KR102572318B1 - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

플라즈마 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102572318B1
KR102572318B1 KR1020210088235A KR20210088235A KR102572318B1 KR 102572318 B1 KR102572318 B1 KR 102572318B1 KR 1020210088235 A KR1020210088235 A KR 1020210088235A KR 20210088235 A KR20210088235 A KR 20210088235A KR 102572318 B1 KR102572318 B1 KR 102572318B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
focus ring
insulating member
plasma
electrostatic chuck
disposed
Prior art date
Application number
KR1020210088235A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20230007643A (ko
Inventor
이승호
이세진
최명석
Original Assignee
(주)아이씨디
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 (주)아이씨디 filed Critical (주)아이씨디
Priority to KR1020210088235A priority Critical patent/KR102572318B1/ko
Publication of KR20230007643A publication Critical patent/KR20230007643A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102572318B1 publication Critical patent/KR102572318B1/ko

Links

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
    • H01J37/32623—Mechanical discharge control means
    • H01J37/32642—Focus rings
    • 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
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H01L21/6833—Details of electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/332—Coating
    • H01J2237/3321—CVD [Chemical Vapor Deposition]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

포커스 링을 분할 배치함으로써, 플라즈마 이상 방전을 방지할 수 있는 플라즈마 처리 장치가 개시된다. 이는 포커스 링을 피처리 기판이 배치되는 제1 포커스 링 및 제1 포커스 링과 분리된 제2 포커스 링으로 분할하되, 분할된 제1 포커스 링을 절연부재와 비접촉되도록 하고, 절연부재 상에는 제2 포커스 링만이 배치되도록 하여 절연부재의 열팽창에 의해 피처리 기판이 정전척 전극으로부터 이동되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 피처리 기판의 이동에 따른 정전척 전극의 이상 방전 및 피처리 기판의 버닝 현상을 방지할 수 있다.

