KR102647644B1 - 포커스 링 및 그를 포함하는 플라즈마 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 포커스 링 및 그를 포함하는 플라즈마 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 제1 소재로 이루어진 제1 링; 및 상기 제1 소재와는 다른 제2 소재로 이루어진 제2 링을 포함한다. 상기 제1 링은 상기 제2 링 상에 탈착 가능하도록 결합되고, 상기 제1 링이 마모되면, 마모된 제1 링을 새로운 제1 링으로 교체 가능하다.
Description
본 발명은 포커스 링 및 그를 포함하는 플라즈마 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 플라즈마 식각에 이용되는 포커스 링 및 그를 포함하는 플라즈마 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체소자는 실리콘 웨이퍼 상에 제조공정을 반복적으로 진행하여 완성된다. 반도체 제조공정은 그 소재가 되는 웨이퍼에 대한 산화, 마스킹, 포토레지스트 도포, 식각, 확산 및 적층 공정들을 포함한다. 또한, 상기 공정들의 전, 후에서 보조적으로 세척, 건조 및 검사 등의 공정들이 수행되어야 한다. 특히, 식각공정은 실질적으로 웨이퍼 상에 패턴을 형성시키는 중요한 공정이다. 식각공정은 크게 습식식각과 건식식각으로 구분될 수 있다.
건식 식각 공정은 포토 공정 이후 형성된 포토레지스트 패턴의 노출된 부위를 제거하기 위한 공정이다. 밀폐된 내부공간에 소정 간격 이격되어 설치된 상부전극 및 하부전극에 고주파 전력을 인가하여 전기장을 형성하고, 상기 전기장으로 밀폐공간 내부로 공급된 반응가스를 활성화시켜 플라즈마 상태로 만든 후, 플라즈마 상태의 이온이 하부전극 위에 위치한 웨이퍼를 식각하는 것이다.
플라즈마는 웨이퍼의 상면 전체 영역으로 집중되도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위해 하부전극 상부에 있는 척 본체의 둘레를 감싸도록 포커스 링이 배치된다.
포커스 링은 척 본체 상부에서 형성되는 고주파 전력 인가에 의한 전기장 형성 영역을 웨이퍼가 위치되는 영역으로 집중시키고, 웨이퍼는 플라즈마가 형성되는 영역의 중심에 놓여져 전체적으로 균일하게 식각된다.
본 발명은 우수한 내구성을 갖는 포커스 링 및 그를 포함하는 플라즈마 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 개념에 따른, 포커스 링은, 제1 소재로 이루어진 제1 링; 및 상기 제1 소재와는 다른 제2 소재로 이루어진 제2 링을 포함할 수 있다. 상기 제1 링은 상기 제2 링 상에 탈착 가능하도록 결합되고, 상기 제1 링이 마모되면, 마모된 제1 링을 새로운 제1 링으로 교체 가능할 수 있다.
본 발명의 다른 개념에 따른, 플라즈마 장치는, 기판이 배치될 수 있는 지지판; 및 상기 지지판의 가장 자리를 둘러싸도록 제공된 에지 링을 포함할 수 있다. 상기 에지 링은, 포커스 링 및 상기 포커스 링의 외측에 제공된 차폐 링을 포함하고, 상기 포커스 링은: 제1 소재로 이루어진 제1 링; 및 상기 제1 소재와는 다른 제2 소재로 이루어진 제2 링을 포함할 수 있다. 상기 제1 링은 상기 제2 링 상에 탈착 가능하도록 결합되고, 상기 제1 링이 마모되면, 마모된 제1 링을 새로운 제1 링으로 교체 가능할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 포커스 링은 식각 내성이 높은 제1 링이 제2 링 대신 플라즈마 하에 노출되므로, 포커스 링의 내구성이 향상될 수 있다. 제2 링은 제1 링에 비해 저렴한 소재를 사용하므로, 포커스 링의 경제성이 향상될 수 있다. 제1 링은 제2 링에 탈착 가능하게 결합되므로, 플라즈마에 노출되어 마모된 제1 링이 새로운 제1 링으로 교체될 수 있다. 이로써 포커스 링의 경제성이 더욱 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 플라즈마 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 에지 링을 설명하기 위한 것으로, 도 1의 M 영역을 확대한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 포커스 링을 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 포커스 링의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 링의 교체 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 포커스 링의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 포커스 링의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 링의 교체 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 포커스 링의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 에지 링을 설명하기 위한 것으로, 도 1의 M 영역을 확대한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 포커스 링을 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 포커스 링의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 링의 교체 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 포커스 링의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 포커스 링의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 링의 교체 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 포커스 링의 단면을 나타낸 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 ‘포함한다(comprises)’ 및/또는 ‘포함하는(comprising)’은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 이하 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예로, 유도결합형 플라즈마(ICP: Inductively Coupled Plasma) 방식으로 플라즈마를 생성하여 기판을 처리하는 플라즈마 장치에 대해 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 용량결합형 플라즈마(CCP: Conductively Coupled Plasma) 방식 또는 리모트 플라즈마 방식 등 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 다양한 종류의 장치에 적용 가능하다.
또한 본 발명의 실시예에서는 지지 유닛으로 정전척을 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 지지 유닛은 기계적 클램핑에 의해 기판을 지지하거나, 진공에 의해 기판을 지지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 플라즈마 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 플라즈마 장치(10)는 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 처리할 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 장치(10)는 기판(W)에 대하여 플라즈마를 이용한 식각 공정을 수행할 수 있다. 플라즈마 장치(10)는 챔버(100), 지지 유닛(200), 가스 공급 유닛(300), 플라즈마 소스(400) 및 배기 유닛(500)을 포함할 수 있다.
챔버(100)는 내부에 기판(W)을 처리하는 처리 공간을 가질 수 있다. 챔버(100)는 하우징(110) 및 커버(120)를 포함할 수 있다.
하우징(110)은 상면이 개방될 수 있다. 즉, 하우징(110)의 내부 공간은 개방될 수 있다. 하우징(110)의 내부 공간은 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간으로 제공될 수 있다. 하우징(110)은 금속 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하우징(110)은 알루미늄을 포함할 수 있다. 하우징(110)은 접지될 수 있다.
하우징(110)의 바닥면에는 배기홀(102)이 제공될 수 있다. 배기홀(102)은 배기 라인(151)과 연결될 수 있다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 하우징(110)의 내부 공간에 잔류하는 가스는 배기 라인(151)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기 과정에 의해 하우징(110) 내부는 소정 압력으로 감압될 수 있다.
