KR102615786B1 - 상부 전극, 이를 포함하는 반도체 소자 제조 장치 및 반도체 소자의 제조 방법 - Google Patents
상부 전극, 이를 포함하는 반도체 소자 제조 장치 및 반도체 소자의 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
실시예는 평평한 상면; 및 상기 상면에 대향하는 하면을 포함하고, 상기 상면으로부터 상기 하면까지의 두께를 포함하는 상부 전극을 제공하고, 상기 하면은, 상기 하면의 중심 영역에 대응되고, -0.385 내지 0의 범위 내에서, 상기 하면의 중심으로부터 외곽으로 갈수록 점점 감소되는 제 1 두께 변화율을 가지는 제 1 프로파일; 상기 제 1 프로파일을 둘러싸고, -0.37 내지 -0.39의 제 2 두께 변화율을 가지는 제 2 프로파일; 상기 제 2 프로파일을 둘러싸고, -0.385 내지 0의 범위 내에서, 상기 하면의 중심으로부터 상기 외곽으로 갈수록 점점 더 커지는 제 3 두께 변화율을 가지는 제 3 프로파일; 상기 제 3 프로파일을 둘러싸고, 0 내지 0.105의 범위 내에서, 상기 하면의 중심으로부터 상기 외곽으로 갈수록 점점 더 커지는 제 4 두께 변화율을 가지는 제 4 프로파일; 상기 제 4 프로파일을 둘러싸고, 0.1 내지 0.11의 제 5 두께 변화율을 가지는 제 5 프로파일; 및 상기 제 5 프로파일을 둘러싸고, -0.003 내지 0.003의 제 7 두께 변화율을 가지는 제 7 프로파일을 포함한다.
Description
실시예는 상부 전극, 이를 포함하는 반도체 소자 제조 장치 및 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 에칭용 샤워헤드는 반도체 제조 챔버에서 실리콘웨이퍼로 플라즈마 상태의 가스를 분사하여 웨이퍼를 식각하는데 사용되는 장비이다.
상기 샤워헤드는 다수의 가스분사용 홀을 구비하며, 가스분사용 홀을 통해 플라즈마 상태의 가스를 통과시킨다.
웨이퍼를 정밀하게 식각하기 위해, 샤워헤드의 홀은 정밀하게 생성되어야 한다.
이를 위해, 선행문헌 1(대한민국 등록특허 제10-0299975호) 및 선행문헌 2(대한민국 등록특허 10-0935418호)과 같이 복수 개의 팁들이 돌출 형성된 드릴링 플레이트에 연마제와 실리콘 재질의 원판을 대향시키고, 드릴링 플레이트 및 원판에 연마제를 공급하는 동시에 드링링 플레이트에 초음파를 인가하여 원판을 천공하였다.
선행문헌 1 및 선행문헌 2는 두꺼운 샤워헤드 가공 시 드릴링 플레이트에 삽입된 핀의 길이가 길어지게 된다. 이는 초음파 생성 시 핀이 진동하게 되어 샤워헤드의 홀이 균일하게 형성되지 않는 문제점을 유발한다.
특히, 규소(Si)와 탄소(C)가 1:1로 결합되어 있는 탄화규소(Silicon Carbide: Sic))의 경우 강한 공유결합 물질로 다른 세라믹 재료에 비하여 열전도율이 높고, 내마모성, 고온강도 및 내화학성이 우수하기 때문에 기계적 물성 면에서 취약하거나 필수적인 분야에서 이를 보강, 보완 또는 대체할 수 있도록 폭넓게 응용되고 있으며, 특히 모스 경도가 9.2로 다이아몬드 다음으로 높아 내구성이 뛰어나 반도체 부품 분야에서도 널리 사용되고 있다.
실시예는 균일한 플라즈마가 전체적으로 균일하게 형성되고, 잔유 부산물을 억제하고, 디펙의 발생을 방지할 수 있는 상부 전극, 이를 포함하는 반도체 소자 제조 장치 및 반도체 소자의 제조 방법을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 상부 전극은 평평한 상면; 및 상기 상면에 대향하는 하면을 포함하고, 상기 상면으로부터 상기 하면까지의 두께를 포함하고, 상기 하면은, 상기 하면의 중심 영역에 대응되고, -0.385 내지 0의 범위 내에서, 상기 하면의 중심으로부터 외곽으로 갈수록 점점 감소되는 제 1 두께 변화율을 가지는 제 1 프로파일; 상기 제 1 프로파일을 둘러싸고, -0.37 내지 -0.39의 제 2 두께 변화율을 가지는 제 2 프로파일; 상기 제 2 프로파일을 둘러싸고, -0.385 내지 0의 범위 내에서, 상기 하면의 중심으로부터 상기 외곽으로 갈수록 점점 더 커지는 제 3 두께 변화율을 가지는 제 3 프로파일; 상기 제 3 프로파일을 둘러싸고, 0 내지 0.105의 범위 내에서, 상기 하면의 중심으로부터 상기 외곽으로 갈수록 점점 더 커지는 제 4 두께 변화율을 가지는 제 4 프로파일; 상기 제 4 프로파일을 둘러싸고, 0.1 내지 0.11의 제 5 두께 변화율을 가지는 제 5 프로파일; 및 상기 제 5 프로파일을 둘러싸고, -0.003 내지 0.003의 제 7 두께 변화율을 가지는 제 7 프로파일을 포함하고, 상기 제 1 두께 변화율, 상기 제 2 두께 변화율, 상기 제 3 두께 변화율, 상기 제 4 두께 변화율, 상기 제 5 두께 변화율 및 상기 제 7 두께 변화율은 상기 하면의 중심으로부터 상기 상면과 평행한 수평 방향을 따라서 두께의 변화를 반경의 변화로 나눈 값이다.
일 실시예에 따른 상부 전극에 있어서, 상기 제 1 프로파일은 상기 상면의 중심으로부터 상기 수평 방향으로 제 1 반경까지이고, 상기 제 2 프로파일은 상기 1 반경으로부터 상기 수평 방향으로 제 2 반경까지이고, 상기 제 3 프로파일은 상기 제 2 반경으로부터 상기 수평 방향으로 제 3 반경까지이고, 상기 제 4 프로파일은 상기 제 3 반경으로부터 상기 수평 방향으로 제 4 반경까지이고, 상기 제 5 프로파일은 상기 제 4 반경으로부터 제 5 반경까지일 수 있다.
일 실시예에 따른 상부 전극에 있어서, 상기 제 1 반경은 3㎜ 내지 5㎜ 중 하나이고, 상기 제 2 반경은 8㎜ 내지 10㎜ 중 하나이고, 상기 제 3 반경은 75㎜ 내지 85㎜ 중 하나이고, 상기 제 4 반경은 108㎜ 내지 114㎜ 중 하나이고, 상기 제 5 반경은 138㎜ 내지 141㎜ 중 하나일 수 있다.
일 실시예에 따른 상부 전극에 있어서, 상기 제 2 프로파일에서, 상기 제 2 두께 변화율의 편차는 0.03 미만일 수 있다.
일 실시예에 따른 상부 전극에 있어서, 상기 제 4 프로파일에서, 상기 제 4 두께 변화율의 편차는 0.03 미만일 수 있다.
일 실시예에 따른 상부 전극에 있어서, 상기 제 7 프로파일에서, 상기 제 7 두께 변화율의 편차는 0.003 미만일 수 있다.
일 실시예에 따른 상부 전극에 있어서, 상기 중심에서의 제 1 두께 변화율은 -0.003 내지 0.003이고, 상기 제 1 반경에서 제 1 두께 변화율은 -0.37 내지 -0.39일 수 있다.
일 실시예에 따른 상부 전극에 있어서, 상기 제 2 반경에서의 제 3 두께 변화율은 -0.37 내지 -0.39이고, 상기 제 3 반경에서의 제 3 두께 변화율은 -0.003 내지 0.003일 수 있다.
일 실시예에 따른 상부 전극에 있어서, 상기 제 3 반경에서의 제 4 두께 변화율은 -0.003 내지 0.003이고, 상기 제 4 반경에서의 제 4 두께 변화율은 0.1 내지 0.11일 수 있다.
일 실시예에 따른 상부 전극은 실리콘 단결정을 포함하고, 상기 하면의 중심에서의 두께가 22㎜ 내지 25㎜이고, 상기 제 3 프로파일 및 상기 제 4 프로파일이 만나는 영역에서의 두께가 9㎜ 내지 12㎜이고, 상기 제 7 프로파일에서의 두께가 11㎜ 내지 16㎜일 수 있다.
일 실시예에 따른 상부 전극에 있어서, 상기 하면은, 상기 제 5 프로파일 및 상기 제 7 프로파일 사이에 배치되는 제 6 프로파일을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 상부 전극에 있어서, 상기 제 6 프로파일은 0 내지 0.11의 범위에서, 상기 중심에서 상기 외곽으로 갈수록 점점 더 작아지는 제 6 두께 변화율을 가지질 수 있다.
일 실시예에 따른 상부 전극은 실리콘 단결정을 포함하고, 상기 제 1 프로파일, 상기 제 2 프로파일, 상기 제 3 프로파일, 상기 제 4 프로파일, 상기 제 5 프로파일, 상기 제 6 프로파일 및 상기 제 7 프로파일은 일체로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따른 상부 전극에 있어서, 상기 제 1 프로파일의 폭, 상기 제 2 프로파일의 폭 및 상기 제 3 프로파일의 폭의 합 및 상기 제 1 프로파일의 폭, 상기 제 2 프로파일의 폭 및 상기 제 3 프로파일의 폭의 합의 비율은 51:49 내지 59:41일 수 있다.
실시예에 따른 반도체 소자 제조 장치는 반도체 기판 상에 배치되고, 플라즈마를 형성하는 상부 전극; 상기 반도체 기판을 지지하고, 상기 반도체 기판 아래에 배치되는 정전 척; 및 상기 반도체 기판의 주위를 둘러싸고, 상기 정전 척에 장착되는 포커스 링을 포함하고, 상기 상부 전극은 평평한 상면 및 상기 상면에 대향하는 하면을 포함하고, 상기 상면으로부터 상기 하면까지의 두께를 포함하고, 상기 하면은, 상기 하면의 중심 영역에 대응되고, -0.385 내지 0의 범위 내에서, 상기 하면의 중심으로부터 외곽으로 갈수록 점점 감소되는 제 1 두께 변화율을 가지는 제 1 프로파일; 상기 제 1 프로파일을 둘러싸고, -0.37 내지 -0.39의 제 2 두께 변화율을 가지는 제 2 프로파일; 상기 제 2 프로파일을 둘러싸고, -0.385 내지 0의 범위 내에서, 상기 하면의 중심으로부터 상기 외곽으로 갈수록 점점 더 커지는 제 3 두께 변화율을 가지는 제 3 프로파일; 상기 제 3 프로파일을 둘러싸고, 0 내지 0.105의 범위 내에서, 상기 하면의 중심으로부터 상기 외곽으로 갈수록 점점 더 커지는 제 4 두께 변화율을 가지는 제 4 프로파일; 상기 제 4 프로파일을 둘러싸고, 0.1 내지 0.11의 제 5 두께 변화율을 가지는 제 5 프로파일; 및 상기 제 5 프로파일을 둘러싸고, -0.003 내지 0.003의 제 7 두께 변화율을 가지는 제 7 프로파일을 포함하고, 상기 제 1 두께 변화율, 상기 제 2 두께 변화율, 상기 제 3 두께 변화율, 상기 제 4 두께 변화율, 상기 제 5 두께 변화율 및 상기 제 7 두께 변화율은 상기 하면의 중심으로부터 상기 상면과 평행한 수평 방향을 따라서 두께의 변화를 반경의 변화로 나눈 값일 수 있다.
실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법은 반도체 소자 제조 장치에 반도체 기판을 배치하는 단계; 및 상기 반도체 기판을 처리하는 단계;를 포함하고, 상기 반도체 소자 제조 장치는 상기 반도체 기판 상에 배치되고, 플라즈마를 형성하는 상부 전극; 상기 반도체 기판을 지지하고, 상기 반도체 기판 아래에 배치되는 정전 척; 및 상기 반도체 기판의 주위를 둘러싸고, 상기 정전 척에 장착되는 포커스 링을 포함하고, 상기 상부 전극은 평평한 상면 및 상기 상면에 대향하는 하면을 포함하고, 상기 상면으로부터 상기 하면까지의 두께를 포함하고, 상기 하면은, 상기 하면의 중심 영역에 대응되고, -0.385 내지 0의 범위 내에서, 상기 하면의 중심으로부터 외곽으로 갈수록 점점 감소되는 제 1 두께 변화율을 가지는 제 1 프로파일; 상기 제 1 프로파일을 둘러싸고, -0.37 내지 -0.39의 제 2 두께 변화율을 가지는 제 2 프로파일; 상기 제 2 프로파일을 둘러싸고, -0.385 내지 0의 범위 내에서, 상기 하면의 중심으로부터 상기 외곽으로 갈수록 점점 더 커지는 제 3 두께 변화율을 가지는 제 3 프로파일; 상기 제 3 프로파일을 둘러싸고, 0 내지 0.105의 범위 내에서, 상기 하면의 중심으로부터 상기 외곽으로 갈수록 점점 더 커지는 제 4 두께 변화율을 가지는 제 4 프로파일; 상기 제 4 프로파일을 둘러싸고, 0.1 내지 0.11의 제 5 두께 변화율을 가지는 제 5 프로파일; 및 상기 제 5 프로파일을 둘러싸고, -0.003 내지 0.003의 제 7 두께 변화율을 가지는 제 7 프로파일을 포함하고, 상기 제 1 두께 변화율, 상기 제 2 두께 변화율, 상기 제 3 두께 변화율, 상기 제 4 두께 변화율, 상기 제 5 두께 변화율 및 상기 제 7 두께 변화율은 상기 하면의 중심으로부터 상기 상면과 평행한 수평 방향을 따라서 두께의 변화를 반경의 변화로 나눈 값일 수 있다.