Description

플라즈마 처리 장치{Plasma Processing Device}
본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 포커스 링(Focus Ring)을 분할함으로써, 플라즈마 이상 방전을 방지할 수 있는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치의 제조 분야 등에서는 처리 가스를 플라즈마화하여, 반도체 웨이퍼나 유리 기판 등의 피처리 기판을 소정의 처리, 예를 들면 에칭 처리나 성막 처리 등을 실시하는 플라즈마 처리 장치가 알려져 있다.
일예로, 플라즈마 발생 장치는 플라즈마화 하는 방법에 따라 통상적으로 용량성 플라즈마(CCP: capacitive coupled plasma) 타입과, 유도성 플라즈마(inductive coupled plasma) 타입으로 나눌 수 있다.
용량성 플라즈마 장치는 예컨데, 챔버, 적어도 일부가 챔버 내에 배치되며 접지되는 상부 전극, 챔버 내에서 상부 전극의 하측에 배치되어 원료 가스를 분사하는 가스 분사부, 가스 분사부의 하측에 대향 배치되어 처리대상물을 지지하는 정전척, 상부 전극에 전원을 인가하는 상부 전원 공급부, 하부 전극에 전원을 인가하는 하부 전원 공급부를 포함한다. 이러한 용량성 플라즈마 장치에서 상부 전극 및 하부 전극에 전원을 인가하면, 하부 전극과 상부 전극 사이에 전기장 및 플라즈마가 형성된다. 용량성 플라즈마 장치에서 생성된 플라즈마는 전기장에 의해 이온 에너지가 높은 장점이 있으나, 상기 고 에너지의 이온에 의해 처리대상물 또는 처리대상물 상에 형성된 박막이 손상되는 문제가 발생된다. 그리고 패턴이 미세화 됨에 따라 고 에너지의 이온에 의한 손상의 정도가 크다.
유도성 플라즈마 장치는 예컨데, 챔버, 챔버 내에 배치되어 원료 가스를 분사하는 가스 분사부, 챔버 내에서 가스 분사부와 대향 배치되어 처리대상물을 지지하는 정전척, 챔버 외측에 배치되어 소스 전원이 인가되는 안테나, 안테나에 소스 전원을 인가하는 안테나 소스 전원 공급부 및 정전척에 고주파 바이어스 전원을 인가하는 바이어스전원 공급부를 포함한다. 이러한 유도성 플라즈마 장치에서 정전척에 바이어스 전원을 인가하고, 안테나에 소스 전원이 인가되면, 챔버 내에 플라즈마가 형성된다. 생성된 플라즈마 중 양이온은 처리대상물의 표면에 입사 또는 충돌함으로써, 처리대상물 상에 박막을 형성하거나, 상기 처리대상물 또는 처리대상물 상에 형성된 박막을 식각한다. 유도성 플라즈마 장치에서 형성된 플라즈마는 높은 밀도를 가지고, 낮은 이온 에너지 분포를 형성하여, 처리대상물 또는 박막에 대한 손상이 적은 장점이 있다.
이러한 플라즈마를 이용한 플라즈마 장치는 기판이 안착되어 하부전극으로써 기능하는 지지대부와 상기 하부전극을 플라즈마로부터 보호하기 위해 지지대부 측면에 배치되는 포커스 링(Focus Ring)을 구비한다.
도 1은 종래의 플라즈마 처리 장치를 나타낸 도면이다.
도 2은 종래의 절연부재 열팽창에 따른 포커스 링의 이동을 나타낸 도면이다.
도 3은 종래의 포커스 링 배치를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 종래의 플라즈마 처리 장치는 피처리 기판(1)이 안착되는 정전척 전극(10)과 정전척 전극(10)의 측면을 플라즈마로부터 보호하는 절연부재(20) 및 플라즈마의 균일성을 향상시키고, 플라즈마로부터 정전척 전극(10)을 보호하기 위한 포커스 링(30)을 포함한다. 또한, 종래의 포커스 링(30)은 일체로 되어, 정전척 전극(10)에서 절연부재(20)까지 연장되도록 형성된다.
허나, 플라즈마 방전으로 인해 발생되는 열에 의해 절연부재(20)가 열팽창 현상이 발생되면, 절연부재(20)의 열팽창에 의해 도 2에서와 같이, 포커스 링(30)이 상부 방향, 즉 피처리 기판(1) 방향으로 이동하게 되어 피처리 기판(1)을 들어 올리게 되고, 이에 따라 정전척 전극(10)이 플라즈마에 노출되게 된다. 따라서, 정전척 전극(10) 상부에서 분출되는 냉각 가스가 누출되어, 피처리 기판(1)을 제대로 냉각시키지 못해 피처리 기판(1) 표면에 버닝(Buring) 현상이 발생되거나, 노출된 정전척 전극(10)이 플라즈마 방전에 의해 아킹(Arcing)이 발생되는 문제가 있다.
이러한 절연부재(20)의 열팽창에 의해 피처리 기판(1)이 이동되는 문제를 방지하기 위해, 도 3에서와 같이, 포커스 링(30)이 피처리 기판(1)과 소정거리 이격되도록 배치될 수 있으나, 이는 포커스 링(30)이 이격된 거리만큼 정전척 전극(10)의 측면이 플라즈마에 노출되어 이상 방전이 발생되는 문제가 발생된다.
한국특허공개 10-2011-0077575