커버(120)는 하우징(110)의 개방된 상면을 덮을 수 있다. 커버(120)는 판 형상을 가지며, 하우징(110)의 내부 공간을 밀폐시킬 수 있다. 커버(120)는 유전체(dielectric substance) 창을 포함할 수 있다.
라이너(130)가 하우징(110) 내부에 제공될 수 있다. 라이너(130)는 상면 및 바닥면이 개방된 내부 공간을 가질 수 있다. 다시 말하면, 라이너(130)는 원통 형상을 가질 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면에 상응하는 반경을 가질 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면을 따라 아래로 연장될 수 있다.
라이너(130)는, 그의 상부에 지지 링(131)을 포함할 수 있다. 지지 링(131)은 링 형태를 가지며, 라이너(130)의 둘레를 따라 라이너(130)의 외측으로 돌출될 수 있다. 지지 링(131)은 하우징(110)의 상부에 제공되어, 라이너(130)를 지지할 수 있다.
라이너(130)는 하우징(110)과 동일한 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 라이너(130)는 알루미늄을 포함할 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면을 보호할 수 있다. 예를 들면, 공정 가스가 여기되는 과정에서 챔버(100) 내부에는 아크(Arc) 방전이 발생될 수 있다. 아크 방전은 주변 장치들을 손상시킬 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면을 보호하여 하우징(110)의 내측면이 아크 방전으로 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 기판 처리 공정 중에 발생한 반응 부산물이 하우징(110)의 내측벽에 증착되는 것을 방지할 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110)에 비하여 비용이 저렴하고, 교체가 용이할 수 있다. 따라서, 아크 방전으로 라이너(130)가 손상될 경우, 손상된 라이너(130)는 새로운 라이너(130)로 교체될 수 있다.
지지 유닛(200)은 챔버(100) 내부의 처리 공간 내에서 기판(W)을 지지할 수 있다. 예를 들면, 지지 유닛(200)은 하우징(110)의 내부에 배치될 수 있다. 지지 유닛(200)은 정전기력(electrostatic force)을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전척 방식으로 제공될 수 있다. 다른 예로, 지지 유닛(200)은 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수도 있다. 이하에서는 정전척 방식으로 제공된 지지 유닛(200)에 대하여 설명한다.
지지 유닛(200)은 척(220, 230, 250) 및 에지 링(240)을 포함할 수 있다. 척(220, 230, 250)은 공정 수행 시 기판(W)을 지지할 수 있다. 척(220, 230, 250)은 지지판(220), 유로 형성판(230) 및 절연 플레이트(250)를 포함할 수 있다.
지지판(220)은 지지 유닛(200)의 상부에 위치할 수 있다. 지지판(220)은 원판 형상의 유전체(dielectric substance)로 제공될 수 있다. 예를 들어, 지지판(220)은 쿼츠를 포함할 수 있다. 지지판(220)의 상면에는 기판(W)이 배치될 수 있다. 지지판(220)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 가질 수 있다. 지지판(220)에는, 기판(W)의 바닥면으로 열 전달 가스가 공급되는 통로로 이용되는 제1 공급 유로(221)가 제공될 수 있다. 지지판(220) 내에는 정전 전극(223)과 히터(225)가 매립될 수 있다.
정전 전극(223)은 히터(225) 상에 위치할 수 있다. 정전 전극(223)은 제1 하부 전원(223a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 정전 전극(223)에 인가된 전류에 의해 정전 전극(223)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 지지판(220)에 흡착될 수 있다.
히터(225)는 제2 하부 전원(225a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 히터(225)는 제2 하부 전원(225a)에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킬 수 있다. 발생된 열은 지지판(220)을 통해 기판(W)으로 전달될 수 있다. 히터(225)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 설정 온도로 유지될 수 있다. 히터(225)는 나선 형상의 코일을 포함할 수 있다.
지지판(220)의 아래에 유로 형성판(230)이 제공될 수 있다 지지판(220)의 바닥면과 유로 형성판(230)의 상면은 접착제(236)에 의해 서로 접착될 수 있다. 유로 형성판(230) 내에 제1 순환 유로(231), 제2 순환 유로(232), 및 제2 공급 유로(233)가 제공될 수 있다. 제1 순환 유로(231)는 열 전달 가스가 순환하는 통로로 제공될 수 있다. 제2 순환 유로(232)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공될 수 있다. 제2 공급 유로(233)는 제1 순환 유로(231)와 제1 공급 유로(221)를 서로 연결할 수 있다. 예를 들어, 유로 형성판(230)은 쿼츠를 포함할 수 있다.
일 실시예로, 제1 순환 유로(231)는 유로 형성판(230) 내부에 나선 형상으로 제공될 수 있다. 다른 실시예로, 제1 순환 유로(231)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들을 포함할 수 있다. 상기 링 형상의 유로들은 동일한 중심축을 갖도록 배치될 수 있다.
제1 순환 유로(231)는 열전달 매체 공급라인(231b)을 통해 열전달 매체 저장부(231a)와 연결될 수 있다. 열전달 매체 저장부(231a)에는 열전달 매체가 저장될 수 있다. 열전달 매체는 불활성 가스를 포함할 수 있다. 일 실시예로, 열전달 매체는 헬륨(He) 가스를 포함할 수 있다. 헬륨 가스는 공급 라인(231b)을 통해 제1 순환 유로(231)에 공급되며, 제2 공급 유로(233)와 제1 공급 유로(221)를 순차적으로 거쳐 기판(W)의 바닥면으로 공급될 수 있다. 헬륨 가스는 기판(W)과 지지판(220) 간에 열 교환을 돕는 매개체 역할을 수행할 수 있다. 따라서 기판(W)은 전체적으로 온도가 균일할 수 있다.
제2 순환 유로(232)는 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 냉각 유체 저장부(232a)와 연결될 수 있다. 냉각 유체 저장부(232a)에는 냉각 유체가 저장될 수 있다 냉각 유체 저장부(232a) 내에는 냉각기(232b)가 제공될 수 있다. 냉각기(232b)는 냉각 유체를 소정 온도로 냉각시킬 수 있다. 이와 달리, 냉각기(232b)는 냉각 유체 공급 라인(232c) 상에 설치될 수도 있다. 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 제2 순환 유로(232)에 공급된 냉각 유체는 제2 순환 유로(232)를 따라 순환하며 유로 형성판(230)을 냉각할 수 있다. 유로 형성판(230)은 냉각되면서 지지판(220)과 기판(W)을 함께 냉각시켜 기판(W)을 소정 온도로 유지시킬 수 있다. 상술한 바와 같은 이유로, 일반적으로, 에지 링(240)의 하부는 상부에 비해 온도가 낮을 수 있다.