실시예는 상기 상부 전극이 장착될 수 있는 반도체 소자 제조 장치를 제공할 수 있다.
실시예에 따른 상부 전극은 반경에 따라서 변하는 두께를 가질 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 상부 전극의 하면은 제 1 두께 변화율을 가지는 제 1 프로파일, 제 2 두께 변화율을 가지는 제 2 프로파일, 제 3 두께 변화율을 가지는 제 3 프로파일, 제 4 두께 변화율을 가지는 제 4 프로파일, 제 5 두께 변화율을 가지는 제 5 프로파일 및 제 7 두께 변화율을 가지는 제 7 프로파일을 포함한다.
상기 제 1 두께 변화율은 -0.385 내지 0의 범위 내에서, 상기 하면의 중심으로부터 외곽으로 갈수록 점점 감소되고, 상기 제 2 두께 변화율은 -0.37 내지 -0.39이고, 상기 제 3 프로파일은 -0.385 내지 0의 범위 내에서, 상기 하면의 중심으로부터 상기 외곽으로 갈수록 점점 더 커지고, 상기 제 4 두께 변화율은 0 내지 0.105의 범위 내에서, 상기 하면의 중심으로부터 상기 외곽으로 갈수록 점점 더 커지고, 상기 제 5 두께 변화율은 0.1 내지 0.11이고, 상기 제 7 두께 변화율은 -0.003 내지 0.003이다.
이에 따라서, 실시예에 따른 상부 전극은 중심 부분으로부터 외곽으로 갈 수록 적절하게 두께가 얇아지다가 다시 두꺼워지는 특징을 가질 수 있다. 즉, 실시예에 따른 상부 전극의 하면은 중심 부분에서, 아래로 볼록한 형상을 가지면서, 적절하게 얇아지다가 두꺼워지는 프로파일을 가질 수 있다. 또한, 실시예에 따른 상부 전극은 중심 부근에서 두께가 급격하게 변하는 특징을 가질 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 상부 전극은 중앙 부분 및 외곽 부분으로 플라즈마를 보강하여, 플라즈마의 직진성을 향상시킬 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 상부 전극은 전체적으로 균일한 플라즈마를 생성할 수 있다.
특히, 상기 상부 전극의 직경이 커질수록, 상기 상부 전극의 중앙 부분 및 외곽 부분에서 플라즈마 밀도가 감소될 수 있다. 이때, 상기 상부 전극은 상기와 같은 두께 변화율을 가지는 프로파일들을 포함하기 때문에, 전체적으로 균일한 플라즈마를 구현할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 상부 전극은 전체적으로 균일한 플라즈마를 구현하므로, 잔유 공정 부산물의 발생을 억제할 수 있다. 즉, 실시예에 따른 상부 전극은 상기 잔유 공정 부산물의 흡착을 방지할 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 상부 전극은 반도체 소자를 제조하기 위한 공정에서, 스크래치 또는 채터마크 등과 같은 디펙을 방지할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 상부 전극은 상기 반도체 소자를 제조하기 위한 공정에서, 특정 부분으로 플라즈마가 집중되는 현상을 억제하므로, 특정 부위가 식각되는 현상을 방지할 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 상부 전극은 플라즈마 생성 영역에서의 플라즈마에 의한 과도한 마모를 억제할 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 상부 전극을 포함하는 반도체 소자 제조 장치는 향상된 내구성을 가질 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 상부 전극을 도시한 시시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 상부 전극의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 상부 전극의 일 단면을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 포커스링을 도시한 사시도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 포커스링의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장치를 도시한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 플라즈마 영역 한정 조립체를 도시한 단면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 상부 전극의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 상부 전극의 일 단면을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 포커스링을 도시한 사시도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 포커스링의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장치를 도시한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 플라즈마 영역 한정 조립체를 도시한 단면도이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 부, 면, 층 또는 기판 등이 각 부, 면, 층 또는 기판 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
실시예에 따른 상부 전극은 반도체 소자를 제조하기 위한 제조 장치에 사용되는 부품일 수 있다. 즉, 상기 상부 전극은 상기 반도체 소자 제조 장치의 일부를 구성하는 부품일 수 있다.
상기 상부 전극은 반도체 소자를 제조하기 위한 플라즈마 처리 장치에 사용되는 부품일 수 있다. 상기 상부 전극은 반도체 기판을 선택적으로 에칭하기 위한 플라즈마 에칭 장치에 사용되는 부품일 수 있다.
상기 상부 전극은 플라즈마를 분사하기 위한 상부 전극 어셈블리의 일부를 구성하는 부품일 수 있다.
또한, 상기 상부 전극은 웨이퍼를 수용하고, 플라즈마 영역을 한정하는 어셈블리의 일부를 구성하는 부품일 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 상부 전극을 도시한 시시도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 상부 전극의 일 단면을 도시한 단면도이다. 도 3은 일 실시예에 따른 상부 전극의 일 단면을 확대하여 도시한 단면도이다. 도 4는 일 실시예에 따른 포커스링을 도시한 사시도이다. 도 5는 일 실시예에 따른 포커스링의 일 단면을 도시한 단면도이다. 도 6은 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장치를 도시한 도면이다. 도 7은 일 실시예에 따른 플라즈마 영역 한정 조립체를 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 상부 전극(220)은 원형 플레이트 형상을 가질 수 있다. 실시예에 따른 상부 전극(220)은 반경 방향으로 점차적으로 두께가 변하는 형상을 가질 수 있다.
상기 상부 전극(220)은 제 1 상면(221), 제 1 하면(222) 및 제 1 측면(223)을 포함한다.
상기 제 1 상면(221) 및 상기 제 1 하면(222)은 서로 대향된다.
상기 제 1 상면(221)은 플라즈마를 형성하기 위한 기체가 유입되는 영역에 위치될 수 있다. 상기 제 1 상면(221)은 전체적으로 평평할 수 있다. 상기 제 1 상면(221)은 단차 또는 굴곡을 실질적으로 포함하지 않을 수 있다.
상기 제 1 하면(222)은 상기 플라즈마 영역(114)에 위치될 수 있다. 상기 제 1 하면(222)은 굴곡을 포함할 수 있다. 상기 제 1 하면(222)은 반경 방향으로 굴곡을 가질 수 있다. 상기 제 1 하면(222)의 일부는 굴곡지고, 일부는 평평할 수 있다.
상기 제 1 측면(223)은 상기 제 1 상면(221)으로부터 상기 제 1 하면(222)으로 연장된다. 상기 제 1 측면(223)은 상기 상부 전극(220)의 외주면일 수 있다.
상기 상부 전극(220)은 다수 개의 관통홀들(226)을 포함한다. 상기 관통홀(226)은 상기 제 1 상면(221)으로부터 상기 제 1 하면(222)으로 연장된다. 상기 관통홀(226)을 통하여, 상기 제 1 상면(221)으로부터 상기 상부 전극(220)의 아래로 플라즈마가 분사될 수 있다.
상기 관통홀(226)의 직경은 약 0.3㎜ 내지 약 1㎜일 수 있다.
상기 제 1 측면(223)에 단차가 형성될 수 있다. 즉, 상기 제 1 측면(223)의 일부 및 상기 제 1 측면(223)의 다른 일부가 서로 다른 평면에 배치될 수 있다. 이에 따라서, 상기 상부 전극(220)은 상기 제 1 측면(223)에 단차부(225)를 포함할 수 있다.
상기 단차부(225)는 상기 반도체 소자의 제조 장치에 사용되는 다른 부품에 걸리거나, 결합될 수 있다.
상기 제 1 측면(223)에는 단차가 형성되지 않고, 전체적으로 평평할 수 있다. 즉, 상기 제 1 측면(223)에서, 상기 단차부가 생략될 수 있다.
상기 상부 전극(220)은 중심으로부터 특정 반경에서 두께를 가질 수 있다. 즉, 상기 제 1 상면(221)으로부터 상기 제 1 하면(222)까지의 두께는 상기 중심으로부터 상기 제 1 상면(221)과 평평한 수평 방향으로, 반경에 따라서 결정될 수 있다.
상기 제 1 상면(221)으로부터 상기 제 1 하면(222)까지의 두께 방향은 상기 제 1 상면(221)에 대하여 수직일 수 있다. 상기 상부 전극(220)은 선 대칭 구조를 가질 수 있다. 즉, 상기 상부 전극(220)은 상기 제 1 상면(221)의 중심을 수직으로 통과하는 중심 선(C)을 기준으로 선 대칭 구조를 가질 수 있다. 이때, 상기 제 1 상면(221)으로부터 상기 제 1 하면(222)까지의 두께(T)는 상기 반경(R)의 함수(T(R))일 수 있다. 즉, 상기 상부 전극(220)은 동일한 반경에서, 실질적으로 동일한 두께를 가질 수 있다.
또한, 상기 반경(R)은 상기 제 1 하면(222)의 중심으로부터 수평 방향 및 반경 방향으로 거리이다. 상기 수평 방향은 상기 제 1 상면(221)과 실질적으로 평행할 수 있다. 또한, 상기 수평 방향은 상기 두께 방향과 실질적으로 수직할 수 있다.
또한, 두께 변화율은 반경 변화에 따른 두께 변화일 수 있다. 상기 두께 변화율은 상기 두께 변화를 상기 반경 변화로 나눈 값일 수 있다. 즉, 상기 두께 변화율은 상기 두께를 상기 반경으로 미분한 값일 수 있다.
상기 두께 변화율은 하기의 수식 1에 의해서 도출될 수 있다.
[수식 1]
dTR = ( T11 - T12 ) / (R11 - R12)
여기서, 상기 dTR은 두께 변화율이고, 상기 T1은 상기 반경 MR1에서의 두께이고, 상기 T2는 상기 반경 MR2에서의 두께이다.
상기 상부 전극(220)의 두께는 접촉식 3차원 두께 측정기(예를 들어, 제조사 : MITUTOYO, 제품명 : CRYSTA-APEC C9166)에 의해서 측정될 수 있다. 또한, 상기 상부 전극(220)의 두께는 상기 제 1 상면(221)을 기준으로 상기 제 1 하면(222)까지 상기 수평 방향에 대하여 수직 방향으로 측정될 수 있다. 상기 제 1 상면(221)으로부터 상기 제 1 하면(222)까지의 두께는 다수 개의 측정 지점들에서 각각 측정될 수 있다. 상기 제 1 상면(221)으로부터 상기 제 1 하면(222)까지의 두께는 약 0.2㎜ 내지 약 0.4㎜ 중 하나의 측정 간격으로 측정될 수 있다. 상기 측정 지점들 사이의 간격은 약 0.2㎜ 내지 약 0.4㎜ 중 하나 선택될 수 있다. 상기 제 1 상면(221)으로부터 상기 제 1 하면(222)까지의 두께는 상기 측정 간격마다 측정될 수 있다. 상기 측정 간격은 서로 인접하는 측정 지점 사이의 반경 차이일 수 있다.
또한, 상기 두께 변화율은 상기 측정 간격 별로 도출될 수 있다. 즉, 상기 두께 변화율은 서로 인접하는 측정 지점들 사이에서 계산될 수 있다. 즉, 상기 수식 1에서, 상기 MR1 - MR2는 상기 측정 간격일 수 있다. 상기 MR1 - MR2는 0.2㎜ 내지 약 0.4㎜일 수 있다. 상기 측정 간격은 약 0.2㎜, 0.25㎜, 0.3㎜, 0.35㎜ 또는 0.4㎜ 중 하나 선택될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 상부 전극(220)은 상기 중심선(C)를 기준으로 선대칭 구조를 가지므로, 상기 상기 상부 전극(220)은 동일한 반경에서, 실질적으로 동일한 두께 변화율을 가질 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 하면(222)은 제 1 프로파일(P1), 제 2 프로파일(P2), 제 3 프로파일(P3), 제 4 프로파일(P4), 제 5 프로파일(P5), 제 6 프로파일(P6) 및 제 7 프로파일(P7)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 프로파일(P1)은 상기 제 1 하면(222)의 중심 영역에 배치될 수 있다. 상기 제 1 프로파일(P1)은 상기 제 1 하면(222)의 중심으로부터 제 1 반경(R1)까지일 수 있다. 상기 제 1 프로파일(P1)은 상부에서 보았을 때, 원 형상을 가질 수 있다. 상기 제 1 프로파일(P1)은 상기 제 1 하면(222)의 중심 영역에 대응될 수 있다.
상기 제 1 반경(R1)은 약 3㎜ 내지 약 5㎜ 중 하나일 수 있다. 상기 제 1 반경(R1)은 약 3.5㎜ 내지 4.5㎜ 중 하나일 수 있다.
상기 제 1 프로파일(P1)은 제 1 두께 변화율을 가질 수 있다. 이때, 상기 제 1 두께 변화율은 상기 제 1 프로파일(P1)에서 측정된 두께 변화율들의 평균 값일 수 있다.
상기 제 1 두께 변화율은 약 -0.385 내지 약 0일 수 있다. 상기 제 1 두께 변화율은 약 -0.30 내지 약 -0.1일 수 있다. 상기 제 1 두께 변화율은 약 -0.25 내지 약 -0.15일 수 있다.
상기 제 1 두께 변화율은 상기 제 1 하면(222)의 중심으로부터 외곽으로 갈수록 점점 더 작아질 수 있다. 상기 제 1 두께 변화율은 약 -0.385 내지 약 0의 범위 내에서, 상기 하면의 중심으로부터 외곽으로 갈수록 점점 감소될 수 있다.
상기 제 1 두께 변화율은 상기 제 1 하면(222)의 중심에서 0에 근접하고, 외곽으로 갈수록 점점 더 작아질 수 있다. 또한, 상기 제 1 프로파일(P1)에서, 상기 제 1 하면(222)의 중심에서, 상기 제 1 두께 변화율은 약 -0.01 내지 약 0.01 중 하나이고, 상기 제 1 반경(R1)에서, 상기 제 1 두께 변화율은 약 -0.36 내지 약 -0.39 중 하나일 수 있다.