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 포커스 링을 분할 배치함으로써 절연부재의 열팽창으로부터 정전척 전극을 보호할 수 있는 플라즈마 처리 장치를 제공하는데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명의 플라즈마 처리 장치는 챔버 몸체, 상기 챔버 몸체에 의해 제공되고, 수용된 피처리 기판의 플라즈마 처리가 이루어지는 처리실, 상기 처리실 내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부, 상기 처리실과 상기 플라즈마 발생부 사이에 배치된 프레임, 상기 처리실 내에 상기 피처리 기판을 지지하는 정전척 전극과 상기 정전척 전극의 측면을 감싸는 절연부재가 배치된 지지대부, 상기 지지대부 측면 상부를 감싸도록 배치된 포커스 링(Focus ring)을 포함하고, 상기 포커스 링은, 상기 정전척 전극 상에 배치되되, 상기 절연부재에 비접촉되는 제1 포커스 링 및 상기 제1 포커스 링과 접촉되되, 상기 절연부재 상에 배치된 제2 포커스 링을 포함할 수 있다.
상기 피처리 기판은 상기 정전척 전극의 전극면 및 상기 제1 포커스 링에 상에 배치될 수 있다.
상기 하부 전극의 외곽 부위는 상기 포커스 링이 안착되도록 제1 외곽 홈을 포함하되, 상기 제1 외곽 홈에는 상기 제1 포커스 링이 안착될 수 있다.
상기 제1 포커스 링의 상부 일측은 상기 제2 포커스 링이 안착되도록 제2 외곽 홈을 포함할 수 있다.
상기 제2 외곽 홈의 바닥면은 상기 절연부재의 상부면과 동일 평면을 가질 수 있다.
상기 제2 포커스 링은 상기 제2 외곽 홈 및 상기 절연부재 상에 안착될 수 있다.
상기 제1 포커스 링의 상부 일측은 상기 제2 포커스 링이 안착되는 경사면을 포함할 수 있다.
상기 제2 포커스 링은 상기 경사면 및 상기 절연부재 상에 안착될 수 있다.
상기 하부 전극의 외곽 부위는 상기 포커스 링이 안착되도록 제1 외곽 홈을 포함하되, 상기 제1 외곽 홈에는 상기 제1 포커스 링 및 상기 제2 포커스 링이 안착될 수 있다.
상기 제1 포커스 링은 상기 절연부재와 비접촉될 수 있다.
상기 제2 포커스 링은 상기 제1 외곽 홈 및 상기 절연부재 상에 안착될 수 있다.
상술한 본 발명에 따르면, 정전척 전극 상에 배치되는 포커스 링과 절연부재 상에 배치되는 포커스 링을 분할 배치함으로써 절연부재의 열팽창에 의해 피처리 기판이 정전척 전극으로부터 이동되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 피처리 기판의 이동에 따른 정전척 전극의 이상 방전 및 피처리 기판의 버팅 현상을 방지할 수 있다.
본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 플라즈마 처리 장치를 나타낸 도면이다.
도 2은 종래의 절연부재 열팽창에 따른 포커스 링의 이동을 나타낸 도면이다.
도 3은 종래의 포커스 링 배치를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 플라즈마 처리 장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 포커스 링을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 포커스 링의 이동을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 포커스 링을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 포커스 링의 이동을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 포커스 링을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 포커스 링의 이동을 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 4는 본 발명의 플라즈마 처리 장치를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 챔버 몸체(1000)는 피처리 기판(101)에 대해 플라즈마 처리 공정을 수행하기 위한 환경을 조성하고 플라즈마가 생성 및 반응되는 공간을 제공한다. 이때, 챔버 몸체(1000)는 사각의 판면 형상을 갖는 피처리 기판(101)에 적합하도록 전체적으로 사각 형상을 가질 수 있다.
챔버 몸체(1000)는 플라즈마 발생부(100), 프레임(200) 및 처리실(300)을 포함할 수 있다.
챔버 몸체(1000)는 프레임(200)에 의해 플라즈마 발생부(100)와 처리실(300)로 구분되며, 플라즈마 발생부(100) 내에는 고주파 안테나(110)가 배치되며, 처리실(300) 내에는 지지대부(310)가 배치된다.
플라즈마 발생부(100)의 고주파 안테나(110)는 제1 고주파전원(120)으로부터 고주파전력을 인가받아 처리실(300)에 플라즈마를 발생시키는 전기장을 유도하는 수단으로, 전체적으로 코일 형태의 구조를 갖으며, 고주파 안테나(110)의 형상, 개수 및 배치는 실시되는 공정에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