유로 형성판(230)의 아래에 절연 플레이트(250)가 제공될 수 있다. 절연 플레이트(250)는 절연 물질을 포함할 수 있으며, 유로 형성판(230)과 하부 커버(270)를 서로 전기적으로 절연시킬 수 있다.
지지 유닛(200)의 아래에 하부 커버(270)가 제공될 수 있다. 하부 커버(270)는 하우징(110)의 바닥으로부터 수직적으로 이격되어 배치될 수 있다. 하부 커버(270)는 상면이 개방된 내부 공간을 가질 수 있다. 하부 커버(270)의 상면은 절연 플레이트(250)에 의해 덮일 수 있다. 따라서 하부 커버(270)의 단면의 외부 반경은 절연 플레이트(250)의 외부 반경과 동일한 길이로 제공될 수 있다. 하부 커버(270)의 내부 공간에는 반송되는 기판(W)을 외부의 반송 부재로부터 전달받아 지지판(220)으로 안착시키는 리프트 핀이 위치할 수 있다.
하부 커버(270)는 연결 부재(273)를 포함할 수 있다. 연결 부재(273)는 하부 커버(270)의 외측면과 하우징(110)의 내측벽을 서로 연결할 수 있다. 연결 부재(273)는 하부 커버(270)의 외측면에 일정한 간격으로 복수개 제공될 수 있다. 연결 부재(273)는 지지 유닛(200)을 지지할 수 있다. 또한, 연결 부재(273)는 하우징(110)의 내측벽과 연결됨으로써 하부 커버(270)가 접지(grounding)되도록 할 수 있다. 제1 하부 전원(223a)과 연결되는 제1 전원라인(223c), 제2 하부 전원(225a)과 연결되는 제2 전원라인(225c), 열전달 매체 저장부(231a)와 연결된 열전달 매체 공급라인(231b) 그리고 냉각 유체 저장부(232a)와 연결된 냉각 유체 공급 라인(232c)은 연결 부재(273)의 내부 공간을 통해 하부 커버(270) 내부로 연장될 수 있다.
가스 공급 유닛(300)은 챔버(100) 내부의 처리 공간에 공정 가스를 공급할 수 있다. 가스 공급 유닛(300)은 가스 공급 노즐(310), 가스 공급 라인(320), 그리고 가스 저장부(330)를 포함할 수 있다. 가스 공급 노즐(310)은 커버(120)의 중앙부에 제공될 수 있다. 가스 공급 노즐(310)의 바닥면에는 분사구가 형성될 수 있다. 분사구를 통해 챔버(100) 내부로 공정 가스가 공급될 수 있다.
가스 공급 라인(320)은 가스 공급 노즐(310)과 가스 저장부(330)를 서로 연결할 수 있다. 가스 공급 라인(320)은 가스 저장부(330)에 저장된 공정 가스를 가스 공급 노즐(310)에 공급할 수 있다. 가스 공급 라인(320)에는 밸브(321)가 제공될 수 있다. 밸브(321)는 가스 공급 라인(320)을 개폐하며, 가스 공급 라인(320)을 통해 공급되는 공정 가스의 유량을 조절할 수 있다.
플라즈마 소스(400)는, 챔버(100) 내에 공급된 공정 가스로부터 플라즈마를 생성할 수 있다. 플라즈마 소스(400)는 챔버(100)의 처리 공간의 외부에 제공될 수 있다. 일 실시예로, 플라즈마 소스(400)로 유도결합형 플라즈마(ICP: inductively coupled plasma) 소스가 사용될 수 있다. 플라즈마 소스(400)는 안테나 실(410), 안테나(420), 그리고 플라즈마 전원(430)을 포함할 수 있다.
안테나 실(410)은 하부가 개방된 원통 형상을 가질 수 있다. 안테나 실(410)은 챔버(100)와 대응되는 직경을 가질 수 있다. 안테나 실(410)의 하단은 커버(120)에 탈착 가능하도록 제공될 수 있다.
안테나(420)는 안테나 실(410)의 내부에 배치될 수 있다. 안테나(420)는 나선 형상의 코일 형태를 가질 수 있다. 안테나(420)는 플라즈마 전원(430)과 연결될 수 있다. 안테나(420)는 플라즈마 전원(430)으로부터 전력을 인가 받을 수 있다. 플라즈마 전원(430)은 챔버(100) 외부에 위치할 수 있다. 전력이 인가된 안테나(420)는 챔버(100)의 처리 공간에 전자기장을 형성할 수 있다. 공정 가스는 전자기장에 의해 플라즈마 상태로 여기될 수 있다.
배기 유닛(500)은 하우징(110)의 내측벽과 지지 유닛(200)의 사이에 제공될 수 있다. 배기 유닛(500)은 관통홀(511)이 형성된 배기판(510)을 포함할 수 있다. 배기판(510)은 환형의 링 형태를 가질 수 있다. 배기판(510)에는 복수의 관통홀들(511)이 제공될 수 있다. 하우징(110) 내에 제공된 공정가스는 배기판(510)의 관통홀들(511)을 통과하여 배기홀(102)로 배기될 수 있다. 배기판(510)의 형상 및 관통홀들(511)의 형상에 따라 공정가스의 흐름이 제어될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 에지 링을 설명하기 위한 것으로, 도 1의 M 영역을 확대한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 에지 링(240)은 지지 유닛(200)의 가장자리 영역 상에 배치될 수 있다. 에지 링(240)은 링 형상을 가질 수 있고, 지지판(220)의 가장 자리를 둘러싸도록 제공될 수 있다. 예를 들면, 에지 링(240)은 지지판(220)의 둘레를 따라 배치될 수 있다.
에지 링(240)은 쉬스(Sheath) 및/또는 플라즈마의 계면을 조절할 수 있다. 에지 링(240)은 포커스 링(FCR) 및 차폐 링(SHR)을 포함할 수 있다.
포커스 링(FCR)은, 그의 상부에 위치하는 제1 링(RIN1), 그의 하부에 위치하는 제2 링(RIN2), 및 제1 링(RIN1)과 제2 링(RIN2) 사이의 제3 링(RIN3)을 포함할 수 있다. 제3 링(RIN3)은 제2 링(RIN2) 상에 적층되어, 제2 링(RIN2)과 결합될 수 있다. 제1 링(RIN1)은 제3 링(RIN3) 상에 적층되어, 제3 링(RIN3)과 결합될 수 있다. 예를 들어, 포커스 링(FCR)의 최대 두께는 2mm 내지 20mm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 링(RIN1)은 상면이 노출될 수 있다. 제1 링(RIN1)의 상면은 지지면(SUS) 및 최상면(TTS)을 포함할 수 있다. 지지면(SUS)은 지지판(220)의 상면과 동일한 높이로 제공되어, 기판(W)의 가장자리의 바닥면과 접할 수 있다. 다른 실시예로, 제1 링(RIN1)의 지지면(SUS)은 지지판(220)의 상면보다 소정의 치수만큼 낮게 제공될 수 있고, 이로써 기판(W)의 가장자리의 바닥면과 지지면(SUS)이 소정의 간격으로 서로 이격될 수도 있다.
