 제공한다.
또한, 어퍼 바텀링은, 탑 링의 제 1 결합부와 결합되는 결합면을 가지고,
결합면에 링의 둘레를 따라 음각부를 형성하여, 결합면의 형성된 음각부는 탑 링의 제 1 결합부에 구비된 외주면 측의 양각부와 결합되고,
결합면의 내주면 측에, 상기 탑 링과 결합된 상기 미들 링의 제 2 결합부의 반대쪽 면을 지지하여 상기 미들 링을 고정하는 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 포커스 링을 제공한다.
또한, 어퍼 바텀링과 로워 바텀링이 서로 고정되도록 접촉되는 각각의 면에 고정수단을 포함하는 포커스 링을 제공한다.
또한, 고정수단은 스텝-스텝(Step-Step) 방식으로 구비되어 어퍼 바텀링과 로워 바텀링이 맞닿는 면의 각각의 단면을 계단형이 되도록 구비하여 연결하는 고정수단을 포함하는 포커스 링을 제공한다.
또한, 고정수단은 스텝-슬롯(Step-Slot) 방식으로 구비되어 어퍼 바텀링 및 로워 바텀링 중 어느 하나의 서로 맞닿는 면에 적어도 하나이상의 음각부가 구비되어 슬롯을 이루고, 어퍼 바텀링 및 로워 바텀링 중 다른 하나에는 슬롯에 결합되도록 양각부가 구비된 포커스 링을 제공한다.
또한, 고정수단은 홀-핀(Hole-Pin) 방식으로 구비되어 어퍼 바텀링과 로워 바텀링 중 어느 하나의 서로 맞닿는 면에 적어도 하나 이상의 홀이 구비되고, 어퍼 바텀링 및 로워 바텀링 중 다른 하나에는 홀에 결합가능한 형상의 핀이 구비된 포커스 링을 제공한다.
또한, 고정수단은 홈-키(Home-Key) 방식으로 구비되어, 어퍼 바텀링 및 로워 바텀링 중 어느 하나의 외주면에 적어도 하나 이상의 홈부가 형성되고, 어퍼 바텀링 및 로워 바텀링 중 다른 하나에는 홈부에 결합되어 고정하는 키가 형성되어 서로 결합되는 포커스 링을 제공한다.
또한, 고정수단은 테이퍼-테이퍼(Taper-Taper) 방식으로 구비되어, 어퍼 바텀링과 로워 바텀링이 맞닿는 면의 단면을 경사면과 수평면이 포함되도록 구비하여 연결하는 고정수단을 포함하는 포커스 링을 제공한다.
또한, 포커스 링의 소재가 쿼츠(Quartz)인 것을 특징으로 하는 포커스 링을 제공한다.
또한, 포커스 링의 소재가 SiC(Silicon Carbide) 또는 Al2O3(Aluminum Oxide) 또는 B4C(Boron Carbide)로 이루어진 포커스 링을 제공한다.
또한, 포커스 링의 소재가 Al2O3(Aluminum Oxide)와 SiO2(Silicon Dioxide) 및 MgO(Magnesium oxide)를 함유하는 포커스 링을 제공한다.
본 발명에 따르면 다수의 파츠를 결합하는 방식을 통해 각 파츠의 수명이 달라 교체 주기를 달리하여 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은 다수의 파츠를 공구를 사용하지 않는 방식으로 결합하여 파티클 등의 입자에 의한 오염을 최소화하면서도 밀착성 및 체결성을 증가하고, 체결시 공정 불량률을 줄이는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 다수의 파츠를 생산할 때, 각 파츠 형상의 단순화를 통해 공정을 단순화하여 더욱 효율적인 제조 및 가공을 가능하게 한다.
또한, 본 발명은 바텀링을 분할하여 각 파츠의 원자재 크기가 감소하기 때문에, 원자재 가공 시 손실되는 원자재를 줄일 수 있고, 생산성이 증가하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포커스 링을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포커스 링의 파츠인 링들이 분리된 형상을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 포커스 링의 단면도와 결합부의 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 바텀링의 스텝-스텝(Step-Step) 결합을 통한 고정수단을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 바텀링의 스텝-슬롯(Step-Slot) 결합을 통한 고정수단을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 바텀링의 홀-핀(Hole-Pin) 결합을 통한 고정수단을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 바텀링의 홈-키(Home-Key) 결합을 통한 고정수단을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 바텀링의 테이퍼-테이퍼(Taper-Taper) 결합을 통한 고정수단을 나타내는 도면이다.
