KR102652093B1 - 포커스 링 유닛 및 기판처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수의 포커스 링 형상을 평가할 수 있는 포커스 링을 제공하는 것으로, 일실시예에서, 기판처리장치에 사용되는 포커스 링으로, 둘레 방향에서 플라즈마 공간을 향하는 노출면의 조건이 상이한 복수의 파트를 포함하는 포커스 링 유닛을 제공한다.

Description

포커스 링 유닛 및 기판처리장치{Focus Ring Unit and Apparatus for Treating Substrate}
본 발명은 포커스 링 유닛 및 이를 포함하는 기판처리장치에 대한 것이다.
일반적으로, 반도체 장치를 제조하는 공정은 반도체 웨이퍼(이하, 기판이라 함) 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 막을 평탄화하기 위한 화학/기계적 연마 공정과, 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 포토레지스트 패턴을 이용하여 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 기판의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 기판 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 막 또는 패턴이 형성된 기판의 표면을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.
식각 공정은 기판 상에 포토리소그래피 공정에 의해 형성된 포토레지스트 패턴의 노출된 영역을 제거하기 위한 공정이다. 일반적으로, 식각 공정의 종류는 건식 식각(dry etching)과 습식 식각(wet etching)으로 나눌 수 있다.
건식 식각 공정은 식각 공정이 진행되는 밀폐된 내부 공간에 소정 간격 이격 설치된 상부 전극 및 하부 전극에 고주파 전력을 인가하여 전기장을 형성하고, 밀폐 공간 내부로 공급된 반응 가스에 전기장을 가해 반응 가스를 활성화시켜 플라즈마 상태로 만든 후, 플라즈마 내의 이온이 하부 전극 상에 위치한 기판을 식각하도록 한다.
이때, 기판의 상면 전체에서 플라즈마를 균일하게 형성할 필요가 있다. 기판의 상면 전체에서 플라즈마를 균일하게 형성하기 위해 포커스 링이 구비된다.
포커스 링은 하부 전극 상에 배치된 정전 척의 가장 자리를 둘러싸도록 설치된다.
정전 척의 상부에는 고주파 전력 인가에 의해 전기장이 형성되는 데, 포커스 링은 전기장이 형성되는 영역을 기판이 위치되는 영역에 비하여 크게 확장시키게 되며, 포커스 링의 형상에 따라서, 기판의 주변부 근처의 플라즈마-시스 경계(plasma-sheath boundary)가 변화한다.
이러한 포커스 링을 설계하는 경우에 실제 포커스 링을 제작하여 기판처리장치에 설치한 후 기판에 플라즈마 처리를 해보는 하드웨어 평가를 수행하게 되는데, 포커스 링의 형상이 변화되는 경우 포커스 링을 새로 제작해야 하며, 형상마다 검사를 수행해야 해서 비용 및 시간이 많이 소요된다는 문제가 있다.
(특허문헌 1) JP 6932070 B
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로 복수의 포커스 링 형상을 평가할 수 있는 포커스 링을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 포커스 링 유닛을 제공한다.
본 발명은 일실시예에서, 기판처리장치에 사용되는 포커스 링으로, 둘레 방향에서 플라즈마 공간을 향하는 노출면의 조건이 상이한 복수의 파트를 포함하는 포커스 링 유닛을 제공한다.
일실시예에서, 상기 복수의 파트는 상기 링의 반경 방향에 대하여 경사각을 가지는 경사면과 상기 경사면의 반경 방향 외측 단부에 연결되며 반경 방향에 평행한 제 1 면을 포함하며, 상기 노출면은 상기 경사면과 상기 제 1 면을 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 복수의 파트는 상기 경사면의 반경 방향 내측 단부에 연결되며, 반경 방향에 평행한 제 2 면을 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 복수의 파트는 반경 방향 내측으로 돌출되는 돌출부 및 상기 돌출부로부터 높이 방향으로 이격된 위치에서 상기 반경 방향으로 평행한 상면을 포함하며, 상기 노출면의 조건은 상기 링의 중심으로부터 상기 돌출부의 거리 및 상기 돌출부로부터 상기 상면까지의 높이 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 복수의 파트의 노출면은 경계면에 의해 분할되며, 상기 포커스 링 유닛은 상기 복수의 파트가 조립되어 형성될 수 있다.