제1 링(RIN1)의 최상면(TTS)은 지지면(SUS)보다 더 높을 수 있다. 지지면(SUS)과 최상면(TTS)간의 높이 차이로 인해, 쉬스, 플라즈마의 계면 및 전기장이 조절될 수 있다. 결과적으로 포커스 링(FCR)은 플라즈마가 기판(W) 상으로 집중되도록 유도할 수 있다.
제2 링(RIN2)은 포커스 링(FCR)의 하부 구조를 구성할 수 있다. 제2 링(RIN2)은 제1 링(RIN1)과 다른 소재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 링(RIN1)은 실리콘 카바이드(SiC)를 포함할 수 있고, 제2 링(RIN2)은 실리콘(Si)을 포함할 수 있다. 실리콘(Si)은 실리콘 카바이드(SiC)에 비해 비용이 저렴하다. 포커스 링(FCR) 전체가 실리콘 카바이드(SiC)로 이루어진 것에 비해, 본 발명의 포커스 링(FCR)은 외부로 노출된 제1 링(RIN1)만이 실리콘 카바이드(SiC)로 이루어지므로 경제적일 수 있다.
제3 링(RIN3)은 제1 링(RIN1)과 제2 링(RIN2) 사이에 개재되어, 이들을 서로 결합시킬 수 있다. 제3 링(RIN3)은 제1 링(RIN1)과 다른 소재를 포함할 수 있다. 제3 링(RIN3)은 제2 링(RIN2)과 동일한 소재를 포함하거나, 다른 소재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3 링(RIN3)은 실리콘(Si), 보론 카바이드 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 보론 카바이드는 B2C, B3C, B4C, B5C, B13C2, B13C3 및 B50C2로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제3 링(RIN3)은 제1 및 제2 링들(RIN1, RIN2)과 유사한 물성을 갖는 소재를 포함할 수 있고, 제1 링(RIN1)인 실리콘 카바이드에 비해 경제적일 수 있다. 제3 링(RIN3)과 제1 링(RIN1) 사이 및 제3 링(RIN3)과 제2 링(RIN2) 사이에는 각각 접착 물질이 제공될 수 있으며, 이에 대해서는 후술한다.
포커스 링(FCR)의 외측에 차폐 링(SHR)이 제공될 수 있다. 차폐 링(SHR)은 포커스 링(FCR)의 외측을 둘러싸는 링 형상을 가질 수 있다. 차폐 링(SHR)은 포커스 링(FCR)의 측면이 플라즈마에 직접 노출되거나, 포커스 링(FCR)의 측면으로 플라즈마가 유입되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 차폐 링(SHR)은 쿼츠를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로, 도시되진 않았지만, 에지 링(240)의 아래에 커플러가 더 제공될 수 있다. 커플러는 유로 형성판(230) 상에 에지 링(240)을 고정시킬 수 있다. 커플러는 열 전도성이 높은 소재를 포함할 수 있다. 일 예로, 커플러는 알루미늄과 같은 금속을 포함할 수 있다. 커플러는 열전도 접착제에 의해 유로 형성판(230)의 상면에 접합될 수 있다. 에지 링(240)은 열전도 접착제에 의해 커플러의 상면에 접합될 수 있다. 일 예로, 상기 열전도 접착제는 실리콘 패드를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 포커스 링을 설명하기 위한 분해 사시도이다. 도 4는 도 3의 포커스 링의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 포커스 링(FCR)은 제1 링(RIN1), 제2 링(RIN2) 및 제3 링(RIN3)을 포함할 수 있다. 제3 링(RIN3)은 제1 및 제2 링들(RIN1, RIN2) 사이에 개재될 수 있다. 제1 링(RIN1)은 C-C'선을 중심축으로 하는 링의 형태를 가질 수 있다. 제2 링(RIN2)은 C-C'선을 중심축으로 하는 링의 형태를 가질 수 있다. 제3 링(RIN3)은 C-C'선을 중심축으로 하는 링의 형태를 가질 수 있다. 일 예로, 제1 링(RIN1)은 실리콘 카바이드(SiC)를 포함할 수 있고, 제2 링(RIN2)은 실리콘(Si)을 포함할 수 있으며, 제3 링(RIN3)은 실리콘(Si) 또는 보론 카바이드를 포함할 수 있다.
포커스 링(FCR)은 제1 접착층(ADL) 및 제2 접착층(RLL)을 더 포함할 수 있다. 제1 접착층(ADL)은 제1 링(RIN1)과 제3 링(RIN3) 사이에 개재되어 이들을 서로 접착시킬 수 있다. 제2 접착층(RLL)은 제2 링(RIN2)과 제3 링(RIN3) 사이에 개재되어 이들을 서로 접착시킬 수 있다. 제1 접착층(ADL) 및 제2 접착층(RLL) 각각은, C-C'선을 중심축으로 하는 링의 형태를 가질 수 있다.
제3 링(RIN3)은 제1 면(SU1) 및 제1 면(SU1)에 대향하는 제2 면(SU2)을 포함할 수 있다. 제1 면(SU1)은 제3 링(RIN3)의 상면일 수 있고, 제2 면(SU2)은 제3 링(RIN3)의 바닥면일 수 있다.
제1 접착층(ADL)은 제3 링(RIN3)의 제1 면(SU1) 및 제1 링(RIN1)의 바닥면(BS) 사이에 개재되어 이들을 서로 접착할 수 있다. 제2 접착층(RLL)은 제3 링(RIN3)의 제2 면(SU2) 및 제2 링(RIN2)의 상면(TS) 사이에 개재되어 이들을 서로 접착할 수 있다.
본 발명의 일 실시예로, 제2 접착층(RLL)은 제1 접착층(ADL)에 비해 접착력(Adhesive force)이 작을 수 있다. 다시 말하면, 제3 링(RIN3)의 제1 면(SU1)과 제1 링(RIN1)의 바닥면(BS) 사이의 접착력은, 제3 링(RIN3)의 제2 면(SU2)과 제2 링(RIN2)의 상면(TS) 사이의 접착력보다 더 클 수 있다.