상기 제 1 두께 변화율은 상기 중심으로부터 상기 제 1 반경(R1)으로 갈수록, 약 -0.01 내지 약 0.01 중 하나로부터 약 -0.36 내지 약 -0.39 중 하나까지 점차적으로 감소될 수 있다.
상기 제 2 프로파일(P2)은 상기 제 1 프로파일(P1)보다 더 외측에 배치된다. 상기 제 2 프로파일(P2)은 상기 제 1 프로파일(P1)의 주위를 둘러쌀 수 있다. 상기 제 2 프로파일(P2)은 상기 제 1 프로파일(P1)의 주위를 따라서 연장될 수 있다. 상기 제 2 프로파일(P2)은 상기 제 1 프로파일(P1)의 외곽과 직접 접할 수 있다. 즉, 상기 제 2 프로파일(P2)은 상기 제 1 프로파일(P1)은 서로 직접 연결될 수 있다.
상기 제 2 프로파일(P2)은 상부에서 보았을 때, 고리 형상을 가질 수 있다. 상기 제 2 프로파일(P2)은 상부에서 보았을 때, 도넛 형상을 가질 수 있다.
상기 제 2 프로파일(P2)은 상기 제 1 반경(R1)부터 제 2 반경(R2)까지일 수 있다. 상기 제 2 프로파일(P2)은 상기 제 1 반경(R1)부터 상기 제 2 반경(R2)까지의 영역일 수 있다. 상기 제 2 반경(R2)은 상기 제 1 반경(R1)보다 더 클 수 있다.
상기 제 2 반경(R2)은 약 8㎜ 내지 약 10㎜ 중 하나일 수 있다. 상기 제 2 반경(R2)은 약 8.5㎜ 내지 약 9.5㎜ 중 하나일 수 있다.
상기 제 2 프로파일(P2)의 폭은 약 3㎜ 내지 약 7㎜일 수 있다.
상기 제 2 프로파일(P2)은 제 2 두께 변화율을 가질 수 있다. 상기 제 2 두께 변화율은 상기 제 2 프로파일(P2)에서 두께 변화율의 평균값일 수 있다.
상기 제 2 두께 변화율은 약 -0.37 내지 약 -0.39일 수 있다. 상기 제 2 두께 변화율은 약 -0.375 내지 약 -0.385일 수 있다.
상기 제 2 프로파일(P2)에서, 상기 제 2 두께 변화율은 거의 일정할 수 있다. 즉, 상기 제 2 프로파일(P2)에서, 상기 제 2 두께 변화율은 가장 내측 및 가장 외측에서 실질적으로 비슷한 값을 가질 수 있다.
상기 제 1 반경(R1)에서, 상기 제 2 두께 변화율은 약 -0.37 내지 -0.39일 수 있다. 상기 제 2 반경(R2)에서, 상기 제 2 두께 변화율은 약 -0.37 내지 약 -0.39일 수 있다.
상기 제 3 프로파일(P3)은 상기 제 2 프로파일(P2) 외측에 배치된다. 상기 제 3 프로파일(P3)은 상기 제 1 프로파일(P1) 및 상기 제 2 프로파일(P2)을 둘러쌀 수 있다. 즉, 상기 제 3 프로파일(P3)은 상기 상기 제 1 프로파일(P1)의 주위를 따라서 연장될 수 있다. 상기 제 3 프로파일(P3)은 상기 제 2 프로파일(P2)의 주위를 따라서 연장될 수 있다. 상기 제 3 프로파일(P3)은 상기 제 2 프로파일(P2)의 외곽과 직접 접할 수 있다. 즉, 상기 제 3 프로파일(P3)은 상기 제 2 프로파일(P2)은 서로 직접 연결될 수 있다.
상기 제 3 프로파일(P3)은 상기 제 2 반경(R2)부터 제 3 반경(R3)까지일 수 있다. 즉, 상기 제 3 프로파일(P3)은 상기 제 2 반경(R2)부터 상기 제 3 반경(R3)까지의 영역일 수 있다. 상기 제 3 반경(R3)은 상기 제 2 반경(R2)보다 더 클 수 있다.
상기 제 3 반경(R3)은 약 75㎜ 내지 약 85㎜일 수 있다. 상기 제 3 반경(R3)은 약 77㎜ 내지 약 83㎜일 수 있다. 상기 제 3 반경(R3)은 78㎜ 내지 약 82㎜일 수 있다.
상기 제 3 프로파일의 폭은 65㎜ 내지 약 78㎜일 수 있다. 상기 제 3 프로파일의 폭은 67㎜ 내지 약 76㎜일 수 있다. 상기 제 3 프로파일의 폭은 68㎜ 내지 약 75㎜일 수 있다.
상기 제 3 프로파일(P3)은 제 3 두께 변화율을 가질 수 있다. 상기 제 3 두께 변화율은 상기 제 3 프로파일(P3)에서 두께 변화율의 평균 값일 수 있다.
상기 제 3 두께 변화율은 약 -0.385 내지 약 0일 수 있다. 상기 제 3 두께 변화율은 약 -0.3 내지 약 -0.1일 수 있다. 상기 제 3 두께 변화율은 약 -0.25 내지 약 -0.15일 수 있다.
상기 제 3 프로파일(P3)에서, 상기 제 3 두께 변화율은 상기 반경이 증가할 수록 점차적으로 증가될 수 있다. 즉, 상기 제 2 반경(R2)으로부터 상기 제 3 반경(R3)로 갈수록 상기 제 3 두께 변화율은 점점 더 커질 수 있다. 상기 제 3 두께 변화율은 상기 하면의 중심으로부터 상기 외곽으로 갈수록, 점점 커질 수 있다. 상기 제 3 두께 변화율은 약 -0.385 내지 약 0의 범위 내에서, 상기 하면의 중심으로부터 상기 외곽으로 갈수록, 점점 커질 수 있다.
상기 제 2 반경(R2)에서, 상기 제 3 두께 변화율은 약 -0.37 내지 약 -0.38 중 하나일 수 있다. 상기 제 3 반경(R3)에서, 상기 제 3 두께 변화율은 약 -0.003 내지 약 0.003 중 하나일 수 있다.
상기 제 3 두께 변화율은 상기 제 2 반경(R2)로부터 상기 제 3 반경(R3)로 갈수록 약 -0.37 내지 약 -0.38 중 하나로부터 약 -0.003 내지 약 0.003 중 하나까지 점점 더 커질 수 있다.
상기 제 4 프로파일(P4)은 상기 제 3 프로파일(P3) 외측에 배치된다. 상기 제 4 프로파일(P4)은 상기 제 1 프로파일(P1), 상기 제 2 프로파일(P2) 및 상기 제 3 프로파일(P3)을 둘러쌀 수 있다. 즉, 상기 제 4 프로파일(P4)은 상기 상기 제 1 프로파일(P1)의 주위를 따라서 연장될 수 있다. 상기 제 4 프로파일(P4)은 상기 제 2 프로파일(P2)의 주위를 따라서 연장될 수 있다. 상기 제 4 프로파일(P4)은 상기 상기 제 3 프로파일(P3)의 주위를 따라서 연장될 수 있다. 상기 제 4 프로파일(P4)은 상기 제 3 프로파일(P3)의 외곽과 직접 접할 수 있다. 즉, 상기 제 4 프로파일(P4)은 상기 제 3 프로파일(P3)은 서로 직접 연결될 수 있다.
상기 제 4 프로파일(P4)은 상기 제 3 반경(R3)부터 제 4 반경(R4)까지일 수 있다. 즉, 상기 제 4 프로파일(P4)은 상기 제 3 반경(R3)부터 상기 제 4 반경(R4)까지의 영역일 수 있다. 상기 제 4 반경(R4)은 상기 제 3 반경(R3)보다 더 클 수 있다.
상기 제 4 반경(R4)은 약 108㎜ 내지 약 114㎜일 수 있다. 상기 제 4 반경(R4)은 약 109㎜ 내지 약 113㎜일 수 있다. 상기 제 4 반경(R4)은 110㎜ 내지 약 112㎜일 수 있다.
상기 제 4 프로파일(P4)은 제 4 두께 변화율을 가질 수 있다.
상기 제 4 두께 변화율은 약 0 내지 약 0.105일 수 있다. 상기 제 4 두께 변화율은 약 0.02 내지 약 0.8일 수 있다. 상기 제 4 두께 변화율은 약 0.03 내지 약 0.07일 수 있다.
상기 제 4 프로파일(P4)에서, 상기 제 4 두께 변화율은 상기 반경이 증가할 수록 점점 더 커질 수 있다. 상기 제 3 반경(R3)에서 상기 제 4 반경(R4)로 갈수록 상기 제 4 두께 변화율은 점점 더 커질 수 있다. 상기 제 4 두께 변화율은 약 0 내지 약 0.105의 범위에서, 상기 하면의 중심으로부터 상기 외곽으로 갈수록 점점 더 커질 수 있다.
상기 제 3 반경(R3)에서, 상기 제 4 두께 변화율은 약 -0.003 내지 약 0.003중 하나일 수 있다. 상기 제 4 반경(R4)에서, 상기 제 4 두께 변화율은 약 0.1 내지 약 0.11 중 하나일 수 있다.
즉, 상기 제 4 두께 변화율은 상기 제 3 반경(R3)에서 상기 제 4 반경(R4)로 갈수록, 약 -0.003 내지 약 0.003중 하나로부터 약 0.1 내지 약 0.11 중 하나까지 점점 더 커질 수 있다.
상기 제 5 프로파일(P5)은 상기 제 4 프로파일(P4) 외측에 배치된다. 상기 제 5 프로파일(P5)은 상기 제 1 프로파일(P1), 상기 제 2 프로파일(P2), 상기 제 3 프로파일(P3) 및 상기 제 4 프로파일(P4)을 둘러쌀 수 있다. 즉, 상기 제 5 프로파일(P5)은 상기 상기 제 1 프로파일(P1)의 주위를 따라서 연장될 수 있다. 상기 제 5 프로파일(P5)은 상기 제 2 프로파일(P2)의 주위를 따라서 연장될 수 있다. 상기 제 5 프로파일(P5)은 상기 제 3 프로파일(P3)의 주위를 따라서 연장될 수 있다. 상기 제 5 프로파일(P5)은 상기 제 4 프로파일(P4)의 주위를 따라서 연장될 수 있다. 상기 제 5 프로파일(P5)은 상기 제 4 프로파일(P4)의 외곽과 직접 접할 수 있다. 즉, 상기 제 5 프로파일(P5)은 상기 제 4 프로파일(P4)은 서로 직접 연결될 수 있다.
상기 제 5 프로파일(P5)은 상기 제 4 반경(R4)부터 제 5 반경(R5)까지일 수 있다. 즉, 상기 제 5 프로파일(P5)은 상기 제 4 반경(R4)부터 상기 제 5 반경(R5)까지의 영역일 수 있다. 상기 제 5 반경(R5)은 상기 제 4 반경(R4)보다 더 클 수 있다.
상기 제 5 반경(R5)은 약 137㎜ 내지 약 142㎜일 수 있다. 상기 제 5 반경(R5)은 약 138㎜ 내지 약 141㎜일 수 있다. 상기 제 5 반경(R5)은 138.5㎜ 내지 약 140.5㎜일 수 있다.
상기 제 5 프로파일(P5)의 폭은 약 24㎜ 내지 약 33㎜일 수 있다. 상기 제 5 프로파일(P5)의 폭은 약 26㎜ 내지 약 31㎜일 수 있다. 상기 제 5 프로파일(P5)의 폭은 약 27㎜ 내지 약 30㎜일 수 있다.
상기 제 5 프로파일(P5)은 제 5 두께 변화율을 가질 수 있다. 상기 제 4 두께 변화율은 상기 제 5 프로파일(P5)에서 두께 변화율의 평균 값일 수 있다.
상기 제 5 두께 변화율은 약 0.1 내지 약 0.11일 수 있다. 상기 제 4 두께 변화율은 약 0.102 내지 약 0.108일 수 있다.
상기 제 4 반경(R4)에서, 상기 제 5 두께 변화율은 약 0.1 내지 0.11일 수 있다. 상기 제 5 반경(R5)에서, 상기 제 5 두께 변화율은 약 0.1 내지 약 0.11일 수 있다.
상기 제 5 프로파일(P5)에서, 상기 제 5 두께 변화율은 전체적으로 일정할 수 있다. 즉, 상기 제 5 프로파일(P5)에서, 상기 제 5 두께 변화율은 편차가 작을 수 있다. 상기 제 5 두께 변화율의 편차는 0.01 미만일 수 있다. 상기 제 5 두께 변화율의 편차는 0.007 미만일 수 있다. 상기 제 5 두께 변화율의 편차는 0.005 미만일 수 있다.
상기 제 6 프로파일(P6)은 상기 제 5 프로파일(P5)보다 더 외측에 배치된다. 상기 제 6 프로파일(P6)은 상기 제 5 프로파일(P5)의 주위를 둘러쌀 수 있다. 상기 제 6 프로파일(P6)은 상기 제 5 프로파일(P5)의 주위를 따라서 연장될 수 있다. 상기 제 6 프로파일(P6)은 상기 제 5 프로파일(P5)의 외곽과 직접 접할 수 있다. 즉, 상기 제 6 프로파일(P6)은 상기 제 5 프로파일(P5)은 서로 직접 연결될 수 있다.
상기 제 6 프로파일(P6)은 상부에서 보았을 때, 고리 형상을 가질 수 있다. 상기 제 6 프로파일(P6)은 상부에서 보았을 때, 도넛 형상을 가질 수 있다.
상기 제 6 프로파일(P6)은 상기 제 5 반경(R5)부터 제 6 반경(R6)까지일 수 있다. 상기 제 6 프로파일(P6)은 상기 제 5 반경(R5)부터 상기 제 6 반경(R6)까지의 영역일 수 있다. 상기 제 6 반경(R6)은 상기 제 5 반경(R5)보다 더 클 수 있다.
상기 제 6 반경(R6)은 약 140㎜ 내지 약 142㎜ 중 하나일 수 있다. 상기 제 6 반경(R6)은 약 140.5㎜ 내지 약 141.5㎜ 중 하나일 수 있다.