한편, 제1 고주파전원(120)으로부터 공급되는 고주파전력은 챔버 몸체(1000)의 상부에 마련된 제1 정합기(130)를 거쳐 플라즈마 발생부(100) 내에 배치된 전력 인입선(140)을 통해 고주파 안테나(110)에 인가된다. 이때, 제1 정합기(130)는 고주파 안테나(110)에 의한 부하 임피던스와 고주파 안테나(110)에 의해 발생되는 플라즈마에 의한 플라즈마 임피던스를 제1 고주파전원(120)의 내부 임피던스와 임피던스 매칭(Impedance matching)시켜 제1 고주파전원(120)으로부터 고주파 안테나(110)로 인가되는 전력의 손실을 최소화시킨다.
제1 고주파전원(120)으로부터 고주파 안테나(110)에 고주파전력이 인가되면 고주파 안테나(110)에서 발생되는 자기장에 의해 유도되는 전기장이 처리 가스와 반응하여 플라즈마를 발생시킨다. 고주파 안테나(110)의 자기장에 의해 유도된 전기장은 자기장에 의해 챔버 몸체(1000) 벽으로 손실되는 전기장을 감소시킬 수 있기 때문에 용량성 플라즈마 처리 장치에서 발생되는 전기장에 비해 고밀도 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
이때, 축전전기장은 초기 플라즈마를 점화(Ignition) 시키기 위한 수단이지만, 스퍼티링(sputtering) 현상에 의해 플라즈마와 고주파 안테나(110) 사이에 배치된 유전체 창(210)을 손상시키고, 플라즈마의 균일도를 떨어뜨리는 등의 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
이러한 부정적인 영향을 방지하기 위해, 고주파 안테나(110)와 유전체 창(210)의 간격을 조절하거나 고주파 안테나(110) 또는 유전체 창(210)의 형상 및 구조를 변경하여 유전체 창(210)에 미치는 축전전기장의 영향을 최소화할 수 있다. 이렇듯 유전체 창(210)에 미치는 축전전기장의 영향을 최소화함으로써 고주파전력에 의한 에너지를 유도성 결합으로 플라즈마에 더 효과적으로 전달하도록 할 수 있다.
프레임(200)은 유전체 창(210)과 동일한 위치에 동일한 형상으로 유전체 창(210) 보다 작은 크기의 개구부(201)가 형성 될 수 있다. 유전체 창(210)은 프레임(200)의 개구부(201) 위치에 배치되고 프레임(200)에 의해 지지되며, 챔버 몸체(1000)의 상부에서 실질적으로 동일한 수평면 상에 구비된다.
유전체 창(210)의 형상은 원, 타원, 삼각, 사각 중 어느 하나의 형상일 수 있으며, 바람직하게는 사각 형상으로 배치될 수 있다. 또한, 유전체 창(210)은 하나 이상의 개수로 분할된 형태를 가질 수 있으며, 4분할, 5분할, 6분할, 8분할, 9분할 및 그 이상으로 분할된 것 중 어느 하나인 형태일 수 있다.
가스공급부(220)는 챔버 몸체(1000)의 상부에서 피처리 기판(101) 방향으로 향하여 가스를 분사하는 분출구(230)를 포함하며, 분출구(230)는 프레임(200)에 형성된 하나 이상의 구멍에 삽입 설치될 수 있다.
플라즈마 처리 장치가 대면적 챔버 몸체(1000)에 적용될 경우, 유전체 창(210) 및 프레임(200)은 다수개의 영역으로 구성될 수 있고, 그에 따라 분출구(230)도 하나 이상 구비될 수 있다.
처리실(300)하부에는 피처리 기판(101)을 지지하도록 배치되는 지지대부(310)가 포함되며, 지지대부(310)는 정전척 전극(320), 베이스 전극(330), 절연부재(340) 및 포커스 링(350)을 포함할 수 있다.
정전척 전극(320)은 피처리 기판(101)을 지지하는 동시에 기판을 고정하며, 기판의 온도를 유지시킨다. 피처리 기판(101)은 정전척 전극(320)의 전극면(321)에 안착되며, 피처리 기판(101)이 안착되는 전극면(321)을 제외한 외곽부는 전극면(321)이 돌출되도록 제1 외곽 홈(301)이 형성된다.
또한, 피처리 기판(101)이 안착되는 전극면(321)은 피처리 기판(101)의 크기보다 작은 크기를 갖도록 형성될 수 있다. 이는 피처리 기판(101)을 전극면(321)에 안착시, 피처리 기판(101)의 슬라이딩 또는 기구적인 미세 오차에 의해 피처리 기판(101)이 틀어져, 전극면(321)이 플라즈마 환경에 노출되는 것을 방지하기 위함이다. 즉, 피처리 기판(101)이 전극면(321)보다 큰 크기를 갖기 때문에 피처리 기판(101)은 전극면(321)에서 후술할 포커스 링(350)까지 연장되도록 배치될 수 있다. 또한, 플라즈마 방전으로 발생하는 열에 의해 포커스 링(350) 또는 절연부재(340)의 열팽창을 감안하여 포커스 링(350)을 피처리 기판(101)과 소정거리 이격되도록 배치될 수 있다.
일반적으로 용량성 플라즈마 처리 장치는 플라즈마 밀도가 상대적으로 낮기 때문에 대면적 기판의 공정 중에도 기판의 온도 유지에 큰 문제가 발생되지 않는다. 하지만 상대적으로 높은 공정 온도를 이용하는 용량성 플라즈마 처리 장치는 높은 온도에 의해 기판이 휘어지게 되며, 이를 방지하기 위해 기판의 전면적을 고정시키기 위한 정전척(Electrostatic Chuck, ESC)을 사용한다. 따라서, 정전척 전극(320) 하부에는 정전척을 발생시키기 위한 HVDC(High Voltage DC)가 인가될 수 있다.
또한, 정전척 전극(320)에는 헬륨가스를 이용하여 피처리 기판(101)의 열전달 효율을 높이고 온도 분포를 향상시킬 수 있는 헬륨 홀(323)이 형성될 수 있다. 헬륨 홀(323)은 피처리 기판(101)을 향하여 헬륨 가스를 분사하며, 온도 분포를 높이기 위해 피처리 기판(101)에 균일하게 분사되도록 형성될 수 있다.