본 실시예에 따른 제1 접착층(ADL) 및 제2 접착층(RLL) 각각은 두 면 사이에서 상기 두 면을 서로 접착시킬 수 있다. 그러나 제2 접착층(RLL)이 두 면을 접착시키는 접착력은 제1 접착층(ADL)이 두 면을 접착시키는 접착력보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제1 접착층(ADL)은 두 면을 반 영구적으로 단단히 결합시킬 수 있지만, 제2 접착층(RLL)은 두 면이 고정될 정도로만 점착시킬 수 있다. 즉, 제2 접착층(RLL)은 두 면이 외력에 의해 분리될 수 있을 정도의 접착력만을 부여할 수 있다. 제2 접착층(RLL)은, 두 면을 탈착 가능하도록 결합시키는 이형층(Release layer)일 수 있다.
제2 접착층(RLL)은 제1 접착층(ADL)에 비해 접착력이 작고 이형층의 기능을 수행하기 때문에, 제3 링(RIN3)은 제2 링(RIN2)에 탈착 가능하도록 결합될 수 있다. 제1 링(RIN1)은 제3 링(RIN3)과 고정되어 있으므로, 결과적으로 제3 링(RIN3)을 통해 제1 링(RIN1)이 제2 링(RIN2)에 탈착 가능하도록 결합될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로, 제2 접착층(RLL)은 제1 접착층(ADL)과 실질적으로 동일한 접착력을 가질 수 있다. 다시 말하면, 제3 링(RIN3)의 제1 면(SU1)과 제1 링(RIN1)의 바닥면(BS) 사이의 접착력은, 제3 링(RIN3)의 제2 면(SU2)과 제2 링(RIN2)의 상면(TS) 사이의 접착력과 동일할 수 있다.
본 실시예에 따른 제1 접착층(ADL) 및 제2 접착층(RLL) 각각은 두 면 사이에서 상기 두 면을 서로 접착시킬 수 있다. 동일한 온도 하에서는 제2 접착층(RLL)이 두 면을 접착시키는 접착력과 제1 접착층(ADL)이 두 면을 접착시키는 접착력은 서로 동일할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 접착층들(ADL, RLL) 각각은 두 면을 반 영구적으로 단단히 결합시킬 수 있다.
후술하겠지만, 제1 접착층(ADL)을 제외한 제2 접착층(RLL)에만 국부적으로 열이 가해질 경우, 제2 접착층(RLL)이 녹으면서 제2 접착층(RLL)의 접착력은 제1 접착층(ADL)의 접착력보다 작아질 수 있다. 즉 제2 접착층(RLL)에만 선택적으로 열이 전달됨으로써, 제2 접착층(RLL)은 두 면이 외력에 의해 분리될 수 있을 정도의 접착력만을 가지게 될 수 있다. 결과적으로, 열에 의해 제2 접착층(RLL)은 이형층으로 변화될 수 있다.
제2 접착층(RLL)은 제1 접착층(ADL)과 동일한 접착층이지만, 필요에 따라 선택적으로 열이 가해짐으로써 이형층으로 변화될 수 있다. 결과적으로, 제3 링(RIN3)은 제2 링(RIN2)에 탈착 가능하도록 결합될 수 있다. 제1 링(RIN1)은 제1 접착층(ADL)에 의해 제3 링(RIN3)과 고정되어 있으므로, 결과적으로 제3 링(RIN3)을 통해 제1 링(RIN1)이 제2 링(RIN2)에 탈착 가능하도록 결합될 수 있다.
제1 접착층(ADL) 및 제2 접착층(RLL) 각각은 제1 또는 제2 링(RIN1, RIN2)과 제3 링(RIN3)을 접착시킬 수 있는 물질을 제한 없이 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 및 제2 접착층들(ADL, RLL) 각각은 실리콘계 접착제로서 실리콘 화합물(예를 들어, 실록산)을 포함할 수 있다. 다른 예로, 제1 및 제2 접착층들(ADL, RLL) 각각은 아크릴레이트계 접착제로서 탄소수 1 내지 14의 알킬기를 가진 (메타)아크릴산 에스테르 단량체를 포함할 수 있다. 또 다른 예로, 제1 및 제2 접착층들(ADL, RLL) 각각은 불소계 접착제로서 폴리불화비닐리덴(PVdF)을 포함할 수 있다.
앞서 설명한 첫번째 실시예와 같이 제1 및 제2 접착층들(ADL, RLL)이 서로 다른 접착력을 가질 경우, 제2 접착층(RLL)은 제1 접착층(ADL)과는 다른 물질 또는 조성을 가질 수 있다. 앞서 설명한 두번째 실시예와 같이 제1 및 제2 접착층들(ADL, RLL)이 서로 동일한 접착력을 가질 경우, 제1 및 제2 접착층들(ADL, RLL)은 서로 동일한 접착제를 포함할 수 있다. 제1 접착층(ADL) 및 제2 접착층(RLL) 각각은 경화된 얇은 접착막의 형태일 수 있고, 또는 얇은 필름 형태일 수도 있다.
제2 링(RIN2)은 제1 및 제3 링들(RIN1, RIN3)에 비해 제1 방향(D1)으로 더 돌출된 부분(RIN2a)을 포함할 수 있다. 제2 링(RIN2)의 돌출된 부분(RIN2a)은 제1 및 제3 링들(RIN1, RIN3)에 비해 외측에 위치할 수 있다. 돌출된 부분(RIN2a)은 제1 장착면(MTS1) 및 제2 장착면(MTS2)을 포함할 수 있다. 제1 장착면(MTS1) 및 제2 장착면(MTS2)은 제1 링(RIN1)에 의해 덮이지 않고 외부로 노출될 수 있다. 제1 장착면(MTS1) 및 제2 장착면(MTS2) 상에는, 앞서 도 2를 참조하여 설명한 차폐 링(SHR)이 제공될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 '내측에 위치한다'는, C-C'선(도 3 참고)에 더 가까이 위치한다는 것을 의미할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 '외측에 위치한다'는, C-C'선에서 더 멀리 위치한다는 것을 의미할 수 있다.
제1 링(RIN1)의 상면은 지지면(SUS), 최상면(TTS) 및 이들을 연결하는 경사면(ICS)을 포함할 수 있다. 지지면(SUS)은 포커스 링(FCR)의 내측에 위치할 수 있고, 최상면(TTS)은 포커스 링(FCR)의 외측에 위치할 수 있다. 경사면(ICS)은 지지면(SUS)으로부터 최상면(TTS)까지 비스듬하게 연장될 수 있다.