상기 제 6 프로파일(P6)의 폭은 약 1㎜ 내지 약 1.5㎜일 수 있다.
상기 제 6 프로파일(P6)은 제 6 두께 변화율을 가질 수 있다. 상기 제 6 두께 변화율은 상기 제 6 프로파일(P6)에서 두께 변화율의 평균값일 수 있다.
상기 제 6 두께 변화율은 약 0 내지 약 0.1일 수 있다. 상기 제 6 두께 변화율은 약 0.02 내지 약 0.08일 수 있다. 상기 제 6 두께 변화율은 약 0.03 내지 약 0.07일 수 있다.
상기 제 6 프로파일(P6)에서, 상기 제 6 두께 변화율은 상기 제 5 반경(R5)으로부터 상기 제 6 반경(R6)으로 갈수록 점점 더 감소될 수 있다. 상기 제 6 프로파일(P6)에서, 상기 제 6 두께 변화율은 가장 내측에서 가장 외측으로 갈수록 0 내지 0.1의 범위 내에서, 점점 더 감소될 수 있다.
상기 제 5 반경(R5)에서, 상기 제 6 두께 변화율은 약 0.1 내지 0.11 중 하나일 수 있다. 상기 제 6 반경(R6)에서, 상기 제 6 두께 변화율은 약 -0.003 내지 약 0.003 중 하나일 수 있다.
즉, 상기 제 6 두께 변화율은 상기 제 5 반경(R5)로부터 상기 제 6 반경(R6)로 갈수록, 약 0.1 내지 0.11 중 하나로부터 약 -0.003 내지 약 0.003 중 하나까지 점점 더 감소할 수 있다.
상기 제 7 프로파일(P7)은 상기 제 6 프로파일(P6) 외측에 배치된다. 상기 제 7 프로파일(P7)은 상기 제 1 프로파일(P1), 상기 제 2 프로파일(P2), 상기 제 3 프로파일(P3), 상기 제 4 프로파일(P4) 및 상기 제 5 프로파일(P5)을 둘러쌀 수 있다. 즉, 상기 제 7 프로파일(P7)은 상기 상기 제 1 프로파일(P1)의 주위를 따라서 연장될 수 있다. 상기 제 7 프로파일(P7)은 상기 제 2 프로파일(P2)의 주위를 따라서 연장될 수 있다. 상기 제 7 프로파일(P7)은 상기 제 3 프로파일(P3)의 주위를 따라서 연장될 수 있다. 상기 제 7 프로파일(P7)은 상기 제 4 프로파일(P4)의 주위를 따라서 연장될 수 있다. 상기 제 7 프로파일(P7)은 상기 제 5 프로파일(P5)의 주위를 따라서 연장될 수 있다. 상기 제 7 프로파일(P7)은 상기 제 6 프로파일(P6)의 주위를 따라서 연장될 수 있다. 상기 제 7 프로파일(P7)은 상기 제 6 프로파일(P6)의 외곽과 직접 접할 수 있다. 즉, 상기 제 7 프로파일(P7)은 상기 제 7 프로파일(P7)은 서로 직접 연결될 수 있다.
상기 제 7 프로파일(P7)은 상기 제 6 반경(R6)부터 제 7 반경(R7)까지일 수 있다. 즉, 상기 제 7 프로파일(P7)은 상기 제 6 반경(R6)부터 상기 제 7 반경(R7)까지의 영역일 수 있다. 상기 제 7 반경(R7)은 상기 제 6 반경(R6)보다 더 클 수 있다.
상기 제 7 반경(R7)은 약 144.5㎜ 내지 약 155㎜일 수 있다. 상기 제 7 반경(R7)은 약 145㎜ 내지 약 152㎜일 수 있다.
상기 제 7 프로파일(P7)은 제 7 두께 변화율을 가질 수 있다.
상기 제 7 두께 변화율은 약 -0.005 내지 약 0.005일 수 있다. 상기 제 7 두께 변화율은 약 -0.003 내지 약 0.003일 수 있다. 상기 제 7 두께 변화율은 약 -0.002 내지 약 0.002일 수 있다.
상기 제 7 프로파일(P7)에서, 상기 제 7 두께 변화율은 상기 반경은 전체적으로 일정할 수 있다. 상기 제 6 반경(R6)에서 상기 제 7 반경(R7)로 갈수록 상기 제 7 두께 변화율은 전체적으로 일정할 수 있다. 상기 제 7 프로파일(P7)에서, 상기 제 7 두께 변화율의 편차는 0.005 미만일 수 있다. 상기 제 7 프로파일(P7)에서, 상기 제 7 두께 변화율의 편차는 0.003 미만일 수 있다. 상기 제 7 프로파일(P7)에서, 상기 제 7 두께 변화율의 편차는 0.002 미만일 수 있다.
상기 제 6 반경(R6)에서, 상기 제 7 두께 변화율은 약 -0.003 내지 약 0.003일 수 있다. 상기 제 7 반경(R7)에서, 상기 제 7 두께 변화율은 약 -0.003 내지 약 0.003일 수 있다.
상기 제 1 하면(222)의 중심에서, 상기 두께는 약 20㎜ 내지 약 28㎜일 수 있다. 상기 제 1 하면(222)의 중심에서, 상기 두께는 약 22㎜ 내지 약 25㎜일 수 있다.
상기 제 3 프로파일 및 상기 제 4 프로파일(P4)이 만나는 영역에서, 상기 두께는 약 9㎜ 내지 약 12㎜일 수 있다. 상기 제 3 프로파일 및 상기 상기 제 4 프로파일(P4)이 만나는 영역에서, 상기 두께는 약 8㎜ 내지 약 13㎜일 수 있다.
상기 제 7 프로파일(P7)에서, 상기 두께는 약 11㎜ 내지 약 16㎜일 수 있다. 상기 제 7 프로파일(P7)에서, 상기 두께는 약 10㎜ 내지 약 17㎜일 수 있다.
또한, 상기 상부 전극(220)의 전체 반경은 상기 제 7 반경(R7)와 실질적으로 동일할 수 있다. 상기 상부 전극(220)의 전체 반경은 약 144㎜ 내지 약 155㎜일 수 있다.
상기 편차는 각 위치별 두께 변화율 및 평균 값의 차이의 절대 값일 수 있다.
또한, 상기 제 1 반경(R1)을 상기 상부 전극(220)의 전체 반경으로 나눈 값은 0.015 내지 0.035일 수 있다. 상기 제 2 반경(R1)을 상기 상부 전극(220)의 전체 반경으로 나눈 값은 0.05 내지 0.07일 수 있다. 상기 제 3 반경(R3)을 상기 상부 전극(220)의 전체 반경으로 나눈 값은 0.5 내지 0.57일 수 있다. 상기 제 4 반경(R4)을 상기 상부 전극(220)의 전체 반경으로 나눈 값은 0.72 내지 0.76일 수 있다. 상기 제 5 반경(R5)을 상기 상부 전극(220)의 전체 반경으로 나눈 값은 0.92 내지 0.94일 수 있다. 상기 제 6 반경(R6)을 상기 상부 전극(220)의 전체 반경으로 나눈 값은 0.935 내지 0.955일 수 있다.
상기 제 1 프로파일, 상기 제 2 프로파일 및 상기 제 3 프로파일에서, 상기 중심에서 상기 외곽으로 갈수록 두께는 점점 더 작아질 수 있다. 또한, 상기 제 4 프로파일, 상기 제 5 프로파일 및 상기 제 6 프로파일에서, 상기 중심에서 상기 외곽으로 갈수록 두께는 점점 더 커질 수 있다.
즉, 상기 제 1 두께 변화율, 상기 제 2 두께 변화율 및 상기 제 3 두께 변화율은 0 보다 작고, 상기 제 4 두께 변화율, 상기 제 5 두께 변화율 및 상기 제 6 두께 변화율은 0 보다 클 수 있다.
상기 제 1 프로파일의 폭, 상기 제 2 프로파일의 폭 및 상기 제 3 프로파일의 폭의 합은 약 75㎜ 내지 약 85㎜일 수 있다. 상기 제 4 프로파일의 폭, 상기 제 5 프로파일의 폭 및 상기 제 6 프로파일의 폭의 합은 약 62㎜ 내지 약 67㎜일 수 있다. 상기 제 1 프로파일의 폭, 상기 제 2 프로파일의 폭 및 상기 제 3 프로파일의 폭의 합은 상기 제 4 프로파일의 폭, 상기 제 5 프로파일의 폭 및 상기 제 6 프로파일의 폭의 합보다 더 클 수 있다.
상기 제 4 프로파일의 폭, 상기 제 5 프로파일의 폭 및 상기 제 6 프로파일의 폭의 합 및 상기 제 4 프로파일의 폭, 상기 제 5 프로파일의 폭 및 상기 제 6 프로파일의 폭의 합의 비율은 약 51:49 내지 약 59:41일 수 있다.
또한, 상기 상부 전극(220)은 다른 부품과 체결되기 위한 체결 홈(미도시)을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 상부 전극(220)의 두께는 상기 체결 홈이 무시된 상태에서, 상기 두께가 측정될 수 있다. 즉, 상기 상부 전극(220)의 두께는 상기 체결 홈이 채워진 것으로 가정되고, 측정될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 실시예에 따른 상부 전극(220)은 상기 반경에 따라서 변하는 두께를 가질 수 있다. 이에 따라서, 상기 제 1 프로파일(P1), 상기 제 2 프로파일(P2), 상기 제 3 프로파일(P3), 상기 제 4 프로파일(P4), 상기 제 5 프로파일(P5), 상기 제 6 프로파일(P6) 및 상기 제 7 프로파일(P7)은 상기와 같은 범위로 두께 변화율을 가질 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 상부 전극(220)은 중심 부분으로부터 외곽으로 갈 수록 적절하게 두께가 얇아지다가 적당히 두꺼워지는 특징을 가질 수 있다. 즉, 실시예에 따른 상부 전극(220)의 하면은 중심 부분에서, 아래로 볼록한 형상을 가지면서, 적절하게 얇아지다가 두꺼워지는 프로파일을 가질 수 있다. 또한, 상기 제 7 프로파일(P5)은 적절한 폭을 가지면서, 전체적으로 평평한 형상을 가질 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 상부 전극(220)은 중앙 부분으로 플라즈마를 모으면서, 외곽으로 적절하게 플라즈마를 가이드할 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 상부 전극(220)은 전체적으로 균일한 플라즈마를 생성할 수 있다.
실시예에 따른 상부 전극(220)은 중심으로부터 외곽까지 전체적으로 플라즈마를 적절하게 가이드할 수 있다. 즉, 실시예에 따른 상부 전극(220)은 전체적으로 균일하게 플라즈마를 형성하면서, 상기 플라즈마에 높은 직진성을 부여할 수 있다.
이에 따라서, 상기 상부 전극(220)은 균일한 두께로 식각 공정을 진행할 수 있다. 즉, 상기 상부 전극(220)이 구비된 반도체 소자 제조 장치는 반도체 기판의 식각 두께를 균일하게 조절할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 상부 전극(220)은 잔유 공정 부산물의 발생을 억제할 수 있다. 즉, 실시예에 따른 상부 전극(220)은 상기 잔유 공정 부산물의 흡착을 방지할 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 상부 전극(220)은 반도체 소자를 제조하기 위한 공정에서, 스크래치 또는 채터마크 등과 같은 디펙을 방지할 수 있다.
실시예에 따른 포커스 링(230)은 반도체 소자를 제조하기 위한 제조 장치에 사용되는 부품일 수 있다. 즉, 상기 포커스 링(230)은 상기 반도체 소자 제조 장치의 일부를 구성하는 부품일 수 있다.
상기 포커스 링(230)은 반도체 소자를 제조하기 위한 플라즈마 처리 장치에 사용되는 부품일 수 있다. 상기 포커스 링(230)은 반도체 기판(30)을 선택적으로 에칭하기 위한 플라즈마 에칭 장치에 사용되는 부품일 수 있다. 상기 반도체 기판(30)은 플라즈마 처리되어, 반도체 소자를 제조하기 위한 반도체 웨이퍼를 포함할 수 있다.
상기 포커스 링(230)은 플라즈마를 가이드하고, 상기 반도체 기판(30)을 지지하기 위한 하부 전극 어셈블리의 일부를 구성하는 부품일 수 있다. 상기 포커스 링(230)은 상기 하부 전극 어셈블리의 에지에 배치되는 에지 링일 수 있다.
또한, 상기 포커스 링(230)은 상기 반도체 기판(30)을 수용하고, 플라즈마 영역(114)을 한정하는 어셈블리의 일부를 구성하는 부품일 수 있다.
도 4는 포커스 링(230)을 도시한 시시도이다. 도 5는 포커스 링(230)의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 실시예에 따른 포커스 링(230)은 전체적으로 링 형상을 가질 수 있다.
상기 포커스 링(230)은 몸체부(237), 경사부(238) 및 가이드부(239)를 포함한다. 상기 몸체부(237)는 상기 반도체 기판(30)의 주위를 따라서 연장될 수 있다. 상기 몸체부(237)는 상기 반도체 기판(30)의 주위를 따라서 배치될 수 있다. 상기 몸체부(237)는 링 형상을 가질 수 있다.
상기 경사부(238)는 상기 몸체부(237)로부터 연장된다. 상기 경사부(238)는 상기 몸체부(237)로부터 내측으로 연장될 수 있다. 상기 경사부(238)는 상기 몸체부(237)로부터 상기 반도체 기판(30)의 중심을 향하여 연장될 수 있다. 상기 경사부(238)는 링 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 경사부(238)는 상기 몸체부(237)의 내주면에 배치될 수 있다.
상기 가이드부(239)는 상기 경사부(238)로부터 연장된다. 상기 가이드부(239)는 상기 경사부(238)로부터 내측으로 연장될 수 있다. 상기 가이드부(239)는 상기 경사부(238)로부터 상기 반도체 기판(30)의 중심을 향하여 연장될 수 있다. 상기 가이드부(239)는 링 형상을 가질 수 있다. 상기 가이드부(239)의 적어도 일부는 상기 반도체 기판(30)의 아래에 배치될 수 있다.