본 발명은 경기도청(부처명) 경기도경제과학진흥원(연구관리전문기관)의 글로벌 강소기업 지역자율 프로그램(연구사업명)의 일환으로 "연구과제명: 결합 및 분리가 가능한 반도체 플라즈마 공정용 Quartz Edge Ring 개발(과제고유번호: 제2021-51호, 과제번호: 2021G11, 연구기간: 2021.05.01~2021.11.30)"을 통해 비씨엔씨(주)에 의해 개발된 기술이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한 도면에서 본 발명을 명확하게 개시하기 위해서 본 발명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에서 동일하거나 유사한 부호들은 동일하거나 유사한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포커스 링(10)을 나타내는 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포커스 링(10)의 파츠인 링들이 분리된 형상을 나타낸 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참고하면, 포커스 링(10)은 탑 링(100)(Top Ring), 미들 링(200)(Middle Ring) 및 어퍼 바텀링(310)(Upper Bottom Ring)과 로워 바텀링(320)(Lower Bottom Ring)으로 구분되는 바텀링(300)(Bottom Ring)을 포함하는 파츠들로 구성된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포커스 링(10)의 파츠인 링들이 분리된 형상을 나타낸 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 포커스 링(10)의 단면도와 결합부의 확대도이며, 도 3의 화살표 방향이 플라즈마가 조사되는 방향이다. 도 2 및 도 3을 참고하면, 탑 링(100)은 미들 링(200)과 어퍼 바텀링(310)과 결합되고, 미들 링(200)과 어퍼 바텀링(310)이 플라즈마에 덜 노출되도록 보호하기 위한 구성이다.
탑 링(100)은 미들 링(200), 어퍼 바텀링(310)과 결합되고, 조사되는 플라즈마를 받도록 구비된다. 탑 링(100)은 환형으로 구비되며, 미들 링(200)과 접촉하는 제 1 면과 제 1 면의 반대쪽인 제 2 면으로 구성되고, 제 1 면에는 제 1 결합부가 형성되어 미들 링(200)과 결합된다. 또한, 제 2 면은 플라즈마에 노출되는 방향으로 배치되어 미들 링(200)을 보호하게 된다.
미들 링(200)은 웨이퍼(20)를 거치하는 구성이며, 이를 통해 반도체 식각 공정을 진행할 수 있도록 구비된다.
미들 링(200)은 탑 링(100)과 어퍼 바텀링(310) 사이에 고정되며, 환형으로 구비되고, 탑 링(100)과 접촉하는 면에 탑 링(100)의 제 1 결합부와 서로 맞물려 결합되는 제 2 결합부를 포함한다.
탑 링(100)과 미들 링(200)은 제 1 결합부와 제 2 결합부를 통해 결합하는데, 두 링이 결합 할 수 있는 다양한 형상이 가능하다. 본 발명의 일 실시예에서는 제 1 결합부를 형성하는 제 1 면과 제 2 결합부 면의 중앙부에 링의 둘레를 따라 음각부를 각각 가지는 것을 기준으로 설명하며, 탑 링(100)과 미들 링(200)은 상술한 음각부가 형성되면 외주면 측과 내주면 측에 2개의 양각부를 각각 가지게 된다. 이때, 미들 링(200)의 외주면 측의 양각부가 탑 링(100)의 음각부에 결합되고, 탑 링(100)의 내주면 측의 양각부가 미들 링(200)의 음각부에 결합되어 서로 맞물려 결합되게 되며, 미들 링(200)의 내주면 측의 양각부는 웨이퍼(20)를 거치하여 반도체 식각 공정을 진행할 수 있도록 한다.