앞서 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 지지면(SUS)은 기판(W)을 안착시킬 수 있다. 최상면(TTS)은 지지면(SUS)보다 더 높이 위치할 수 있다. 경사면(ICS)은 지지면(SUS)과 최상면(TTS)을 연결하고, 경사면(ICS)을 통해 쉬스, 플라즈마의 계면 및 전기장이 조절될 수 있다. 다시 말하면, 경사면(ICS)은 플라즈마가 기판(W) 상으로 집중되도록 유도할 수 있다.
포커스 링(FCR)은, 상술한 도 1의 플라즈마 장치를 이용한 공정 수행 시, 그의 상부가 플라즈마에 의해 식각되어 점차적으로 그의 두께가 얇아질 수 있다. 포커스 링(FCR)의 상부가 식각 되어 얇아지게 되면, 기판(W)의 외측 영역 상에서 쉬스 및 플라즈마의 계면이 변경될 수 있다. 이는 기판(W)의 플라즈마 처리에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 포커스 링(FCR)이 일정 두께 이하로 얇아지게 되면 교체되어야 한다.
본 발명의 실시예들에 따른 포커스 링(FCR)은, 제1 링(RIN1)이 제2 링(RIN2) 상에 제공되어 제2 링(RIN2)을 커버할 수 있다. 이로써 제1 링(RIN1)만이 플라즈마에 노출되고, 제2 링(RIN2)은 제1 링(RIN1)에 의해 플라즈마에 노출되지 않을 수 있다.
제2 링(RIN2), 예를 들어 실리콘은, 제1 링(RIN1), 예를 들어 실리콘 카바이드에 비해 비용은 저렴한 대신 플라즈마에 대한 식각 내성이 낮을 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 플라즈마에 대한 높은 식각 내성을 갖는 제1 링(RIN1)만이 플라즈마에 노출되고, 제2 링(RIN2)은 플라즈마에 의해 식각되지 않고 그대로 유지될 수 있다. 결과적으로 본 발명의 포커스 링(FCR)은 제1 링(RIN1)을 통해 플라즈마에 대한 높은 식각 내성을 가질 수 있고, 이로써 포커스 링(FCR)의 교체 주기를 늘릴 수 있다. 또한 포커스 링(FCR) 전체 부피의 약 절반을 제2 및 제3 링들(RIN2, RIN3)이 차지하기 때문에, 본 발명의 포커스 링(FCR)을 경제적으로 제조할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 포커스 링(FCR)은, 플라즈마에 노출되어 마모된(또는 식각된) 제1 링(RIN1)을 새로운 제1 링(RIN1)으로 교체할 수 있다. 이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여 제1 링(RIN1)의 교체 방법을 상세히 설명한다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 링의 교체 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 도 5를 참조하면, 사용되지 않은 포커스 링(FCR)의 최대 두께는 제1 두께(TI1)일 수 있다. 상술한 바와 같이, 포커스 링(FCR)이 도 1의 플라즈마 장치 내에 장착되어 플라즈마에 지속적으로 노출될 경우, 제1 링(RIN1)이 플라즈마에 의해 식각되어 그 높이가 점진적으로 낮아질 수 있다.
마모된 제1 링(RIN1)에 의해, 사용된 포커스 링(FCR)의 최대 두께는 제2 두께(TI2)를 가질 수 있다. 제2 두께(TI2)는 제1 두께(TI1)보다 작을 수 있다. 제2 두께(TI2)가 소정의 두께보다 작아질 경우, 제1 링(RIN1)은 더 이상 사용하지 못하고 교체되어야 한다.
도 6을 참조하면, 상술한 바와 같이 제1 링(RIN1)은 제3 링(RIN3)을 통해 제2 링(RIN2)에 탈착 가능하도록 결합될 수 있다. 본 발명의 일 실시예로, 제3 링(RIN3)과 제2 링(RIN2) 사이의 접착력은 제3 링(RIN3)과 제1 링(RIN1) 사이의 접착력보다 작기 때문에, 마모된 제1 링(RIN1)에 외력을 가하면 제1 링(RIN1)이 제3 링(RIN3)과 함께 제2 링(RIN2)으로부터 분리될 수 있다. 이로써 온전한 상태의 제2 링(RIN2)만 남을 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로, 제3 링(RIN3)과 제2 링(RIN2) 사이의 제2 접착층(RLL)에 선택적으로 열을 가하여, 제2 접착층(RLL)을 녹여 제2 접착층(RLL)의 접착력을 약화시킬 수 있다. 이로써 마모된 제1 링(RIN1)에 외력을 가하면, 제1 링(RIN1)이 제3 링(RIN3)과 함께 제2 링(RIN2)으로부터 분리될 수 있다.
도 7을 참조하면, 새로운 제1 링(RIN1) 및 제3 링(RIN3)의 적층 링이 제2 링(RIN2) 상에 제공될 수 있다. 제2 링(RIN2) 상에 상기 적층 링이 결합됨으로써, 새로운 포커스 링(FCR)이 준비될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 제2 링(RIN2)을 폐기하지 않고 마모된 제1 링(RIN1)을 새로운 제1 링(RIN1)으로 교체함으로써, 제2 링(RIN2)을 재활용할 수 있다. 이로써 본 발명의 포커스 링(FCR)의 경제성이 향상될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 포커스 링의 단면을 나타낸 단면도이다. 본 실시예에서는, 앞서 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 것과 중복되는 기술적 특징에 대한 상세한 설명은 생략하고, 차이점에 대해 상세히 설명한다.
도 8을 참조하면, 제1 링(RIN1)은 그의 바닥면(BS)으로부터 위로 함몰된 제1 리세스 영역(RS1)을 포함할 수 있다. 제1 리세스 영역(RS1)은, 제1 링(RIN1)을 따라 C-C'선을 중심축으로 하여 연장되는 원형의 트렌치일 수 있다. 제2 링(RIN2)은 그의 상면(TS)으로부터 아래로 함몰된 제2 리세스 영역(RS2)을 포함할 수 있다. 제2 리세스 영역(RS2)은, 제2 링(RIN2)을 따라 C-C'선을 중심축으로 하여 연장되는 원형의 트렌치일 수 있다.
제1 리세스 영역(RS1)과 제2 리세스 영역(RS2)은 서로 수직적으로 중첩될 수 있다. 제1 리세스 영역(RS1)의 제1 방향(D1)으로의 폭과 제2 리세스 영역(RS2)의 제1 방향(D1)으로의 폭은 서로 실질적으로 동일할 수 있다. 제1 리세스 영역(RS1)의 깊이와 제2 리세스 영역(RS2)의 깊이는 서로 동일하거나 다를 수 있다.