상기 몸체부(237), 상기 경사부(238) 및 상기 가이드부(239)는 일체로 형성될 수 있다. 즉, 상기 몸체부(237), 상기 경사부(238) 및 상기 가이드부(239)는 결합된 구조가 아니고, 일체화된 구조를 가질 수 있다. 상기 몸체부(237), 상기 경사부(238) 및 상기 가이드부(239)는 일체로, 실리콘 단결정으로, 형성될 수 있다.
상기 포커스 링(230)은 제 2 상면(231), 제 2 하면(232) 및 제 2 측면(233)을 포함한다.
상기 제 2 상면(231) 및 상기 제 2 하면(232)은 서로 대향된다.
상기 제 2 상면(231)은 상기 몸체부(237)에 포함될 수 있다.
상기 제 2 하면(232)은 상기 제 2 하면(232)은 전체적으로 평평할 수 있다.
상기 제 2 측면(233)은 상기 제 2 상면(231)으로부터 상기 제 2 하면(232)으로 연장된다. 상기 제 2 측면(233)은 상기 포커스 링(230)의 외주면일 수 있다.
또한, 상기 포커스 링(230)은 제 2 경사면(234)을 포함한다. 상기 제 2 경사면(234)은 상기 제 2 상면(231)으로부터 측 하방으로 연장될 수 있다. 상기 제 2 경사면(234)은 상기 반도체 기판(30)으로부터 발생되는 플라즈마 공정 후, 생성물을 측방으로 가이드할 수 있다. 즉, 상기 제 2 경사면(234)은 상기 반도체 기판(30)에 분사되는 플라즈마에 의해서 발생되는 공정 부산물을 외부로 가이드하여, 반도체 소자의 제조 공정의 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 제 2 경사면(234)은 부산물을 적절하게 가이드하여, 상기 포커스 링(230)은 상기 플라즈마에 의해서 다른 부품이 오염되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 포커스 링(230)은 가이드면(235)을 더 포함할 수 있다. 상기 가이드면(235)은 상기 제 2 경사면(234)으로부터 연장된다. 상기 가이드면(235)은 상기 제 2 경사면(234)으로부터 내측으로 연장될 수 있다. 상기 가이드면(235)은 상기 반도체 기판(30) 아래로 연장될 수 있다. 상기 가이드면(235)은 상기 제 2 경사면(234)으로부터 상기 반도체 기판(30)의 중심으로 연장될 수 있다. 상기 가이드면(235)의 적어도 일부는 상기 반도체 기판(30) 아래에 배치될 수 있다.
또한, 상기 포커스 링(230)은 제 3 측면(241)을 더 포함할 수 있다. 상기 제 3 측면(241)은 상기 가이드면(235)으로부터 상기 제 2 하면(232)으로 연장될 수 있다. 상기 제 3 측면(241)은 상기 포커스 링(230)의 내주면일 수 있다.
또한, 상기 포커스 링(230)은 다른 부품과 체결되기 위한 체결 홈(미도시)을 더 포함할 수 있다.
상기 포커스 링(230)은 실리콘 단결정을 포함한다. 상기 포커스 링(230)은 상기 실리콘 단결정을 주성분으로 포함할 수 있다. 상기 포커스 링(230)은 약 90wt% 이상의 함량으로 상기 실리콘 단결정을 포함할 수 있다. 상기 포커스 링(230)은 약 95wt% 이상의 함량으로 상기 실리콘 단결정을 포함할 수 있다. 상기 포커스 링(230)은 약 99wt% 이상의 함량으로 상기 실리콘 단결정을 포함할 수 있다. 상기 포커스 링(230)은 실질적으로 상기 실리콘 단결정으로 이루어질 수 있다.
실시예에 따른 상부 전극(220) 및 포커스 링(230)은 하기의 과정에 의해서 제조될 수 있다.
먼저, 상기 상부 전극(220) 및 포커스 링(230)이 제조되기 위한 원료가 준비된다.
상기 원료는 실리콘일 수 있다. 상기 실리콘은 높은 순도를 가질 수 있다. 상기 실리콘은 약 99.999999% 초과의 순도를 가질 수 있다.
상기 원료는 도펀트를 포함할 수 있다. 상기 도펀트는 질소 또는 인 등과 같은 n형 도펀트 또는 붕소 또는 알루미늄 등과 같은 p형 도펀트를 포함할 수 있다.
상기 실리콘 단결정 잉곳은 쵸크랄스키(Czochralsk:CZ)법에 의해서 형성될 수 있다. 상기 쵸크랄스키(Czochralsk:CZ)법은 단결정인 종자결정(seed crystal)을 실리콘 융액에 담근 후 천천히 끌어올리면서 결정을 성장시키는 방법이다.
상기 실리콘 단결정 잉곳은 약 3mm 내지 약 25mm 두께로 슬라이싱될 수 있다. 상기 슬라이싱 공정은 와이어 소에 의해서 진행될 수 있다. 상기 와이어 소는 와이어 및 상기 와이어 주변에 접합된 다이아몬드 입자를 포함할 수 있다.
이에 따라서, 상기 슬라이싱 공정에 의해서, 실리콘 단결정 플레이트가 제조된다.
이후, 상기 실리콘 단결정 플레이트는 모따기 공정을 거친다. 즉, 상기 실리콘 단결정 플레이트의 모서리가 연삭된다. 이에 따라서, 상기 단결정 플레이트의 상면으로부터 연장되고, 상기 제 1 상면(221)에 대하여 경사지는 제 1 모따기면 및 상기 단결정 플레이트의 하면으로부터 연장되고, 상기 제 1 하면(222)에 대하여 경사지는 제 2 모따기 면이 형성될 수 있다.
상기 모따기 공정은 핸드 그라인더로 진행될 수 있다.
상기 실리콘 단결정 플레이트는 연삭 공정을 거칠 수 있다.
상기 실리콘 단결정 플레이트는 상정반 및 하정반 사이에 배치되고, 상기 실리콘 단결정 플레이트가 상기 상정반 및 상기 하정반과 상대 운동을 하여, 상기 실리콘 단결정 플레이트는 연삭 될 수 있다.
상기 실리콘 단결정 플레이트의 외주면이 가공될 수 있다. 상기 외주면 가공은 제 2 그라인더에 의해서 진행될 수 있다.
상기 외주면 가공 공정을 거친 실리콘 단결정 플레이트는 형상 가공될 수 있다. 상기 실리콘 단결정 플레이트는 제 3 그라인더에 의해서, 형상 가공될 수 있다.
상기 제 3 그라인더에 의해서, 상기 포커스 링(230) 및/또는 상기 상부 전극(220)의 대략적인 외형이 형성될 수 있다. 상기 제 3 그라인더에 의해서, 절삭되어, 중앙 부분에 오픈 영역이 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 3 그라인더에 의해서, 상기 제 1 프로파일(P1), 상기 제 2 프로파일(P2), 상기 제 3 프로파일(P3), 상기 제 4 프로파일(P4), 상기 제 5 프로파일(P5), 상기 제 6 프로파일(P6), 사익 제 7 프로파일(P7) 및 상기 제 8 프로파일(P8)의 대략적인 외형이 형성될 수 있다.
상기 제 3 그라인더 헤드의 회전 수는 약 1500 rpm 내지 약 8000 rpm일 수 있다. 상기 제 3 그라인더 헤드의 회전 수는 약 1700 rpm 내지 약 7500rpm일 수 있다. 상기 제 3 그라인더 헤드의 회전 수는 약 1000 rpm 내지 약 6500rpm일 수 있다.
상기 제 3 그라인더 헤드는 약 100 메쉬 내지 약 2000 메쉬를 가질 수 있다. 상기 제 3 그라인더 헤드는 약 500 메쉬 내지 약 2000 메쉬를 가질 수 일 수 있다. 상기 제 3 그라인더 헤드는 약 1000 메쉬 내지 약 2000 메쉬를 가질 수 있다.
상기 형상 가공 공정에서, 피드는 약 1㎜/분 내지 약 15㎜/분일 수 있다. 상기 형상 가공 공정에서, 피드는 약 2㎜/분 내지 약 10㎜/분일 수 있다. 상기 형상 가공 공정에서, 피드는 약 3㎜/분 내지 약 8㎜/분일 수 있다.
상기 형상 가공에 의해서, 상기 제 1 하면(222)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 형상 가공에 의해서, 다른 부품과 체결되기 위한 체결 홈이 형성될 수 있다. 특히, 상기 형상 가공에 의해서, 상기 제 1 하면(222)에서, 상기 제 1 프로파일(P1), 상기 제 2 프로파일(P2), 상기 제 3 프로파일(P3), 상기 제 4 프로파일(P4), 상기 제 5 프로파일(P5), 상기 제 6 프로파일(P6) 및 상기 제 7 프로파일(P7)의 개략적인 외형이 형성될 수 있다.
상기 실리콘 단결정 플레이트에 관통홀(226)이 형성될 수 있다.
상기 관통홀(226)은 드릴에 의해서 형성될 수 있다.
상기 관통홀(226)은 방전 가공에 의해서 형성될 수 있다.
상기 형상 가공 공정 및/또는 상기 관통홀(226) 형성 공정에 의해서, 미가공 포커스 링 및/또는 미가공 상부 전극(220)이 형성될 수 있다.
상기 미가공 포커스 링 및/또는 상기 미가공 상부 전극(220)은 랩핑 공정을 거칠 수 있다.
상기 미가공 포커스 링 및/또는 상기 미가공 상부 전극(220)은 상정반 및 하정반 사이에 배치되고, 상기 상기 미가공 포커스 링 및/또는 상기 미가공 상부 전극(220)가 상기 상정반 및 상기 하정반과 상대 운동을 하여, 상기 상기 미가공 포커스 링 및/또는 상기 미가공 상부 전극(220)은 랩핑 될 수 있다.
상기 미가공 포커스 링 및/또는 상기 미가공 상부 전극(220)은 상기 상정반 및/또는 상기 하정반에 대하여, 약 5rpm 내지 약 25rpm의 속도로 상대 회전할 수 있다.
상기 랩핑 공정에서, 상기 상정반 및 상기 하정반은 약 800 메쉬 내지 약 1800 메쉬를 가질 수 있다.
상기 랩핑 공정에서, 상기 상정반 및 상기 하정반의 압력은 약 60 psi 내지 약 200 psi 일 수 있다.
상기 미가공 포커스 링은 및 상기 미가공 상부 전극(220)은 습식 에칭 공정에 의해서 표면 가공될 수 있다.
상기 습식 에칭 공정을 위한 에칭액은 상기 미가공 포커스 링 및 상기 미가공 상부 전극(220)의 표면을 에칠할 수 있다. 상기 에칭액은 탈 이온수 및 산을 포함할 수 있다. 상기 에칭액은 황산 또는 불산 등과 같은 산을 포함할 수 있다. 상기 에칭액은 불화수소 암모늄, 황산 암모늄 및 설파믹산 암모늄으로 구성되는 염들 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 에칭액은 전체 중량을 기준으로, 약 20wt% 내지 약 50wt%의 함량으로 탈 이온수를 포함할 수 있다.
상기 에칭액은 상기 탈 이온수 100 중량부를 기준으로, 약 70 중량부 내지 약 200 중량부의 함량으로 상기 산을 포함할 수 있다. 상기 에칭액은 상기 탈 이온수 100 중량부를 기준으로, 상기 산을 약 90 중량부 내지 약 150 중량부의 함량으로 포함할 수 있다.
상기 에칭액은 상기 탈 이온수 100 중량부를 기준으로, 약 15 중량부 내지 약 45 중량부의 함량으로 상기 불화수소 암모늄을 포함할 수 있다. 상기 에칭액은 상기 탈 이온수 100 중량부를 기준으로, 약 17 중량부 내지 약 30 중량부의 함량으로 상기 불화수소 암모늄을 포함할 수 있다.
상기 에칭액은 상기 탈 이온수 100 중량부를 기준으로, 약 15 중량부 내지 약 45 중량부의 함량으로 상기 황산 암모늄을 포함할 수 있다. 상기 에칭액은 상기 탈 이온수 100 중량부를 기준으로, 약 17 중량부 내지 약 30 중량부의 함량으로 상기 황산 암모늄을 포함할 수 있다.
상기 에칭액은 상기 탈 이온수 100 중량부를 기준으로, 약 5 중량부 내지 약 20 중량부의 함량으로 상기 설파닉산 암모늄을 포함할 수 있다. 상기 에칭액은 상기 탈 이온수 100 중량부를 기준으로, 약 5 중량부 내지 약 15 중량부의 함량으로, 상기 설파닉산 암모늄을 포함할 수 있다.
상기 미가공 포커스 링 및/또는 상기 미가공 상부 전극(220)이 상기 에칭액에 침지되어, 상기 에칭 공정이 진행될 수 있다. 상기 침지 시간은 약 10 분 내지 약 100분 일 수 있다. 상기 침지 시간은 약 5분 내지 약 20분 일 수 있다. 상기 침지 시간은 약 10 분 내지 약 30분 일 수 있다.
상기 에칭 공정은 상기 조성의 에칭액 및 상기 범위의 침지 시간을 가지기 때문에, 상기 미가공 포커스 링 및 상기 미가공 상부 전극(220)의 표면은 적절하게 에칭될 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 포커스 링(230) 및 실시예에 따른 상부 전극(220)은 적절한 표면 특성을 가질 수 있다.
상기 미가공 포커스 링 및/또는 상기 미가공 상부 전극(220)은 연마 공정에 의해서 표면처리될 수 있다.
상기 연마 공정에 연마 패드가 사용될 수 있다. 상기 연마 패드의 쇼어 C 경도는 약 50 내지 약 90일 수 있다. 상기 연마 패드는 스웨이드 타입 또는 부직포 타입의 패드일 수 있다.
상기 연마 공정에서, 연마 슬러리가 사용될 수 있다. 상기 연마 슬러리는 탈 이온수 및 콜로이달 실리카를 포함할 수 있다.