일실시예에서, 기판처리장치에 사용되는 포커스 링 유닛으로, 상기 포커스 링 유닛의 반경 방향에 대하여 경사각을 가지는 경사면; 상기 경사면의 반경 방향 외측 단부에 연결되며 반경 방향에 평행한 제 1 면; 상기 경사면의 반경 방향 내측 단부에 연결되며, 상기 반경 방향에 평행한 제 2 면을 포함하는 복수의 파트를 포함하며, 상기 파트는 링의 중심으로부터 제 1 각도를 가지게 구성되어 상기 파트가 연결되어 상기 포커스 링 유닛이 형성되며, 상기 파트는 플라즈마 공간을 향하는 노출면의 조건이 이웃하는 파트와 상이하며, 상기 노출면의 조건은 상기 경사면의 경사각, 상기 경사면에 의한 높이, 및 상기 제 2 면의 반경 방향 길이 중 적어도 하나를 포함하는 포커스 링 유닛이 제공될 수 있다.
본 발명은 일실시예에서, 내부에 처리 공간을 제공하는 챔버; 상기 챔버 내에 배치되며 기판을 지지하는 정전 척; 상기 정전 척의 외주를 둘러싸도록 배치되는 포커스 링 유닛; 및 상기 챔버 내에 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 발생 유닛;을 포함하며, 상기 포커스 링 유닛은 상술한 포커스 링 유닛인 기판처리장치을 제공한다.
본 발명은 복수의 포커스 링 형상을 한번에 테스트 함으로써, 포커스 링의 스팩 결정 및 공정 조건 확보에 유리한 포커스 링 유닛을 제공할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 포커스 링 유닛이 사용되는 기판처리장치의 개략도이다.
도 2 는 포커스 링 유닛의 평면도이다.
도 3 은 도 2 의 포커스 링 유닛의 I-I 단면도이다.
도 4 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 포커스 링 유닛의 평면도이다.
도 5 는 도 4 의 실시예에서 각 부분별 단면도이다.
도 6 은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 포커스 링 유닛의 평면도이다.
도 7 은 도 6 의 포커스 링 유닛의 II-II 단면도이다.
도 8 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 포커스 링 유닛의 평면도이다.
도 9 는 도 8 의 실시예에서 각 부분별 단면도이다.
도 10 은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 포커스 링 유닛의 부분 평면도이다.
도 11 의 (a)는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 포커스 링 유닛의 부분 평면도이며, (b)는 단면도이다.
도 12 는 본 발명의 포커스 링 유닛을 활용한 테스트 방법의 순서도이다.
도 13 은 도 12 의 평가 단계에서 기판의 검사 영역을 도시한 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다. 또한, 본 명세서에서, '상', '상부', '상면', '하', '하부', '하면', '측면' 등의 용어는 도면을 기준으로 한 것이며, 실제로는 소자나 구성요소가 배치되는 방향에 따라 달라질 수 있을 것이다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치는, 챔버(10)와, 플라즈마 발생 유닛 (20)과, 기판 지지 어셈블리(30)를 포함한다.
챔버(10)는 내부에 기판(S)을 처리하기 위한 처리 공간을 제공한다. 기판(S)의 상면에는 막 또는 패턴이 형성될 수 있다. 챔버(10)는 밀폐 가능하도록 제공되고, 측벽에는 통로(11)가 형성된다. 통로(11)를 통하여 기판(S)이 챔버(10) 내의 처리 공간으로 반입될 수 있고, 기판(S)이 챔버(10) 내의 처리 공간으로부터 외부로 반출될 수 있다. 통로(11)는 별도의 구동 장치(미도시)에 의해 개폐 가능하도록 구성된다. 챔버(10)는 접지될 수 있고, 하부에는 배기홀(12)이 형성된다. 배기홀(12)은 배기 라인(미도시) 및 펌프(미도시)와 연결된다. 처리 과정에서 발생한 반응 부산물 및 챔버(10) 내부공간에 머무르는 가스는 배기홀(12)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기 과정에 의해 챔버(10)의 내부는 소정 압력으로 감압된다.