이처럼 탑 링(100)과 미들 링(200)은 서로 결합될 수 있도록 단면이 양각부와 음각부를 포함하는 형상으로 구비되고, 탑 링(100)과 미들 링(200)은 미들 링(200)이 플라즈마에 노출되지 않도록 탑 링(100)의 면이 플라즈마에 더 많이 노출되는 쪽으로 결합되게 된다. 이처럼 탑 링(100)과 미들 링(200)이 구성되면, 공구를 사용하지 않고 체결될 수 있도록 구비되어 나사 등이 사용되어 파티클 등으로 인해 오염되는 것을 방지하며, 탑 링(100)이 미들 링(200)을 보호하여 미들 링(200)이 플라즈마를 조사받는 부분을 최소화할 수 있어, 식각 되는 정도를 최소화하여 미들 링(200)의 교체 주기를 늘려서 비용을 절감하는 효과가 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포커스 링(10)의 파츠인 링들이 분리된 형상을 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 포커스 링(10)의 단면도와 결합부의 확대도이고, 도 3의 화살표 방향은 플라즈마가 조사되는 방향을 의미한다. 도 2 및 도 3을 참고하면, 바텀링(300)은 정전척(ESC)을 감싸 포커스 링(10)을 고정하고, 정전척(ESC)을 플라즈마에서 보호하며, 미들 링(200)과 탑 링(100)을 고정하여 미들 링(200)이 웨이퍼(20)를 거치할 수 있도록 하는 구성이다. 또한, 바텀링(300)은 플라즈마에 직접 영향을 받는 부분을 포함하는 어퍼 바텀링(310)과 플라즈마에 직접영향을 받지 않는 나머지 부분을 포함하는 로워 바텀링(320)을 포함한다.
어퍼 바텀링(310)은 탑 링(100) 및 미들 링(200)과 결합하고, 플라즈마를 받는 면에 구성되어 로워 바텀링(320)을 보호하도록 하는 구성이다.
어퍼 바텀링(310)은 탑 링(100)의 제 1 결합부와 결합되는 결합면을 가지고, 결합면에 링의 둘레를 따라 음각부를 형성하여, 결합면에 형성된 음각부는 탑 링(100)의 제 1결합부에 구비된 외주면 측의 양각부와 결합되고, 결합면의 내주면 측에 형성된 돌출부(311)가 탑 링(100)과 결합된 미들 링(200)의 제 2 결합부의 반대쪽 면을 지지하여 미들 링(200)을 고정하게 된다.
로워 바텀링(320)은 어퍼 바텀링(310)과 결합되어 바텀링(300)을 구성하고, ESC를 감싸 플라즈마로부터 보호하는 구성이다.
로워 바텀링(320)은 어퍼 바텀링(310)과 결합되어 바텀링(300)을 구성하며, 어퍼 바텀링(310)이 상단에 구성되어 로워 바텀링(320)을 보호해서 플라즈마에 직접 노출되지 않기 때문에, 로워 바텀링(320)의 교체주기를 길게 할 수 있다.
이와 같이 어퍼 바텀링(310)과 로워 바텀링(320)으로 구분하여 바텀링(300)이 구성됨으로써, 각각의 파츠 크기가 줄어들기 때문에, 바텀링(300)을 제작하기 위해 원자재 가공 시 손실되는 원자재를 줄여 경제성을 개선할 수 있고, 각 부품을 체결할 때 공구의 사용을 최소화하여 공정 불량률을 줄일 수 있으며, 공구, 나사 등을 사용할 때 발생할 수 있는 파티클 등의 입자에 의한 오염을 방지할 수 있고, 직접 플라즈마가 조사되는 부분을 어퍼 바텀링(310)으로 제한하여 로워 바텀링(320)은 교체주기를 길게 할 수 있기 때문에 실제 소모가 많은 파츠만을 교환할 수 있어서 비용을 절감하고 작업효율을 최대화하는 효과가 있다.
도 4 내지 도 8은 고정수단을 통한 바텀링(300)의 결합관계를 확대한 도면이다. 도 4 내지 도 8을 참고하여 고정수단을 통한 어퍼 바텀링(310)과 로워 바텀링(320)의 결합관계를 좀더 상세히 설명하도록 한다. 고정수단은 어퍼 바텀링(310)과 로워 바텀링(320)을 결합하기 위한 수단이다. 어퍼 바텀링(310)과 로워 바텀링(320)을 결합하기 위한 고정수단으로 스텝-스텝(Step-Step), 스텝-슬롯(Step-Slot), 홀-핀(Hole-Pin), 홈-키(Home-Key) 및 테이퍼-테이퍼(Taper-Taper) 방식이 구비될 수 있다.
도 4를 참고하면, 고정수단은 스텝-스텝(Step-Step) 방식으로 구비되어 어퍼 바텀링(310)과 로워 바텀링(320)이 맞닿는 면의 각각의 단면을 계단형이 되도록 구비하여 연결하는 고정수단을 포함할 수 있다. 계단형으로 구비된 단면은 링의 둘레를 따라 계단형의 입체를 구성하게 되고, 어퍼 바텀링(310)의 계단형 입체와 로워 바텀링(320)의 계단형의 입체는 서로 맞물려 결합되는 고정수단으로 구비된다. 이때, 계단은 하나 이상이 될 수 있으며, 본 발명은 계단이 하나인 것을 기준으로 설명한다. 계단이 다수가 될수록 접촉하는 면 각각의 면적은 작아지기 때문에 접촉면적이 더 크도록 하여 잘 고정될 수 있도록 계단이 하나인 것이 바람직하다.