상기 연마 슬러리는 전체 중량을 기준으로, 약 20 wt% 내지 약 50wt%의 함량으로, 상기 콜로이달 실리카를 포함할 수 있다. 상기 연마 슬러리는 전체 중량을 기준으로, 약 30 wt% 내지 약 45wt%의 함량으로, 상기 콜로이달 실리카를 포함할 수 있다.
상기 콜로이달 실리카의 평균 입경은 약 20㎚ 내지 약 100㎚일 수 있다. 상기 콜로이달 실리카의 평균 입경은 약 50㎚ 내지 약 100㎚일 수 있다. 상기 콜로이달 실리카의 평균 입경은 약 60㎚ 내지 약 85㎚일 수 있다.
상기 연마 슬러리의 pH는 약 8.5 내지 약 11일 수 있다. 상기 연마 슬러리의 pH는 약 9.0 내지 약 10.5일 수 있다.
상기 연마 공정에서, 연마 압력은 약 200psi 내지 약 350psi일 수 있다.
또한, 상기 연마 공정에서, 정반 회전 수는 약 6rpm 내지 약 15rpm일 수 있다.
또한, 상기 연마 공정 시간은 약 60 분 내지 약 75분일 수 있다.
상기 연마 공정을 거친 포커스 링 및 상부 전극(220)은 세정액에 의해서 세정된다.
상기 세정액은 탈 이온수, 과산화 수소 및 암모니아를 포함할 수 있다.
상기 세정액은 전체 중량을 기준으로, 약 90wt% 내지 약 97wt%의 함량으로, 상기 탈 이온수를 포함할 수 있다.
상기 세정액은 상기 탈 이온수 100 중량부를 기준으로, 약 1 중량부 내지 약 10 중량부의 함량으로, 상기 과산화 수소를 포함할 수 있다. 상기 세정액은 상기 탈 이온수 100 중량부를 기준으로, 약 1 중량부 내지 약 7 중량부의 함량으로, 상기 과산화 수소를 포함할 수 있다.
상기 세정액은 상기 탈 이온수 100 중량부를 기준으로, 약 1 중량부 내지 약 8 중량부의 함량으로 암모니아를 포함할 수 있다. 상기 세정액은 상기 탈 이온수 100 중량부를 기준으로, 약 1 중량부 내지 약 5 중량부의 함량으로 암모니아를 포함할 수 있다.
상기 포커스 링(230) 및 상기 상부 전극(220)은 상기 세정액에 약 20분 내지 약 30분 동안 침지된다.
또한, 상기 포커스 링(230) 및/또는 상기 상부 전극(220)에 상기 세정액이 분사되어 세정 공정이 진행될 수 있다.
또한, 상기 세정액은 상기 관통홀(226) 내부에 분사되고, 상기 관통홀(226)의 내부가 세정될 수 있다.
이후, 상기 포커스 링(230) 및/또는 상기 상부 전극(220)은 탈 이온수에 의해서, 마무리 세정될 수 있다.
상기와 같이, 적절한 형상 가공 공정, 적절한 에칭 공정, 적절한 연마 공정 및 적절한 랩핑 공정에 의해서, 상기 상부 전극(220)이 제조될 수 있다. 이에 따라서, 상기 상부 전극(220)은 원하는 제 1 내지 제 8 프로파일(P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7 및 P8)을 가지는 하면을 포함할 수 있다.
특히, 상기와 같은 적절한 제조 공정에 의해서, 상기 제 4 두께 변화율(P4)의 편차 및 상기 제 8 두께 변화율(P8)의 편차가 감소될 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장치용 부품은 플라즈마 균일도를 향상시킬 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장치용 부품은 반도체 기판(30)의 제조 공정에 발생되는 디펙을 최소화할 수 있다.
도 6은 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장치를 도시한 도면이다. 도 7은 플라즈마 영역(114) 한정 조립체(20)를 도시한 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장치는 내부에 플라즈마 프로세싱 챔버(104) 를 가진 플라즈마 반응기(102)를 포함한다. 또한, 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장치는 상기 플라즈마 프로세싱 챔버(104) 내에 배치되는 플라즈마 영역(114) 한정 조립체(20)를 더 포함할 수 있다. 상기 플라즈마 프로세싱 챔버(104)는 상기 플라즈마 영역(114) 한정 조립체(20)와 실질적으로 동일할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장치는 매칭 네트워크(108)를 포함한다. 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장치는 상기 매칭 네트워크(108)에 의해 튜닝된 플라즈마 전력 공급부(106)를 포함한다. 상기 플라즈마 전력 공급부(106)는 상기 플라즈마 반응기(102)에 유도 결합된 전력을 제공한다. 이에 따라서, 상기 플라즈마 영역(114) 한정 조립체(20) 내에 플라즈마가 생성될 수 있다. 더 자세하게, 상기 플라즈마 전력 공급부(106)는 상기 플라즈마가 생성되도록, 전력 윈도우 (112) 근방에 위치된 TCP 코일(110)에 전력을 공급한다. 상기 TCP 코일(110)은 플라즈마 영역(114) 한정 조립체(20) 내에 상기 플라즈마가 균일한 확산 프로파일로 생성될 수 있도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 상기 TCP 코일(110)은 상기 플라즈마 한정 조립체 내에 토로이달 (toroidal) 전력 분포가 생성되도록 구성될 수 있다.
상기 전력 윈도우(112)는 상기 TCP 코일을 상기 플라즈마 프로세싱 챔버(104)와 일정 간격으로 이격시킬 수 있다. 또한, 상기 TCP 코일(110)은 상기 플라즈마 프로세싱 챔버(104)와 이격된 상태에서, 상기 에너지를 상기 플라즈마 프로세싱 챔버(104)에 공급할 수 있다.
실시예에 따른 반도체 소자 제조장치는 상기 매칭 네트워크(118)에 의해 튜닝된 바이어스 전압 전력 공급부(116)를 더 포함할 수 있다.
상기 바이어스 전압 전력 공급부(116)는 정전 척(270)을 통하여, 상기 반도체 기판(30)에 바이어스 전압을 설정할 수 있다. 즉, 상기 바이어스 전압 전력 공급부(116)는 상기 반도체 기판(30)에 바이어스 전압을 설정하기 위한 전력을 공급할 수 있다.
실시예에 따른 반도체 소자 제조장치는 제어부(124)를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부(124)는 상기 플라즈마 전력 공급부(106), 가스 소스 공급부(130) 및 상기 바이어스 전압 전력 공급부(116)를 구동 제어할 수 있다.
상기 플라즈마 전력 공급부(106) 및 상기 바이어스 전압 전력 공급부(116) 는 예를 들어, 약 13.56 MHz, 27 MHz, 2 MHz, 60 MHz, 400 kHz, 2.54 GHz 또는 이들의 조합들과 같은 특정한 무선 주파수들로 동작하도록 구성될 수도 있다.
상기 플라즈마 전력 공급부(106) 및 상기 바이어스 전압 전력 공급부(116) 는 목표된 프로세스 성능을 달성하도록, 공급되는 전력의 세기를 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 플라즈마 전력 공급부(106)는 약 50W 내지 약 5000 W 범위 내의 전력을 공급할 수도 있다. 상기 바이어스 전압 전력 공급부(116)는 약 20V 내지 약 2000V 범위 내의 바이어스 전압을 공급할 수도 있다.
또한, 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장치는 상기 가스 소스 공급부(130)를 더 포함할 수 있다. 상기 가스 소스 공급부(130)는 가스 주입기 (140)와 같은 가스 유입부를 통하여, 상기 플라즈마 영역(114) 한정 조립체(20)와 유체로 연결될 수 있다.
또한, 실시예에 따른 반도체 소자 제조장치는 상기 플라즈마 프로세싱 챔버 (104)내의 특정한 압력을 유지하는 역할을 하는, 압력 제어 밸브(142) 및 펌프(144)를 포함할 수 있다. 상기 압력 제어 밸브(142) 및 상기 펌프에 의해서, 상기 플라즈마 프로세스 한정 챔버(104)로부터 부산물 등이 제거된다. 상기 압력 제어 밸브(142)는 프로세싱 동안 1 Torr 미만의 공정 압력을 유지시킬 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 플라즈마 영역(114) 한정 조립체(20)는 커버부(210), 상기 상부 전극(220), 상기 포커스 링(230), 제 1 절연 링(250), 제 2 절연 링(240), 커버 링(260) 및 상기 정전 척(270)을 포함한다.
상기 커버부(210)는 상기 플라즈마 영역(114)의 외측부에 배치된다. 상기 커버부(210)는 상기 플라즈마 영역(114)의 외측부를 따라서 연장될 수 있다. 상기 커버부(210)는 상기 플라즈마 영역(114)의 주위를 따라서 배치될 수 있다.
상기 커버부(210)는 상기 상부 전극(220)을 지지할 수 있다. 상기 커버부(210)는 상기 상부 전극(220)과 체결될 수 있다. 또한, 상기 커버부(210)는 상기 제 2 절연 링(240)에 체결될 수 있다. 또한, 상기 커버부(210)는 상기 커버 링(260)에 체결될 수 있다. 상기 커버부(210)는 상기 커버 링(260)을 지지할 수 있다.
상기 커버부(210)는 실리콘을 포함할 수 있다. 상기 커버부(210)는 실리콘으로 이루어질 수 있다. 상기 커버부(210)는 폴리실리콘 또는 실리콘 단결정을 포함할 수 있다. 상기 커버부(210)는 상기 폴리실리콘으로 이루어질 수 있다.
상기 커버부(210)는 상기 플라즈마 영역(114)에서 발생되는 공정 부산물이 배출되기 위한 배출부(280)를 포함할 수 있다. 상기 배출부(280)는 상기 플라즈마 영역(114)에 연결될 수 있다.
상기 상부 전극(220) 및 상기 포커스 링(230)은 앞서 설명한 바와 같은 특징을 가질 수 있다.
상기 상부 전극(220)은 상기 커버부(210)에 안착될 수 있다. 상기 상부 전극(220)은 상기 커버부(210)에 안착될 수 있다. 상기 상부 전극(220)은 상기 커버부(210)에 체결될 수 있다. 상기 상부 전극(220)은 상기 커버부(210)에 결합될 수 있다.
상기 상부 전극(220)은 상기 플라즈마 영역(114) 상에 배치된다. 상기 상부 전극(220)은 상기 플라즈마 영역(114)의 상부를 전체적으로 덮을 수 있다. 상기 상부 전극(220)은 상기 플라즈마 영역(114)을 사이에 두고, 상기 반도체 기판(30)과 서로 마주볼 수 있다.
상기 포커스 링(230)은 상기 반도체 기판(30)의 주위를 따라서 연장될 수 있다. 상기 포커스 링(230)은 상기 정전 척(270) 상에 배치될 수 있다. 상기 포커스 링(230)은 상기 플라즈마 영역(114)의 외곽을 따라서 연장될 수 있다. 상기 포커스 링(230)은 상기 제 1 절연 링(250) 내측에 배치될 수 있다.
상기 포커스 링(230)은 상기 반도체 기판(30)이 배치되는 부분을 둘러쌀 수 있다. 상기 포커스 링(230)은 상기 반도체 기판(30)이 배치되는 공간(236)을 형성할 수 있다. 상기 포커스 링(230)은 상기 반도체 기판(30)의 에지 부분에 배치될 수 있다.
상기 제 1 절연 링(250)은 상기 포커스 링(230)의 주위를 둘러싼다. 상기 제 1 절연 링(250)은 상기 정전 척(270)의 주위를 둘러쌀 수 있다. 상기 제 1 절연 링(250)은 상기 정전 척(270)의 외주면을 따라서 연장될 수 있다. 상기 제 1 절연 링(250)은 상기 포커스 링(230)의 외주면을 따라서 연장될 수 있다. 상기 제 1 절연 링(250)은 상기 포커스 링(230)의 외주면 및 상기 정전 척(270)의 외주면을 덮을 수 있다.
상기 제 1 절연 링(250)은 상기 커버부(210) 및 상기 포커스 링(230) 사이에 배치된다. 또한, 상기 제 1 절연 링(250)은 상기 커버부(210) 및 상기 정전 척(270) 사이에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제 1 절연 링(250)은 높은 전기 저항을 가질 수 있다. 즉, 상기 제 1 절연 링(250)은 높은 절연성을 가질 수 있다. 이에 따라서, 상기 제 1 절연 링(250)은 상기 포커스 링(230) 및 상기 커버부(210) 사이를 절연시킬 수 있다. 또한, 상기 제 1 절연 링(250)은 상기 정전 척(270) 및 상기 커버부(210) 사이를 절연시킬 수 있다.
상기 제 1 절연 링(250)은 높은 전기 저항을 가지면서, 높은 내식각성을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 상기 제 1 절연 링(250)은 쿼츠를 포함할 수 있다. 상기 제 1 절연 링(250)은 융용 쿼츠 및/또는 합성 쿼츠를 포함할 수 있다.
상기 제 1 절연 링(250)은 쿼츠로 이루어질 수 있다. 상기 제 1 절연 링(250)은 약 99.99% 이상의 순도를 가지는 쿼츠로 이루어질 수 있다.
상기 제 2 절연 링(240)은 상기 제 1 절연 링(250) 외측에 배치된다. 상기 제 2 절연 링(240)은 상기 제 1 절연 링(250)의 외주면을 둘러쌀 수 있다. 상기 제 2 절연 링(240)은 상기 제 1 절연 링(250)의 주위를 따라서 연장될 수 있다.
상기 제 2 절연 링(240)은 상기 제 1 절연 링(250)의 절연 특성을 보강할 수 있다. 상기 제 2 절연 링(240)은 상기 포커스 링(230) 및 상기 커버부(210) 사이를 절연시킬 수 있다. 또한, 상기 제 2 절연 링(240)은 상기 정전 척(270) 및 상기 커버부(210) 사이를 절연시킬 수 있다.