베이스 전극(330)은 정전척 전극(320)의 하부에 배치될 수 있다.
베이스 전극(330)에는 정전척 전극(320)의 온도 분포를 제어하기 위한 냉각제 패턴(331)이 형성될 수 있다. 냉각제 패턴(331)은 냉각제 주입구(332) 및 냉각제 배출구(333)와 연결되어 있으며, 냉각제 주입구(332)를 통해 냉각제가 주입되면 냉각제는 베이스 전극(330)에 형성된 냉각제 패턴(331)을 따라 이동하여 정전척 전극(320)을 냉각시킨 후 냉각제 배출구(333)로 배출된다. 여기서, 냉각제 패턴(331)은 정전척 전극(320)의 온도 분포도를 향상시키기 위해 다양한 패턴으로 형성될 수 있다.
또한, 베이스 전극(330) 하부면에는 일단이 베이스 전극(330) 하부면과 연결되고, 타단이 제2 정합기(360)에 연결되어 제2 고주파전원(370)에 의해 바이어스 고주파전력을 정전척 전극(320)에 전달하는 연결부재(380)가 포함될 수 있다.
절연부재(340)는 정전척 전극(320)과 베이스 전극(330)의 하부 및 측면을 감싸도록 형성될 수 있다. 따라서, 정전척 전극(320)과 베이스 전극(330)의 측면은 절연부재(340)에 의해 처리실(300)에서 발생되는 플라즈마로부터 보호될 수 있다.
포커스 링(350)은 지지대부(310) 상부에 배치될 수 있다. 좀 더 상세하게는, 포커스 링(350)은 정전척 전극(320)의 제1 외곽 홈(301)에서 정전척 전극(320)의 측면에 배치된 절연부재(340)의 상부면까지 배치될 수 있다. 또한, 포커스 링(350)은 정전척 전극(320)의 제1 외곽 홈(301) 상에 배치되되, 전극면(321)의 측면을 모두 감싸도록 배치될 수 있다.
이때, 본 발명에 따른 포커스 링(350)은 정전척 전극(320) 상에 배치되되, 절연부재(340)에 비접촉되는 제1 포커스 링(351) 및 제1 포커스 링(351)과 접촉되되, 절연부재(340) 상에 배치된 제2 포커스 링(352)을 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 포커스 링을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 포커스 링의 이동을 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 포커스 링(350)은 피처리 기판(101)이 안착되는 제1 포커스 링(351) 및 제1 포커스 링(351)과 분할된 제2 포커스 링(352)을 포함할 수 있다.
제1 포커스 링(351)은 정전척 전극(320)의 제1 외곽 홈(301) 내에 배치될 수 있다. 이때, 제1 포커스 링(351)은 절연부재(340)와 비접촉되도록 절연부재(340)와 소정거리 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 제1 포커스 링(351)의 상부 일측에는 제2 포커스 링(352)이 안착되도록 하는 제2 외곽 홈(302)이 형성될 수 있다. 여기서, 제2 외곽 홈(302)의 바닥면은 절연부재(340)의 상부면과 동일 평면을 이룸이 바람직하다.
제2 포커스 링(352)은 제1 포커스 링(351)에 형성된 제2 외곽 홈(302) 및 절연부재(340) 상에 안착될 수 있다. 즉, 제2 포커스 링(352)은 제2 외곽 홈(302)에서 절연부재(340) 상부면까지 연장되도록 배치될 수 있다.
도 5에서와 같이 정전척 전극(320) 상에는 제1 포커스 링(351)만이 배치되고, 절연부재(340) 상에는 제2 포커스 링(352)만이 배치되도록 함으로써, 절연부재(340)가 플라즈마에 의해 발생된 열에 의해 열팽창 현상이 발생된다 하더라도 도 6에서와 같이, 분할된 제2 포커스 링(352)만이 상부 방향으로 이동되도록 할 수 있다. 즉, 피처리 기판(101)의 측면 하부에 배치된 제1 포커스 링(351)은 절연부재(340)와 비접촉되도록 배치되기 때문에, 절연부재(340)의 열팽창에 영향을 받지 않는다. 따라서, 절연부재(340)의 열팽창에 의해 피처리 기판(101)이 정전척 전극(320)으로부터 들어 올려져 정전척 전극(320) 상부면이 플라즈마에 노출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제1 실시예에 따른 포커스 링(350)은 제1 포커스 링(351)에 제2 외곽 홈(302)을 형성하여, 제2 포커스 링(352)을 제2 외곽 홈(302)에서부터 절연부재(340) 상부면까지 연장되도록 배치함으로써 정전척 전극(320)의 측면과 절연부재(340)의 측면 사이가 플라즈마에 노출되어 정전척 전극(320) 측면에서 이상 방전이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