제1 링(RIN1)은 제2 링(RIN2) 상에 제공되어, 제1 링(RIN1)의 바닥면(BS)이 제2 링(RIN2)의 상면(TS)과 직접 접촉할 수 있다. 제1 링(RIN1)과 제2 링(RIN2)이 서로 접촉함으로써, 제1 리세스 영역(RS1)과 제2 리세스 영역(RS2)이 서로 연통되어 포커스 링(FCR) 내부에 빈 내부 공간이 형성될 수 있다. 상기 내부 공간은 C-C'선을 중심축으로 하여 연장되는 원형의 빈 공간일 수 있다.
제1 링(RIN1)과 제2 링(RIN2) 사이의 내부 공간 내에 제3 링(RIN3)이 제공될 수 있다. 제3 링(RIN3)은 제1 및 제2 리세스 영역들(RS1, RS2) 내에 제공될 수 있다. 제3 링(RIN3)은 상기 내부 공간을 따라 C-C'선을 중심축으로 하여 연장될 수 있다.
제3 링(RIN3)의 두께는, 제1 리세스 영역(RS1)의 깊이와 제2 리세스 영역(RS2)의 깊이의 합과 실질적으로 동일할 수 있다. 제3 링(RIN3)의 제1 방향(D1)으로의 폭은 제1 및 제2 리세스 영역들(RS1, RS2)의 폭보다 작을 수 있다.
제3 링(RIN3)의 양 측에 접착층들(ADL)이 각각 제공될 수 있다. 접착층(ADL)은 제3 링(RIN3)을 제1 및 제2 리세스 영역들(RS1, RS2)의 내측벽들과 결합시킬 수 있다. 다시 말하면, 제1 링(RIN1)과 제2 링(RIN2)은 제3 링(RIN3)을 통해 서로 결합될 수 있다.
제1 링(RIN1)은 제3 링(RIN3)을 통해 제2 링(RIN2)과 탈착 가능하도록 결합될 수 있다. 제1 링(RIN1)과 제2 링(RIN2)은, 제3 링(RIN3)의 양 측벽에만 국소적으로 제공된 접착층(ADL)을 이용해 서로 결합되기 때문에, 이들 사이의 접착력은 상대적으로 약할 수 있다. 따라서 제1 링(RIN1)이 외력에 의해 제2 링(RIN2)으로부터 분리될 수 있다. 앞서 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이, 제1 링(RIN1)이 마모되면 새로운 제1 링(RIN1)으로 교체될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 포커스 링의 단면을 나타낸 단면도이다. 본 실시예에서는, 앞서 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 것과 중복되는 기술적 특징에 대한 상세한 설명은 생략하고, 차이점에 대해 상세히 설명한다.
도 9를 참조하면, 포커스 링(FCR)은 제1 링(RIN1)과 제2 링(RIN2)을 포함하고, 제3 링(RIN3)은 생략될 수 있다. 제1 링(RIN1)은 제2 링(RIN2) 상에 직접 제공되어, 제1 링(RIN1)의 바닥면은 제2 링(RIN2)의 상면과 직접 접촉할 수 있다.
포커스 링(FCR)은 복수개의 체결 부재들(FTM)을 더 포함할 수 있다. 체결 부재(FTM)는 제1 링(RIN1)과 제2 링(RIN2)을 서로 탈착 가능하게 결합시킬 수 있다. 체결 부재(FTM)는 제1 링(RIN1)과 제2 링(RIN2)을 서로 기계적으로 탈착 가능하게 결합시킬 수 있는 부재라면 제한 없이 사용될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 체결 부재들(FTM) 각각은 볼트일 수 있다.
제2 링(RIN2)은 그를 수직적으로 관통하는 복수개의 관통 홀들(TRH)을 포함할 수 있다. 제1 링(RIN1)은, 그의 바닥면으로부터 그의 상면을 향해 수직적으로 연장되는 복수개의 체결 홀들(FTH)을 포함할 수 있다. 체결 홀(FTH)은 제1 링(RIN1)을 완전히 관통하지 않고, 소정의 깊이로 파인 홈의 형태를 가질 수 있다.
제2 링(RIN2)의 관통 홀들(TRH)과 제1 링(RIN1)의 체결 홀들(FTH)은 각각 서로 수직적으로 중첩될 수 있다. 관통 홀(TRH)과 체결 홀(FTH)은 서로 연통되어, 체결 부재(FTM)가 삽입될 수 있는 공간을 제공할 수 있다.
체결 부재(FTM)의 적어도 일 부분 상에 나사 산(TRD)이 제공될 수 있다. 체결 부재(FTM)가 관통 홀(TRH)과 체결 홀(FTH) 내에 제공되어 나사 산(TRD)을 통해 제1 및 제2 링들(RIN1, RIN2)과 물리적으로 결합될 수 있다.
체결 부재(FTM)는 플라즈마에 노출되는 포커스 링(FCR) 내부에 제공되는 만큼, 체결 부재(FTM)를 구성하는 소재가 중요할 수 있다. 체결 부재(FTM)는, 200℃ 내지 500℃의 온도 하에서도 그 형태가 유지되면서 연화되지 않는 절연 소재를 포함할 수 있다. 체결 부재(FTM)의 유전 상수는 3 내지 15일 수 있다. 체결 부재(FTM)는 260℃의 온도에서 20 MPa 내지 50 MPa의 인장 강도를 가질 수 있다. 체결 부재(FTM)는 23℃에서 260℃로 승온할 때 20 ㎛/m/℃ 내지 60 ㎛/m/℃의 선 팽창 계수를 가질 수 있다. 예를 들어, 체결 부재(FTM)는 폴리이미드 기반의 고분자(polyimide-based polymer)를 포함할 수 있다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 링의 교체 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 도 10을 참조하면, 사용되지 않은 포커스 링(FCR)의 최대 두께는 제1 두께(TI1)일 수 있다. 포커스 링(FCR)이 도 1의 플라즈마 장치 내에 장착되어 플라즈마에 지속적으로 노출될 경우, 제1 링(RIN1)이 플라즈마에 의해 식각되어 그 높이가 점진적으로 낮아질 수 있다.
마모된 제1 링(RIN1)에 의해, 사용된 포커스 링(FCR)의 최대 두께는 제2 두께(TI2)를 가질 수 있다. 제2 두께(TI2)는 제1 두께(TI1)보다 작을 수 있다. 제2 두께(TI2)가 소정의 두께보다 작아질 경우, 제1 링(RIN1)은 더 이상 사용하지 못하고 교체되어야 한다.