도 5를 참고하면, 고정수단은 스텝-슬롯(Step-Slot) 방식으로 구비되어 어퍼 바텀링(310) 및 로워 바텀링(320)중 어느 하나의 서로 맞닿는 단면에 음각부가 구비되어 슬롯(420)으로 구비되고, 다른 바텀링(300)에는 해당 음각부에 결합되도록 슬롯 결합 양각부(421)를 포함하여 슬롯(420)과 슬롯 결합 양각부(421)가 결합됨으로써 바텀링(300)으로 합쳐질 수 있도록 하는 고정수단을 포함할 수 있다. 이때, 양각부와 음각부의 단면은 삼각형, 오각형 육각형, 반원 등의 다양한 형태가 가능할 수 있지만, 본 발명에서는 가공 시 공정을 단순화할 수 있도록 양각부와 음각부의 단면이 사각형인 것을 기준으로 설명하며, 스텝-스텝(Step-Step) 방식과 마찬가지로 링의 둘레 방향을 따라 형성된 사각형의 음각부와 양각부의 입체가 결합되도록 고정수단이 구비되게 된다. 또한, 플라즈마에 노출되어 더 많은 주기로 교체되는 어퍼 바텀링(310)측에 슬롯(420)을 이루는 음각부가 형성되는 것이 교체될 파츠의 크기를 줄여 비용을 절감할 수 있기 때문에, 본 발명의 실시예에서는 어퍼 바텀링(310)에 슬롯(420)이 구비되는 것을 기준으로 설명한다.
도 6을 참고하면, 고정수단은 홀-핀(Hole-Pin) 방식으로 구비되어, 어퍼 바텀링(310) 및 로워 바텀링(320)중 어느 하나의 서로 맞닿는 면에 적어도 하나 이상의 홀(430)이 구비되고, 어퍼 바텀링(310) 및 로워 바텀링(320)중 다른 하나에 홀(430)에 결합가능한 형상의 핀(431)이 구비된 고정수단을 포함할 수 있다. 홀(430)과 핀(431)은 사각기둥, 원기둥 등의 다양한 입체 형상으로 구비될 수 있고, 본 발명은 원기둥 형태를 기준으로 설명한다. 또한, 홀(430)과 핀(431)은 적어도 하나 이상 구비되지만, 결합 시 유동을 최소화하기 위해서는 적어도 3개 이상의 홀(430)과 핀(431)이 일정한 간격으로 구비되는 것이 바람직하다. 한편, 플라즈마가 조사되는 어퍼 바텀링(310)측에 홀(430)이 형성되어 자주 교체되는 파츠의 크기를 줄이는 것이 비용을 절감할 수 있기 때문에, 본 발명의 실시예에서는 어퍼 바텀링(310)에 홀(430)이 형성되는 것을 기준으로 설명한다.
도 7을 참고하면, 고정수단은 홈-키(Home-Key) 방식으로 구비되어, 어퍼 바텀링(310) 및 로워 바텀링(320)중 어느 하나의 외주면에 적어도 하나 이상의 홈부(440)가 형성되고, 다른 바텀링(300)에는 양각부인 키(441)가 형성되어 서로 결합되어 고정되는 고정수단을 포함할 수 있다. 물론 홈부(440) 및 키(441)가 다양한 형태로 구비될 수 있는 것은 당연하다. 또한, 홈부(440) 및 키(441)는 적어도 하나 이상 형성될 수 있지만, 결합 시 유동을 최소화하기 위해서는 적어도 3개 이상의 홈부(440) 및 키(441)가 일정한 간격으로 구비되는 것이 바람직하다. 한편, 플라즈마가 조사되는 어퍼 바텀링(310)측에 홈부(440)가 형성되어 자주 교체되는 파츠의 크기를 줄이는 것이 비용을 아낄 수 있기 때문에, 본 발명의 실시예에서는 어퍼 바텀링(310)에 홈부(440)가 형성되는 것을 기준으로 설명한다.