상기 제 2 절연 링(240)은 높은 전기 저항을 가지면서, 높은 내식각성을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 상기 제 2 절연 링(240)은 쿼츠를 포함할 수 있다. 상기 제 2 절연 링(240)은 융용 쿼츠 및/또는 합성 쿼츠를 포함할 수 있다.
상기 제 2 절연 링(240)은 쿼츠로 이루어질 수 있다. 상기 제 2 절연 링(240)은 약 99.99% 이상의 순도를 가지는 쿼츠로 이루어질 수 있다.
상기 커버 링(260)은 상기 커버부(210) 아래에 배치될 수 있다. 상기 커버 링(260)은 상기 커버부(210) 아래에 배치될 수 있다. 상기 커버 링(260)은 상기 제 1 절연 링(250)의 외측에 배치될 수 있다. 상기 커버 링(260)은 상기 제 1 절연 링(250)의 외주면을 따라서 연장될 수 있다. 상기 커버 링(260)은 상기 정전 척(270) 외측에 배치될 수 있다.
상기 커버 링(260)은 상기 배출부(280)의 주위에 배치될 수 있다. 상기 배출부(280)는 상기 플라즈마 영역(114)에서 발생되는 공정 부산물을 배출하기 위한 배기구일 수 있다.
상기 커버 링(260)은 높은 전기 저항을 가지면서, 높은 내식각성을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 상기 커버 링(260)은 쿼츠를 포함할 수 있다. 상기 커버 링(260)은 융용 쿼츠 및/또는 합성 쿼츠를 포함할 수 있다.
상기 커버 링(260)은 쿼츠로 이루어질 수 있다. 상기 커버 링(260)은 약 99.99% 이상의 순도를 가지는 쿼츠로 이루어질 수 있다.
실시예에 따른 반도체 소자의 제조 장치는 상기 반도체 기판(30)을 플라즈마 처리할 수 있다. 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 장치는 상기 반도체 기판(30)을 플라즈마 처리하여, 반도체 소자를 제조할 수 있다.
상기 반도체 기판(30)은 웨이퍼, 상기 웨이퍼 상에 배치되는 식각 대상층 및 상기 식각 대상층 상에 배치되는 마스크 패턴을 포함할 수 있다.
상기 식각 대상층은 금속층을 포함하는 도전층일 수 있다. 상기 식각 대상층은 산화막을 포함하는 유전체층일 수 있다.
상기 마스크 패턴은 상기 식각 대상층을 선택적으로 노출시킬 수 있다. 상기 마스크 패턴은 포토레지스트층을 포함할 수 있다. 상기 포토레지스트층은 광에 의해서 패터닝될 수 있다.
상기 반도체 기판(30)이 플라즈마 처리되기 위해서, 상기 반도체 기판(30)은 상기 정전 척(270) 상에 배치된다. 또한, 상기 반도체 기판(30)은 상기 포커스 링(230) 내에 배치될 수 있다. 상기 반도체 기판(30)은 상기 가이드부(239) 상에 배치될 수 있다.
이후, 상기 반도체 기판(30)에 플라즈마가 분사된다. 상기 플라자마는 상기 상부 전극(220)을 통하여, 상기 반도체 기판(30)에 분사된다. 상기 플라즈마는 가스 소스에 의해서 형성될 수 있다.
상기 가스 소스는 수소 기체(H2), 질소 기체(N2) 및 불소계 기체를 포함할 수 있다. 상기 불소계 기체는 불화수소 또는 플루오르화 카본(CHxF4-x, x는 1 내지 3의 정수)을 포함할 수 있다.
상기 수소 기체 및 상기 질소 기체의 플로우 비는 약 3:1 내지 약 7:1일 수 있다. 또한, 상기 수소 및 상기 불소계 기체의 플로우 비는 약 10:1 내지 약 100:1일 수 있다.
상기 플라즈마에 의해서, 상기 식각 대상층은 선택적으로 식각될 수 있다. 이에 따라서, 상기 웨이퍼 상에 도전 패턴 또는 절연 패턴이 형성될 수 있다.
상기 포커스 링(230) 및 상기 상부 전극(220)은 상기와 같은 특징을 가지기 때문에, 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 장치는 반도체 기판(30)의 제조 과정에서 발생되는 디펙을 방지할 수 있다.
특히, 상기 상부 전극(220)은 상기와 같은 특징을 가지기 때문에, 플라즈마의 직진성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장치는 식각 균일도를 향상시킬 수 있다.
이에 따라서, 상기 상부 전극(220)은 외부 및 내부의 오염을 방지하고, 반도체 소자 제조 장치의 내부로 상기 오염 물질이 전이되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라서, 상기 상부 전극(220)은 반도체 기판 제조 공정에 발생되는 디펙을 최소화할 수 있다.
실시예에 따른 상부 전극은 반경에 따라서 변하는 두께를 가질 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 상부 전극의 하면은 제 1 두께 변화율을 가지는 제 1 프로파일, 제 2 두께 변화율을 가지는 제 2 프로파일, 제 3 두께 변화율을 가지는 제 3 프로파일, 제 4 두께 변화율을 가지는 제 4 프로파일, 제 5 두께 변화율을 가지는 제 5 프로파일 및 제 7 두께 변화율을 가지는 제 7 프로파일을 포함한다.
상기 제 1 두께 변화율은 -0.385 내지 0의 범위 내에서, 상기 하면의 중심으로부터 외곽으로 갈수록 점점 감소되고, 상기 제 2 두께 변화율은 -0.37 내지 -0.39이고, 상기 제 3 프로파일은 -0.385 내지 0의 범위 내에서, 상기 하면의 중심으로부터 상기 외곽으로 갈수록 점점 더 커지고, 상기 제 4 두께 변화율은 0 내지 0.105의 범위 내에서, 상기 하면의 중심으로부터 상기 외곽으로 갈수록 점점 더 커지고, 상기 제 5 두께 변화율은 0.1 내지 0.11이고, 상기 제 7 두께 변화율은 -0.003 내지 0.003이다.
이에 따라서, 실시예에 따른 상부 전극은 중심 부분으로부터 외곽으로 갈 수록 적절하게 두께가 얇아지다가 다시 두꺼워지는 특징을 가질 수 있다. 즉, 실시예에 따른 상부 전극의 하면은 중심 부분에서, 아래로 볼록한 형상을 가지면서, 적절하게 얇아지다가 두꺼워지는 프로파일을 가질 수 있다. 또한, 실시예에 따른 상부 전극은 중심 부근에서 두께가 급격하게 변하는 특징을 가질 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 상부 전극은 중앙 부분 및 외곽 부분으로 플라즈마를 보강하여, 플라즈마의 직진성을 향상시킬 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 상부 전극은 전체적으로 균일한 플라즈마를 생성할 수 있다.
특히, 상기 상부 전극의 직경이 커질수록, 상기 상부 전극의 중앙 부분 및 외곽 부분에서 플라즈마 밀도가 감소될 수 있다. 이때, 상기 상부 전극은 상기와 같은 두께 변화율을 가지는 프로파일들을 포함하기 때문에, 전체적으로 균일한 플라즈마를 구현할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 상부 전극은 전체적으로 균일한 플라즈마를 구현하므로, 잔유 공정 부산물의 발생을 억제할 수 있다. 즉, 실시예에 따른 상부 전극은 상기 잔유 공정 부산물의 흡착을 방지할 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 상부 전극은 반도체 소자를 제조하기 위한 공정에서, 스크래치 또는 채터마크 등과 같은 디펙을 방지할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 상부 전극은 상기 반도체 소자를 제조하기 위한 공정에서, 특정 부분으로 플라즈마가 집중되는 현상을 억제하므로, 특정 부위가 식각되는 현상을 방지할 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 상부 전극은 플라즈마 생성 영역에서의 플라즈마에 의한 과도한 마모를 억제할 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 상부 전극을 포함하는 반도체 소자 제조 장치는 향상된 내구성을 가질 수 있다.
또한, 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장치는 상기 상부 전극(220)이 생략될 수 있다. 즉, 상기 포커스 링(230)이 생략된 반도체 소자 제조 장치는 추후에, 상기 상부 전극(220)를 따로 장착할 수 있다. 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장치는 상기 상부 전극(220)을 생략하고, 추후에 장착될 수 있다. 즉, 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장치는 상기 상부 전극(220)이 장착될 수 있도록 최적화되어 구성될 수 있다.
또한, 이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
제조예 1
쵸크랄스키법에 의해서, 약 330㎜의 직경을 가지는 실리콘 잉곳이 제조되었다. 상기 실리콘 잉곳은 다이아몬드 와이어 소에 의해서 절단되어, 약 20㎜의 두께를 가지는 실리콘 단결정 플레이트가 제조되었다. 이후, 상기 실리콘 단결정 플레이트의 모서리 부분이 절삭되어, 모따기 면이 형성되었다.
이후, 상기 모따기 공정이 진행된 실리콘 단결정 플레이트는 상정반 및 하정반 사이에 배치되고, 상기 상정반 및 상기 하정반에 의해서 랩핑된다. 이후, 상기 랩핑된 실리콘 단결정 플레이트는 그라인더에 의해서 형상 가공된다. 이에 따라서, 미가공 상부 전극이 형성된다.
상기 형상 가공 공정은 다음과 같은 조건으로 진행되었다.
1) 그라인더 헤드 : 1000 메쉬
2) 그라인더 회전수: 6000 rpm
3) 피드 : 0.7 ㎜/분
이후, 상기 미가공 상부 전극은 상온에서 하기의 에칭액에 약 6500초 동안 침지되어, 상기 미가공 상부 전극의 외부 표면이 처리되어, 상부 전극이 제조되었다.
상기 에칭액의 성분은 다음과 같다.
1) 탈이온수 : 35 %/wt 중량부
2) 황산 : 60 %/wt 중량부
3) 질산 암모늄 : 5 %/wt 중량부
상기 상부 전극의 하면은 제 1 프로파일(반경 0에서 4㎜까지), 제 2 프로파일(반경 4㎜에서 9㎜까지), 제 3 프로파일(반경 9㎜에서 79㎜까지), 제 4 프로파일(반경 79㎜에서 111㎜까지), 제 5 프로파일(반경 111㎜에서 139㎜까지), 제 6 프로파일(반경 139㎜에서 141㎜까지) 및 제 7 프로파일(반경 141㎜에서 150㎜까지)을 포함한다. 또한, 상기 상부 전극의 중심에서의 두께는 약 25㎜이고, 상기 제 3 프로파일 및 상기 제 4 프로파일이 만나는 부분에서 두께는 10.3㎜이고, 상기 제 8 프로파일에서의 두께는 약 14㎜이었다.
상기 제 1 프로파일의 중심에서 두께 변화율은 0이고, 반경 4㎜에서 두께 변화율은 -0.38이었다. 또한, 상기 제 1 프로파일의 중심에서 반경 4㎜까지 두께 변화율은 지속적으로 감소되었다.
또한, 반경 9㎜에서 두께 변화율은 약 -0.378이었다. 상기 제 2 프로파일에서, 두께 변화율은 약 0.01의 편차 내에서 거의 변화가 없었다.
또한, 반경 79㎜에서 두께 변화율은 약 0이었다. 상기 제 3 프로파일에서, 두께 변화율은 지속적으로 증가하였다.
또한, 반경 111㎜에서 두께 변화율은 약 0.101이었다. 상기 제 4 프로파일에서, 두께 변화율은 지속적으로 증가하였다.
또한, 반경 139㎜에서 두께 변화율은 약 0.103었다. 상기 제 5 프로파일에서, 두께 변화율은 약 0.01의 편차 내에서 거의 변화가 없었다.
또한, 반경 141㎜에서 두께 변화율은 약 0이었다. 상기 제 6 프로파일에서, 두께 변화율은 급격하게 감소하였다.
또한, 반경 150㎜에서의 두께 변화율은 약 0이었다. 상기 제 7 프로파일에서 두께 변화율은 일정하였다. 상기 제 7 프로파일에서, 두께 변화율은 약 0이었다. 상기 제 7 프로파일에서, 상기 두께 변화율의 편차는 0.003 미만이었다.
제조예 2 내지 제조예 6
하기의 표 1 및 표 2에서와 같이, 제 1 프로파일, 제 2 프로파일, 제 3 프로파일, 제 4 프로파일, 제 5 프로파일, 제 6 프로파일, 제 7 프로파일 및 제 8 프로파일의 형상이 변경되었다. 제조예 6에서 상부 전극은 두께 15㎜의 평판 형상을 가졌다.
| 구분 | 반경 0 두께 변화율 |
반경 4㎜ 두께 변화율 |
반경 9㎜ 두께 변화율 |
반경 79㎜ 두께 변화율 |
반경 111㎜ 두께 변화율 |
반경 139㎜ 두께 변화율 |
| 제조예 1 | 0 | -0.38 | -0.378 | 0 | 0.101 | 0.103 |
| 제조예 2 | 0 | -0.379 | -0.378 | 0 | 0.102 | 0.103 |
| 제조예 3 | 0 | -0.381 | -0.379 | 0 | 0.103 | 0.102 |
| 제조예 4 | 0 | -0.382 | -0.380 | 0 | 0.101 | 0.101 |
| 제조예 5 | 0 | -0.383 | -0.382 | 0 | 0.103 | 0.104 |
| 제조예 6 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 구분 | 반경 141㎜ 두께 변화율 |
반경 150㎜ 두께 변화율 |
중심 두께 (㎜) |
반경 79㎜ 두께(㎜) | 제 8 프로파일 두께(㎜) |
| 제조예 1 | 0 | 0 | 25 | 10.3 | 14 |
| 제조예 2 | 0 | 0 | 24 | 9.3 | 13 |
| 제조예 3 | 0 | 0 | 26 | 10.9 | 14.6 |
| 제조예 4 | 0 | 0 | 24.5 | 9.8 | 14 |
| 제조예 5 | 0 | 0 | 25.3 | 10.5 | 14.2 |
| 제조예 6 | 0 | 0 | 15 | 15 | 15 |
실시예 1 내지 5 및 비교예
하기의 표 3에서와 같이, 웨이퍼 에칭 장치에 상부 전극이 장착되고, 실리콘 웨이퍼가 상기 에칭 장치에 안착된다. 이후, 수소 기체, 질소 기체 및 CH3F가 약 5:1:0.5의 부피 플로우 비로 상부 전극에 분사되고, 플라즈마화 되어, 약 10분 동안 상기 실리콘 웨이퍼에 분사되어, 에칭 공정이 진행되었다.
| 구분 | 상부전극 |
| 실시예 1 | 제조예 1 |
| 실시예 2 | 제조예 2 |
| 실시예 3 | 제조예 3 |
| 실시예 4 | 제조예 4 |
| 실시예 5 | 제조예 5 |
| 비교예 | 제조예 6 |
평가예
1. 두께 변화율
접촉식 3차원 측정기(제조사 : MITUTOYO, 제품명 : CRYSTA-APEC C9166)에 의해서, 상부 전극의 두께가 반경 0.3㎜의 측졍 간격으로 반경 방향으로 측정되었다. 이에 따라서, 상기 상부 전극의 하면의 두께 변화율이 상기 표 1 및 표 2와 같이 도출되었다.