더욱이, 제2 외곽 홈(302)의 바닥면과 절연부재(340)의 상부면이 동일 평면이 되도록 형성함으로써 제1 포커스 링(351) 및 절연부재(340)에 안착되는 제2 포커스 링(352)의 두께를 감소시킬 수 있다. 따라서, 포커스 링(350)을 제조하기 위한 제조비용을 절감할 수 있으며, 감소된 두께에 의해 제2 포커스 링(352)에 축적되는 열을 감소시킬 수 있는 효과를 가질 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 포커스 링을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 포커스 링의 이동을 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 포커스 링(350)은 제1 포커스 링(351)과 제2 포커스 링(352)이 접촉되는 부위를 제외하고는 제1 실시예에 따른 포커스 링(350)과 동일한 구성 및 배치를 가질 수 있다.
일예로, 정전척 전극(320)의 제1 외곽 홈(301) 내에는 분할된 제1 포커스 링(351)만이 배치될 수 있으며, 제1 포커스 링(351)은 절연부재(340)와 비접촉되도록 절연부재(340)와 소정거리 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 절연부재(340) 상부면에는 제1 포커스 링(351)에서부터 절연부재(340) 상부면까지 연장된 제2 포커스 링(352)이 배치될 수 있다.
다만, 제1 포커스 링(351) 상부 일측에는 제2 포커스 링(352)이 제1 포커스 링(351) 상에 경사지게 안착되도록 경사면(303)이 형성될 수 있다. 즉, 제1 포커스 링(351)의 경사면(303)과 접하는 제2 포커스 링(352)의 일측에도 경사면(303)과 대응되는 경사면을 형성함으로써, 제2 포커스 링(352)은 제1 포커스 링(351) 상에 경사지게 안착될 수 있다.
제2 포커스 링(352)을 제1 포커스 링(351) 상에 경사지게 안착되도록 함으로써, 제2 포커스 링(352)의 이동시 제1 포커스 링(351)과의 간섭을 최소화할 수 있다.
일예로, 절연부재(340)의 열팽창에 의해 제2 포커스 링(352)이 상부 방향으로 이동되더라도 도 6에서와 같이, 제2 포커스 링(352)의 이동시 제1 포커스 링(351)과의 간섭을 최소화 할 수 있다. 즉, 제2 포커스 링(352)이 상부 방향으로 이동될 때, 제1 포커스 링(351)과의 간섭을 최소화할 수 있기 때문에 제2 포커스 링(352)의 이동에 의해 제1 포커스 링(351)의 배치가 틀어지는 것을 방지할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 포커스 링을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 포커스 링의 이동을 나타낸 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 포커스 링(350)은 제1 포커스 링(351) 및 제2 포커스 링(352)이 분할되어 배치되되, 정전척 전극(320)의 제1 외곽 홈(301) 상에 제1 포커스 링(351) 및 제2 포커스 링(352)이 배치될 수 있다.
일예로, 제1 포커스 링(351)은 제1 외곽 홈(301)의 크기보다 작게 형성되어, 제1 외곽 홈(301) 내측에 배치되고, 제2 포커스 링(352)은 제1 외곽 홈(301)에서부터 절연부재(340)까지 연장되도록 배치될 수 있다. 즉, 제1 포커스 링(351)은 피처리 기판(101)의 측면 하부에 배치되되, 절연부재(340)와는 비접촉되도록 배치되고, 제2 포커스 링(352)은 정전척 전극(320) 및 절연부재(340) 상에 배치되되, 피처리 기판(101)과 이격되도록 배치될 수 있다.
일예로, 제1 포커스 링과 제2 포커스 링은 단면이 모두 사각형태를 가질 수 있다. 따라서, 포커스 링(350)을 제1 포커스 링(351)과 제2 포커스 링(352)으로 분할하더라도, 분할된 포커스 링의 형태를 단순화할 수 있기 때문에 포커스 링(350)의 제조가 간단하고 제조 시간을 단축시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 포커스 링(350)을 제1 포커스 링(351) 및 제2 포커스 링(352)으로 분할하되, 분할된 제1 포커스 링(351)을 절연부재(340)와 비접촉되도록 하고, 절연부재(340) 상에는 제2 포커스 링(352)만이 배치되도록 하여 절연부재(340)의 열팽창에 의해 피처리 기판(101)이 정전척 전극(320)으로부터 이동되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 피처리 기판(101)의 이동에 따른 정전척 전극(320)의 이상 방전 및 피처리 기판(101)의 버닝 현상을 방지할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
1000 : 챔버 몸체 100 : 플라즈마 발생부
110 : 고주파 안테나 200 : 프레임
210 : 유전체 창 220 : 가스공급부
230 : 분출구 300 : 처리실
301 : 제1 외곽 홈 302 : 제2 외곽 홈
303 : 경사면 310 : 지지대부
320 : 정전척 전극 321 : 전극면
330 : 베이스 전극부 340 : 절연부재
350 : 포커스 링 351 : 제1 포커스 링
352 : 제2 포커스 링