챔버(10) 내부에는 라이너(liner, 13)가 제공될 수 있다. 라이너(13)에 의하면, 기판 처리 공정을 수행하는 과정에서 발생되는 부산물, 처리 공정 후 잔류하는 가스 등으로부터 챔버(10) 내부를 보호할 수 있다. 라이너(13)는 공정 중에 발생한 불순물이 챔버(10) 내측벽 및/또는 기판 지지 어셈블리(30)에 증착되는 것을 방지한다. 라이너(13)는 기판 지지 어셈블리(30)를 모두 감싸도록 링 형상으로 제공된 내측 라이너와 챔버(10)의 내벽을 따라서 제공되는 외측 라이너를 포함할 수 있다.
플라즈마 발생 유닛(20)은 챔버(10)의 내부의 상부에 위치한다. 플라즈마 발생 유닛은 샤워 헤드(21), 가스 공급 노즐(22), 상부 전원(23)을 포함한다.
샤워 헤드(21)는 챔버(10)의 상면에서 하부로 일정거리 이격되어 위치한다. 샤워 헤드(21)는 기판 지지 어셈블리(30)의 상부에 위치한다. 샤워 헤드(21)와 챔버(10)의 상면의 사이에는 일정한 공간이 형성되고, 샤워 헤드(21)는 두께가 일정한 판 형상으로 제공될 수 있다. 샤워 헤드(21)는 복수개의 분사홀을 포함하고, 분사홀은 샤워 헤드(21) 상면과 하면을 수직 방향으로 관통한다.
가스 공급 노즐(22)은 챔버(10) 내부에 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 노즐(22)은 챔버(10) 상면 중앙부와 연결되며 가스 저장부(미도시)로부터 가스 공급 라인(미도시)을 통해 가스를 공급받아 챔버(10) 내부로 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 노즐(22)의 저면에는 분사구가 형성되며, 챔버(10) 내부에 공급하는 공정 가스의 유량은 가스 공급 라인(미도시)에 구비된 별도의 밸브(미도시)를 이용하여 조절할 수 있다.
상부 전원(23)은 플라즈마 발생 유닛(20)과 전기적으로 연결되어 플라즈마 발생 유닛(20)에 전력을 제공한다. 상부 전원(23)은 고주파 전원으로 제공되거나 접지 방식으로 제공될 수 있다. 플라즈마 발생 유닛(20)은 상부 전원(23)으로부터 전력을 인가받음으로써 상부 전극으로서 기능할 수 있다.
기판 지지 어셈블리(30)는 챔버(10)의 내부에 플라즈마 발생 유닛(20)과 대향되게 배치된다. 기판 지지 어셈블리(30)는 기판(S)을 지지한다. 기판 지지 어셈블리(30)는 정전기력을 이용하여 기판(S)을 흡착하는 정전 척(100)을 포함한다. 기판 지지 어셈블리(30)는 기계적 클램핑 등과 같은 다양한 방식으로 기판(S)을 지지할 수도 있다. 본 발명에서는 기판 지지 어셈블리(30)가 정전 척(100)을 이용하여 기판(S)을 지지하는 경우에 대하여 설명한다.
기판 지지 어셈블리(30)는 정전 척(100), 베이스(200), 포커스 링 유닛(300)을 포함한다.
정전 척(100)의 상면에는 기판(S)이 탑재될 수 있다. 정전 척(100)은 원판 형상으로 제공되고, 유전체(dielectric substance)로 제공될 수 있다. 정전 척(100)의 상면은 기판(S)보다 작은 반경을 갖는다. 기판(S)이 정전 척(100) 상에 놓일 때, 기판(S)의 가장자리 영역은 정전 척(100)의 외측에 위치한다. 정전 척(100)은 외부의 전원을 공급받아 기판(S)에 정전기력을 작용한다. 정전 척(100)에는 정전 전극(110)이 제공된다. 정전 전극(110)은 직류 전원을 포함하는 흡착 전원(미도시)과 전기적으로 연결되고, 흡착 전원(미도시)으로부터 정전 전극(110)에 전류가 인가되는 때 정전 전극(110)과 기판(S) 사이에 정전기력이 작용한다. 이에 따라 기판(S)이 정전 척(110)의 상면에 흡착된다.
베이스(200)는 정전 척(100)의 하부에 제공된다. 베이스(200)의 상면은 정전 척(100)의 하면과 접촉하고, 베이스(200) 역시 원판 형상으로 제공된다. 베이스(200)는 도전성 재질로 제공된다. 일 예로 베이스(200)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 베이스(200)의 내부에는 정전 척(100)을 냉각하기 위한 냉각 유로(미도시)가 제공될 수 있다.