도 8을 참고하면, 고정수단은 테이퍼-테이퍼(Taper-Taper) 방식으로 구비되어, 어퍼 바텀링(310)과 로워 바텀링(320)이 맞닿는 면의 각각의 단면을 경사면(450)과 수평면(451)이 포함되도록 구비하여 연결하는 고정수단을 포함할 수 있다. 상세하게, 어퍼 바텀링(310)이 로워 바텀링(320)과 맞닿는 면의 단면이 일부는 경사면(450)으로 구성되고, 나머지는 수평면(451)으로 구성되는 고정수단으로 구비될 수 있으며, 로워 바텀링(320)은 어퍼 바텀링(310)과 결합할 수 있도록 구비된다.
이처럼 고정수단이 구성되면, 공구를 사용하지 않고 간편하게 결합할 수 있고, 나사와 같은 수단을 사용하지 않도록 하기 때문에, 파티클 등의 입자를 통한 오염을 방지하는 효과가 있으며, 단단하게 결합될 수 있도록 도와 밀착성 및 체결성을 증가할 수 있다.
이와 같이 탑 링(100), 미들 링(200) 및 바텀링(300)이 구성될 때, 서로 결합하거나, 정전척(ESC)에 결합할 때, 원활하게 결합되고 간섭이 일어나는 것을 방지하기위해서 결합부의 모서리나, 외부 모서리를 대각선으로 깎아 내거나 라운드 처리할 수 있다. 또한, 플라즈마에 직접 영향을 받아 식각 되는 양이 많은 부분에 표면처리(Polishing)를 하여 제품의 수명을 개선할 수 있고, 교환시에 마찰로 인해 파티클 등의 입자로 인한 오염을 방지하기 위해서도 표면처리를 실시하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 대상인 포커스 링(10)의 소재는 쿼츠(SiO2)로 구성된다. 쿼츠는 초 고순도의 재질적 특성을 가져서 온도 변화에 따른 물리적 성질 변화가 적고 가스 함량이 적어 안정적이고, 뛰어난 전기 절연능력을 가지는 부도체라는 특징이 있기 때문에, 포커스 링(10)의 소재로 적합하며 챔버 내 플라즈마를 정확한 위치에 잘 모이게 하는 효과가 있다.
물론 본 발명의 대상인 포커스 링(10)의 소재는 쿼츠가 아닌 SiC(Silicon Carbide), Al2O3(Aluminum Oxide) 또는 B4C(Boron Carbide)로 구성될 수도 있다. 또한 분해가 가능한 각각의 파츠들이 모두 동일 소재로 구성될 수 있지만, 서로 다른 소재로 구성되는 것 또한 가능하다. 예를 들면, 탑 링(100)은 쿼츠로 미들 링(200)은 SiC로 어퍼 바텀링(310)은 Al2O3, 로워 바텀링(320)은 B4C소재를 사용하는 것과 같이 모두 다른 소재를 사용할 수도 있으며, 2개의 소재를 선택하여 각각의 파츠에 1:3, 2:2의 비율로 분배하여 사용하는 것 또한 가능하다. 즉, 1 내지 4개의 선택된 소재를 다양한 비율로 조합하여 각각의 파츠에 분배하는 방식을 사용할 수 있다.
한편, 상술한 소재 이외에도 Al2O3(Aluminum Oxide)와 SiO2(Silicon Dioxide) 및 MgO(Magnesium Oxide)를 함유하는 소재를 포함하여 상술한 바와 같이 포커스 링(10)을 구성하는 방식도 가능하다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시 예는 예시의 목적으로 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 상기의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서, 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로, 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 포커스 링 20: 웨이퍼
100: 탑 링
200: 미들 링
300: 바텀링 310: 어퍼 바텀링
311: 돌출부 320: 로워 바텀링
400: 고정수단
420: 슬롯 421: 슬롯 결합 양각부
430: 홀 431: 핀
440: 홈부 441: 키
450: 경사면 451: 수평면

Claims (13)

  1. 탑 링(100); 미들 링(200); 및 바텀링(300);을 포함하는 플라즈마 식각 공정에 사용되는 포커스 링(10)에 있어서,
    상기 바텀링(300)은,
    플라즈마에 노출되는 부분을 포함하는 어퍼 바텀링(310); 및 상기 어퍼 바텀링(310)에 의해 플라즈마로부터 보호되는 로워 바텀링(320);을 포함하고,
    상기 탑 링(100)은,
    상기 미들 링(200)과 접촉하는 제 1 면과, 상기 제 1 면의 반대쪽인 제 2 면으로 구성되고,
    상기 탑 링(100)의 상기 제 1 면에는 제 1 결합부가 형성되고,
    상기 미들 링(200)은,
    상기 탑 링(100)과 접촉하는 면에, 상기 탑 링(100)의 상기 제 1 결합부와 서로 맞물려 결합되는 제 2 결합부를 포함하고,
    상기 탑 링(100)의 상기 제 2 면은,
    플라즈마에 노출되는 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하며,
    상기 어퍼 바텀링(310)은,
    상기 탑 링(100)의 제 1 결합부와 결합되는 결합면을 가지고, 상기 결합면에 링의 둘레를 따라 음각부를 형성하여, 상기 결합면에 형성된 음각부는 상기 탑 링(100)의 제 1 결합부에 구비된 외주면 측의 양각부와 결합되고,
    상기 결합면의 내주면 측에, 상기 탑 링(100)과 결합된 상기 미들 링(200)의 제 2 결합부의 반대쪽 면을 지지하여 상기 미들 링(200)을 고정하는 돌출부(311)를 포함하는 것을 특징으로 하는 포커스 링(10).