Claims (11)

  1. 챔버 몸체;
    상기 챔버 몸체에 의해 제공되고, 수용된 피처리 기판의 플라즈마 처리가 이루어지는 처리실;
    상기 처리실 내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부;
    상기 처리실과 상기 플라즈마 발생부 사이에 배치된 프레임;
    상기 처리실 내에 상기 피처리 기판을 지지하는 정전척 전극과 상기 정전척 전극의 측면을 감싸는 절연부재가 배치된 지지대부; 및
    상기 지지대부 측면 상부를 감싸도록 배치된 포커스 링(Focus ring)을 포함하고,
    상기 포커스 링은,
    상기 정전척 전극 상에 배치되고, 상기 절연부재에 비접촉되는 제1 포커스 링; 및 상기 제1 포커스 링과 접촉되고, 상기 절연부재 상에 배치된 제2 포커스 링을 포함하며,
    상기 제1 포커스 링의 상부면과 상기 제2 포커스 링의 상부면은 동일 평면 상에 배치되되, 상기 피처리 기판보다 낮은 높이를 갖는 것인 플라즈마 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피처리 기판은 상기 정전척 전극의 전극면 및 상기 제1 포커스 링에 상에 배치되는 것인 플라즈마 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 정전척 전극의 외곽 부위는 상기 포커스 링이 안착되도록 제1 외곽 홈을 포함하되,
    상기 제1 외곽 홈에는 상기 제1 포커스 링이 안착되는 것인 플라즈마 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 포커스 링의 상부 일측은 상기 제2 포커스 링이 안착되도록 제2 외곽 홈을 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 외곽 홈의 바닥면은 상기 절연부재의 상부면과 동일 평면을 갖는 것인 플라즈마 처리 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 포커스 링은 상기 제2 외곽 홈 및 상기 절연부재 상에 안착되는 것인 플라즈마 처리 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제1 포커스 링의 상부 일측은 상기 제2 포커스 링이 안착되는 경사면을 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 포커스 링은 상기 경사면 및 상기 절연부재 상에 안착되는 것인 플라즈마 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 정전척 전극의 외곽 부위는 상기 포커스 링이 안착되도록 제1 외곽 홈을 포함하되,
    상기 제1 외곽 홈에는 상기 제1 포커스 링 및 상기 제2 포커스 링이 안착되는 것인 플라즈마 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 포커스 링은 상기 절연부재와 비접촉되는 것인 플라즈마 처리 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2 포커스 링은 상기 제1 외곽 홈 및 상기 절연부재 상에 안착되는 것인 플라즈마 처리 장치.
KR1020210088235A 2021-07-06 2021-07-06 플라즈마 처리 장치 KR102572318B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210088235A KR102572318B1 (ko) 2021-07-06 2021-07-06 플라즈마 처리 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210088235A KR102572318B1 (ko) 2021-07-06 2021-07-06 플라즈마 처리 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230007643A KR20230007643A (ko) 2023-01-13
KR102572318B1 true KR102572318B1 (ko) 2023-08-29