도 11을 참조하면, 상술한 바와 같이 제1 링(RIN1)은 체결 부재(FTM)를 통해 제2 링(RIN2)에 탈착 가능하도록 결합될 수 있다. 구체적으로, 포커스 링(FCR) 내의 체결 부재들(FTM)를 모두 제거할 수 있다. 체결 부재들(FTM)이 제거되면, 제1 링(RIN1)은 제2 링(RIN2)으로부터 쉽게 분리될 수 있다. 이로써 온전한 상태의 제2 링(RIN2)만 남을 수 있다.
도 12를 참조하면, 새로운 제1 링(RIN1)이 제2 링(RIN2) 상에 제공될 수 있다. 제1 링(RIN1)이 제2 링(RIN2) 상에 정확히 정렬되어, 제1 링(RIN1)의 체결 홀들(FTH)이 제2 링(RIN2)의 관통 홀들(TRH)과 각각 수직적으로 중첩될 수 있다.
제1 링(RIN1)이 제2 링(RIN2)의 상면 상에 안착되면, 각각의 체결 부재들(FTM)을 관통 홀(TRH) 및 체결 홀(FTH) 내에 나사 삽입할 수 있다. 체결 부재들(FTM)이 제1 및 제2 링들(RIN1, RIN2)을 서로 고정함으로써, 새로운 포커스 링(FCR)이 준비될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 제2 링(RIN2)을 폐기하지 않고 마모된 제1 링(RIN1)을 새로운 제1 링(RIN1)으로 교체함으로써, 제2 링(RIN2)을 재활용할 수 있다. 이로써 본 발명의 포커스 링(FCR)의 경제성이 향상될 수 있다. 또한, 접착제와 같은 이종 물질을 사용하지 않기 때문에, 포커스 링(FCR)이 불순물로 오염되는 문제를 방지할 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 포커스 링의 단면을 나타낸 단면도이다. 본 실시예에서는, 앞서 도 9를 참조하여 설명한 것과 중복되는 기술적 특징에 대한 상세한 설명은 생략하고, 차이점에 대해 상세히 설명한다.
도 13을 참조하면, 각각의 체결 부재들(FTM)은 그의 상부에 고정부(FTP)를 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 체결 부재(FTM)는, 나사 산(TRD)이 생략될 수 있다.
체결 부재(FTM)가 관통 홀(TRH) 및 체결 홀(FTH) 내에 삽입되어, 압입 고정 방식으로 제1 링(RIN1)과 제2 링(RIN2)을 결합시킬 수 있다. 예를 들어, 체결 부재(FTM)의 고정부(FTP)가 제1 링(RIN1)의 체결 홀(FTH) 내에 제공됨으로써, 고정부(FTP)가 체결 부재(FTM)를 제1 및 제2 링들(RIN1, RIN2)과 강하게 결합시킬 수 있다. 고정부(FTP)의 폭이 관통 홀(TRH)의 폭보다 더 클 수 있고, 따라서 체결 홀(FTH) 내에 삽입된 고정부(FTP)는 관통 홀(TRH)을 통해 다시 빠져나오지 못할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
Claims (17)
- 제1 소재로 이루어진 제1 링;
상기 제1 소재와는 다른 제2 소재로 이루어진 제2 링; 및
상기 제1 링과 상기 제2 링 사이에 개재된 제3 링을 포함하되,
상기 제3 링은, 상기 제1 링과 상기 제2 링을 서로 탈착 가능하도록 결합시키고,
상기 제3 링과 상기 제1 링 사이의 접착력은, 상기 제3 링과 상기 제2 링 사이의 접착력보다 크며,
상기 제1 링이 마모되면, 마모된 제1 링을 새로운 제1 링으로 교체 가능한 포커스 링.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제3 링은 실리콘(Si), 보론 카바이드 또는 이들의 조합을 포함하는 포커스 링.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 링과 상기 제3 링 사이에 개재된 제1 접착층; 및
상기 제2 링과 상기 제3 링 사이에 개재된 제2 접착층을 더 포함하되,
상기 제1 접착층은 상기 제1 링과 상기 제3 링을 완전히 접착시키고,
상기 제2 접착층은 상기 제2 링과 상기 제3 링을 고정하되 외력에 의해 서로 분리될 수 있도록 점착시키는 포커스 링.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 링과 상기 제3 링 사이에 개재된 제1 접착층; 및
상기 제2 링과 상기 제3 링 사이에 개재된 제2 접착층을 더 포함하되,
상기 제1 접착층은 상기 제1 링과 상기 제3 링을 접착시키고,
상기 제2 접착층은 상기 제2 링과 상기 제3 링을 접착시키되, 열에 의해 상기 제2 링과 상기 제3 링이 서로 분리될 수 있도록 하는 포커스 링.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 링은 그의 바닥면으로부터 위로 함몰된 제1 리세스 영역을 포함하고,
상기 제2 링은 그의 상면으로부터 아래로 함몰된 제2 리세스 영역을 포함하며,
상기 제1 및 제2 리세스 영역들은 서로 중첩되어, 상기 포커스 링 내부에 빈 내부 공간을 형성하고,
상기 제3 링은 상기 내부 공간 내에 제공되는 포커스 링.
- 제7항에 있어서,
상기 제3 링의 양 측과 상기 제1 및 제2 리세스 영역들 사이에 접착층이 개재되는 포커스 링.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제1 소재는 실리콘 카바이드(SiC)이고,
상기 제2 소재는 실리콘(Si)인 포커스 링.
- 기판이 배치될 수 있는 지지판; 및
상기 지지판의 가장 자리를 둘러싸도록 제공된 에지 링을 포함하되,
상기 에지 링은, 포커스 링 및 상기 포커스 링의 외측에 제공된 차폐 링을 포함하고,
상기 포커스 링은:
제1 소재로 이루어진 제1 링;
상기 제1 소재와는 다른 제2 소재로 이루어진 제2 링; 및
상기 제1 링과 상기 제2 링 사이에 개재된 제3 링을 포함하되,
상기 제3 링은, 상기 제1 링과 상기 제2 링을 서로 탈착 가능하도록 결합시키고,
상기 제3 링과 상기 제1 링 사이의 접착력은, 상기 제3 링과 상기 제2 링 사이의 접착력보다 크며,
상기 제1 링이 마모되면, 마모된 제1 링을 새로운 제1 링으로 교체 가능한 플라즈마 장치.
- 제16항에 있어서,
상기 제2 링은 상기 제1 링에 비해 외측으로 더 돌출된 부분을 포함하고,
상기 돌출된 부분은 적어도 하나의 장착면을 포함하며,
상기 장착면 상에 상기 차폐 링이 제공되는 플라즈마 장치.
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