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 탑 링(100)의 상기 제 1 결합부를 형성하는 제 1 면은 링의 둘레를 따라 중앙부가 음각되고,
    상기 미들 링(200)의 상기 제 2 결합부의 면은 링의 둘레를 따라 중앙부가 음각되어,
    상기 미들 링(200)의 외주면 측의 양각부가 상기 탑 링(100)의 음각부에 결합되는 것을 특징으로 하는 포커스 링(10).
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 어퍼 바텀링(310)과 상기 로워 바텀링(320)이 서로 고정되도록 접촉되는 각각의 면에 고정수단을 포함하는 포커스 링(10).
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 고정수단은,
    스텝-스텝(Step-Step) 방식으로 구비되어, 상기 어퍼 바텀링(310)과 상기 로워 바텀링(320)이 맞닿는 면의 각각의 단면을 계단형이 되도록 구비하여 연결하는 고정수단을 포함하는 포커스 링(10).
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 고정수단은,
    스텝-슬롯(Step-Slot) 방식으로 구비되어, 상기 어퍼 바텀링(310) 및 상기 로워 바텀링(320)중 어느 하나의 서로 맞닿는 면에 음각부가 구비되어 슬롯(420)을 이루고, 상기 어퍼 바텀링(310) 및 상기 로워 바텀링(320)중 다른 하나에는 상기 슬롯(420)에 결합되도록 슬롯 결합 양각부(421)가 구비된 포커스 링(10).
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 고정수단은,
    홀-핀(Hole-Pin) 방식으로 구비되어, 상기 어퍼 바텀링(310) 및 상기 로워 바텀링(320)중 어느 하나의 서로 맞닿는 면에 적어도 하나 이상의 홀(430)이 구비되고, 상기 어퍼 바텀링(310) 및 상기 로워 바텀링(320)중 다른 하나에는 상기 홀(430)에 결합가능한 형상의 핀(431)이 구비된 포커스 링(10).
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 고정수단은,
    홈-키(Home-Key) 방식으로 구비되어, 상기 어퍼 바텀링(310) 및 상기 로워 바텀링(320)중 어느 하나의 외주면에 적어도 하나 이상의 홈부(440)가 형성되고, 상기 어퍼 바텀링(310) 및 상기 로워 바텀링(320)중 다른 하나에는 상기 홈부(440)에 결합되어 고정하는 키(441)가 형성되어 서로 결합되는 포커스 링(10).
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 고정수단은,
    테이퍼-테이퍼(Taper-Taper) 방식으로 구비되어, 상기 어퍼 바텀링(310)과 상기 로워 바텀링(320)이 맞닿는 면의 각각의 단면을 경사면(450)과 수평면(451)이 포함되도록 구비하여 연결하는 고정수단을 포함하는 포커스 링(10).
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 포커스 링(10)의 소재가 쿼츠(Quartz)인 것을 특징으로 하는 포커스 링(10).
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 포커스 링(10)의 소재가 SiC(Silicon Carbide) 또는 Al2O3(Aluminum Oxide) 또는 B4C(Boron Carbide)로 이루어진 포커스 링(10).
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 포커스 링(10)의 소재가 Al2O3(Aluminum Oxide)와 SiO2(Silicon Dioxide) 및 MgO(Magnesium Oxide)를 함유하는 포커스 링(10).


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