Family

ID=84900173

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210088235A KR102572318B1 (ko) 2021-07-06 2021-07-06 플라즈마 처리 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102572318B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101676875B1 (ko) * 2009-03-27 2016-11-29 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리 장치
JP2019208025A (ja) * 2018-05-28 2019-12-05 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 端部均一性制御のための可調整チューニングリングを有するプロセスキット

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101174816B1 (ko) 2009-12-30 2012-08-17 주식회사 탑 엔지니어링 플라즈마 처리 장치의 포커스 링 및 이를 구비한 플라즈마 처리 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101676875B1 (ko) * 2009-03-27 2016-11-29 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리 장치
JP2019208025A (ja) * 2018-05-28 2019-12-05 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 端部均一性制御のための可調整チューニングリングを有するプロセスキット

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230007643A (ko) 2023-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100600898B1 (ko) 플라즈마 공정 챔버 내의 초점 링 조립체
US10595365B2 (en) Chamber lid heater ring assembly
JP5179627B2 (ja) プラズマ処理チャンバ用の可動接地リング
US8607731B2 (en) Cathode with inner and outer electrodes at different heights
US11195704B2 (en) Pedestal assembly for plasma processing apparatus
US7837825B2 (en) Confined plasma with adjustable electrode area ratio
JP3171623U (ja) プラズマ処理チャンバの可動基板支持アセンブリ用の消耗絶縁リング
KR102111504B1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR102053792B1 (ko) 플라즈마 처리 장치
KR102093559B1 (ko) 플라즈마 처리장치
KR20180052535A (ko) 플라즈마 처리장치
KR101232198B1 (ko) 플라스마 발생 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 방법
KR102572318B1 (ko) 플라즈마 처리 장치
KR20140073687A (ko) 기판 지지 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치
KR102358480B1 (ko) 대면적 건식 식각처리 장치
KR101097386B1 (ko) 원격 플라즈마 발생기를 지지하는 거치대
KR102484268B1 (ko) 플라즈마 처리 장치
KR102299194B1 (ko) 하이브리드 플라즈마 처리 장치
KR101277503B1 (ko) 플라즈마 처리장치 및 플라즈마 처리방법
US11488852B2 (en) Methods and apparatus for reducing high voltage arcing in semiconductor process chambers
KR102171460B1 (ko) 윈도우 히팅 시스템을 갖는 기판 처리 장치
CN113725059A (zh) 一种下电极组件，其安装方法及等离子体处理装置
JP7329131B2 (ja) プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
KR101339699B1 (ko) 플라즈마 식각 장치
KR20240054905A (ko) 건식 식각 처리장치

Legal Events

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