2. 식각 편차
상기 에칭된 실리콘 웨이퍼에서, 중심에서 식각된 제 1 식각 두께 및 외곽에서 식각된 제 2 식각 두께 및 상기 외곽과 중심 사이의 중간에서 식각된 제 3 식각 두께가 측정되었다. 상기 제 1 식각 두께, 상기 제 2 식각 두께 및 상기 제 3 식각 두께의 편차가 도출되었다. 상기 제 1 식각 두께, 상기 제 2 식각 두께 및 상기 제 3 식각 두께의 편차는 상기 제 1 식각 두께, 상기 제 2 식각 두께 및 상기 제 3 식각 두께의 평균이 도출된 후, 각각의 식각 두께와 평균 사이의 차이를 상기 평균의 3배로 나눈 값이다.
상기 위치 별 식각 두께의 편차 0.1 미만 : 양호
상기 위치 별 식각 두께의 편차 0.1 이상 : 불량
3. 결함 평가
웨이퍼 표면 분석기(WM-3000, 제우스사) 장비에 의해서, 상기 에칭된 실리콘 웨이퍼의 결함 개수가 측정되었다.
결함 개수 10 개 이하 : 양호, O
결함 개수 11 개 이상 : 불량, X
하기의 표 4과 같이, 결함 평가 및 식각 편차 평가가 도출되었다.
| 구분 | 결함 | 식각 편차 |
| 실시예 1 | O | O |
| 실시예 2 | O | O |
| 실시예 3 | O | O |
| 실시예 4 | O | O |
| 실시예 5 | O | O |
| 비교예 | X | X |
상기 표 4에서와 같이, 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법은 낮은 결함 및 식각 편차를 가진다.
커버부(210)
상부 전극(220)
포커스 링(230)
제 1 절연 링(250)
제 2 절연 링(240)
커버 링(260)
정전 척(270)
상부 전극(220)
포커스 링(230)
제 1 절연 링(250)
제 2 절연 링(240)
커버 링(260)
정전 척(270)
Claims (14)
- 평평한 상면; 및
상기 상면에 대향하는 하면을 포함하고,
상기 상면으로부터 상기 하면까지의 두께를 포함하고,
상기 하면은,
상기 하면의 중심 영역에 대응되고, -0.385 내지 0의 범위 내에서, 상기 하면의 중심으로부터 외곽으로 갈수록 점점 감소되는 제 1 두께 변화율을 가지는 제 1 프로파일;
상기 제 1 프로파일을 둘러싸고, -0.37 내지 -0.39의 제 2 두께 변화율을 가지는 제 2 프로파일;
상기 제 2 프로파일을 둘러싸고, -0.385 내지 0의 범위 내에서, 상기 하면의 중심으로부터 상기 외곽으로 갈수록 점점 더 커지는 제 3 두께 변화율을 가지는 제 3 프로파일;
상기 제 3 프로파일을 둘러싸고, 0 내지 0.105의 범위 내에서, 상기 하면의 중심으로부터 상기 외곽으로 갈수록 점점 더 커지는 제 4 두께 변화율을 가지는 제 4 프로파일;
상기 제 4 프로파일을 둘러싸고, 0.1 내지 0.11의 제 5 두께 변화율을 가지는 제 5 프로파일; 및
상기 제 5 프로파일을 둘러싸고, -0.003 내지 0.003의 제 7 두께 변화율을 가지는 제 7 프로파일을 포함하고,
상기 제 1 두께 변화율, 상기 제 2 두께 변화율, 상기 제 3 두께 변화율, 상기 제 4 두께 변화율, 상기 제 5 두께 변화율 및 상기 제 7 두께 변화율은 상기 하면의 중심으로부터 상기 상면과 평행한 수평 방향을 따라서 두께의 변화를 반경의 변화로 나눈 값인 상부 전극. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 프로파일은 상기 상면의 중심으로부터 상기 수평 방향으로 제 1 반경까지이고,
상기 제 2 프로파일은 상기 1 반경으로부터 상기 수평 방향으로 제 2 반경까지이고,
상기 제 3 프로파일은 상기 제 2 반경으로부터 상기 수평 방향으로 제 3 반경까지이고,
상기 제 4 프로파일은 상기 제 3 반경으로부터 상기 수평 방향으로 제 4 반경까지이고,
상기 제 5 프로파일은 상기 제 4 반경으로부터 제 5 반경까지인 상부 전극. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 반경은 3㎜ 내지 5㎜ 중 하나이고,
상기 제 2 반경은 8㎜ 내지 10㎜ 중 하나이고,
상기 제 3 반경은 75㎜ 내지 85㎜ 중 하나이고,
상기 제 4 반경은 108㎜ 내지 114㎜ 중 하나이고,
상기 제 5 반경은 138㎜ 내지 141㎜ 중 하나인 상부 전극. - 제 3 항에 있어서, 상기 중심에서의 제 1 두께 변화율은 -0.003 내지 0.003이고, 상기 제 1 반경에서 제 1 두께 변화율은 -0.37 내지 -0.39인 상부 전극.
- 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 반경에서의 제 3 두께 변화율은 -0.37 내지 -0.39이고, 상기 제 3 반경에서의 제 3 두께 변화율은 -0.003 내지 0.003인 상부 전극.
- 제 3 항에 있어서, 상기 제 3 반경에서의 제 4 두께 변화율은 -0.003 내지 0.003이고, 상기 제 4 반경에서의 제 4 두께 변화율은 0.1 내지 0.11인 상부 전극.
- 제 1 항에 있어서, 실리콘 단결정을 포함하고,
상기 하면의 중심에서의 두께가 22㎜ 내지 25㎜이고,
상기 제 3 프로파일 및 상기 제 4 프로파일이 만나는 영역에서의 두께가 9㎜ 내지 12㎜이고,
상기 제 7 프로파일에서의 두께가 11㎜ 내지 16㎜인 상부 전극. - 제 1 항에 있어서,
상기 하면은,
상기 제 5 프로파일 및 상기 제 7 프로파일 사이에 배치되는 제 6 프로파일을 포함하는 상부 전극. - 제 8 항에 있어서,
상기 제 6 프로파일은 0 내지 0.11의 범위에서, 상기 중심에서 상기 외곽으로 갈수록 점점 더 작아지는 제 6 두께 변화율을 가지는 상부 전극. - 제 9 항에 있어서,
실리콘 단결정을 포함하고,
상기 제 1 프로파일, 상기 제 2 프로파일, 상기 제 3 프로파일, 상기 제 4 프로파일, 상기 제 5 프로파일, 상기 제 6 프로파일 및 상기 제 7 프로파일은 일체로 연결되는 상부 전극. - 제 10 항에 있어서,
상기 제 1 프로파일의 폭, 상기 제 2 프로파일의 폭 및 상기 제 3 프로파일의 폭의 합 및 상기 제 1 프로파일의 폭, 상기 제 2 프로파일의 폭 및 상기 제 3 프로파일의 폭의 합의 비율은 51:49 내지 59:41인 상부 전극. - 반도체 기판 상에 배치되고, 플라즈마를 형성하는 상부 전극;
상기 반도체 기판을 지지하고, 상기 반도체 기판 아래에 배치되는 정전 척; 및
상기 반도체 기판의 주위를 둘러싸고, 상기 정전 척에 장착되는 포커스 링을 포함하고,
상기 상부 전극은 평평한 상면 및 상기 상면에 대향하는 하면을 포함하고,
상기 상면으로부터 상기 하면까지의 두께를 포함하고,
상기 하면은,
상기 하면의 중심 영역에 대응되고, -0.385 내지 0의 범위 내에서, 상기 하면의 중심으로부터 외곽으로 갈수록 점점 감소되는 제 1 두께 변화율을 가지는 제 1 프로파일;
상기 제 1 프로파일을 둘러싸고, -0.37 내지 -0.39의 제 2 두께 변화율을 가지는 제 2 프로파일;
상기 제 2 프로파일을 둘러싸고, -0.385 내지 0의 범위 내에서, 상기 하면의 중심으로부터 상기 외곽으로 갈수록 점점 더 커지는 제 3 두께 변화율을 가지는 제 3 프로파일;
상기 제 3 프로파일을 둘러싸고, 0 내지 0.105의 범위 내에서, 상기 하면의 중심으로부터 상기 외곽으로 갈수록 점점 더 커지는 제 4 두께 변화율을 가지는 제 4 프로파일;
상기 제 4 프로파일을 둘러싸고, 0.1 내지 0.11의 제 5 두께 변화율을 가지는 제 5 프로파일; 및
상기 제 5 프로파일을 둘러싸고, -0.003 내지 0.003의 제 7 두께 변화율을 가지는 제 7 프로파일을 포함하고,
상기 제 1 두께 변화율, 상기 제 2 두께 변화율, 상기 제 3 두께 변화율, 상기 제 4 두께 변화율, 상기 제 5 두께 변화율 및 상기 제 7 두께 변화율은 상기 하면의 중심으로부터 상기 상면과 평행한 수평 방향을 따라서 두께의 변화를 반경의 변화로 나눈 값인 상부 전극. 반도체 소자 제조 장치. - 반도체 소자 제조 장치에 반도체 기판을 배치하는 단계; 및
상기 반도체 기판을 처리하는 단계;를 포함하고,
상기 반도체 소자 제조 장치는
상기 반도체 기판 상에 배치되고, 플라즈마를 형성하는 상부 전극;
상기 반도체 기판을 지지하고, 상기 반도체 기판 아래에 배치되는 정전 척; 및
상기 반도체 기판의 주위를 둘러싸고, 상기 정전 척에 장착되는 포커스 링을 포함하고,
상기 상부 전극은 평평한 상면 및 상기 상면에 대향하는 하면을 포함하고,
상기 상면으로부터 상기 하면까지의 두께를 포함하고,
상기 하면은,
상기 하면의 중심 영역에 대응되고, -0.385 내지 0의 범위 내에서, 상기 하면의 중심으로부터 외곽으로 갈수록 점점 감소되는 제 1 두께 변화율을 가지는 제 1 프로파일;
상기 제 1 프로파일을 둘러싸고, -0.37 내지 -0.39의 제 2 두께 변화율을 가지는 제 2 프로파일;
상기 제 2 프로파일을 둘러싸고, -0.385 내지 0의 범위 내에서, 상기 하면의 중심으로부터 상기 외곽으로 갈수록 점점 더 커지는 제 3 두께 변화율을 가지는 제 3 프로파일;
상기 제 3 프로파일을 둘러싸고, 0 내지 0.105의 범위 내에서, 상기 하면의 중심으로부터 상기 외곽으로 갈수록 점점 더 커지는 제 4 두께 변화율을 가지는 제 4 프로파일;
상기 제 4 프로파일을 둘러싸고, 0.1 내지 0.11의 제 5 두께 변화율을 가지는 제 5 프로파일; 및
상기 제 5 프로파일을 둘러싸고, -0.003 내지 0.003의 제 7 두께 변화율을 가지는 제 7 프로파일을 포함하고,
상기 제 1 두께 변화율, 상기 제 2 두께 변화율, 상기 제 3 두께 변화율, 상기 제 4 두께 변화율, 상기 제 5 두께 변화율 및 상기 제 7 두께 변화율은 상기 하면의 중심으로부터 상기 상면과 평행한 수평 방향을 따라서 두께의 변화를 반경의 변화로 나눈 값인 반도체 소자의 제조방법. - 제 1 항의 상부 전극이 장착될 수 있는 반도체 소자 제조 장치.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230054456A KR102615786B1 (ko) | 2023-04-26 | 2023-04-26 | 상부 전극, 이를 포함하는 반도체 소자 제조 장치 및 반도체 소자의 제조 방법 |
| JP2024008231A JP7460858B1 (ja) | 2023-04-26 | 2024-01-23 | 上部電極、これを含む半導体素子の製造装置および半導体素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020230054456A KR102615786B1 (ko) | 2023-04-26 | 2023-04-26 | 상부 전극, 이를 포함하는 반도체 소자 제조 장치 및 반도체 소자의 제조 방법 |
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| KR102615786B1 true KR102615786B1 (ko) | 2023-12-19 |
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ID=89385373
Family Applications (1)
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| KR (1) | KR102615786B1 (ko) |
Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| JP2013211574A (ja) * | 2003-02-03 | 2013-10-10 | Okutekku:Kk | プラズマ処理装置及びプラズマ処理装置用の電極板 |
| KR20220021514A (ko) * | 2020-08-14 | 2022-02-22 | 삼성전자주식회사 | 상부 전극 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 |
| KR20220138849A (ko) * | 2018-02-05 | 2022-10-13 | 램 리써치 코포레이션 | 플라즈마 프로세싱을 위한 가변하는 두께를 갖는 상부 전극 |
| KR20230039182A (ko) * | 2021-09-14 | 2023-03-21 | 주식회사 티이엠 | 조립형 프로파일 상부 전극 및 이를 포함하는 플라즈마 처리 장치 |
-
2023
- 2023-04-26 KR KR1020230054456A patent/KR102615786B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
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