베이스(200)는 하부 전원(210)과 전기적으로 연결될 수 있다. 하부 전원(210)은 고주파 전력을 발생시키는 고주파 전원으로 제공될 수 있고, 고주파 전원은 RF 전원으로 제공될 수 있다. 베이스(200)는 하부 전원(210)으로부터 고주파 전력을 인가받음으로써 하부 전극으로서 기능할 수 있다. 베이스(200)는 접지되어 제공될 수 있다. 챔버(10) 내에 상부 전극과 하부 전극 모두에 고주파 전력을 인가하거나, 상부 전극은 접지하고 하부 전극에는 고주파 전력을 인가하면 상부 전극과 하부 전극 사이에 전기장이 발생되고, 발생된 전기장에 의해 챔버(10) 내부로 제공된 공정 가스가 플라즈마 상태로 여기된다. 플라즈마 상태로 여기된 공정 가스는 기판(S)을 식각할 수 있다.
포커스 링 유닛(300)은 기판 지지 어셈블리(30)의 가장자리 영역에 정전 척(100)의 외주를 둘러싸도록 배치된다. 포커스 링 유닛(300)은 기판(S)에 대한 플라즈마 처리의 균일성을 향상시키는 역할을 한다.
포커스 링 유닛(300)의 평면도가 도 2 에 도시되어 있으며, 도 3 에는 도 2 의 I-I 단면도가 도시되어 있다.
포커스 링 유닛(300)은 상면(341), 반경 방향 내측면(344), 반경 방향 외측면(342) 및 하면(343)을 포함하며, 상기 상면(341)은 기판(S)의 반경 방향에 평행한 제 1 면(351)과 제 2 면(353) 및 상기 제 1 면(351)과 상기 제 2 면(353) 사이의 경사면(352)을 포함한다. 제 2 면(353)은 소정의 길이(d)를 가지며, 이 길이(d)는 기판(S)과 경사면(352) 사이의 거리를 결정한다.
경사면(352)는 제 1 면(351)과 제 2 면(353)을 연결하면서 반경 방향에 대하여 소정의 각(α)으로 경사져 있으며 제 1 면(351)과 제 2 면(353) 사이는 상기 경사면(352)에 의한 높이(h)를 가진다.
상기 각(α), 거리(d) 및 상기 높이(h)는 플라즈마 처리시 형성되는 플라즈마-시스 경계에 영향을 주게 되며, 상기 각(α), 거리(d) 및 상기 높이(h)가 변화됨에 따라서 기판(S)의 에지부에서의 식각 결과가 달라질 수 있다.
한편, 포커스 링 유닛(300)의 형상이 정해지더라도 하드웨어 테스트를 수행하게 된다. 하드웨어 테스트란, 설계된 포커스 링 유닛(300)을 상기 도 1 의 기판처리장치에 적용하고 플라즈마를 조사한 후, 에칭된 기판(S)의 에칭 결과를 점검하는 것이다.
하드웨어 테스트를 하는 경우에, 복수의 조건을 변경하면서 복수 회 수행될 수 있는데, 이때 주로 플라즈마-시스에 경계에 영향을 주는 조건, 즉, 포커스 링 유닛(300)에서 플라즈마에 노출되는 노출면에 대한 조건을 변경하면서 수행되게 된다. 따라서, 포커스 링 유닛(300)을 조건 별로 복수 개 제작한 후 복수 회의 테스트를 수행하게 된다.
본 발명은 복수 회의 테스트 없이 최적의 조건을 찾아낼 수 있게 하는 포커스 링 유닛(300)을 제공할 수 있으며, 본 발명의 일실시예에 따른 포커스 링 유닛(300)이 도 4 및 5 에 도시되어 있다.
도 4 에는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 포커스 링 유닛(300)의 평면도가 도시되어 있으며, 도 5 에는 도 4 의 포커스 링 유닛(300)의 부분 단면도로 (a)~(f)까지 각 부분에서의 단면도가 도시되어 있다.
도 4 에서 보이듯이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 포커스 링 유닛(300)은 복수의 그룹(310, 320, 330)으로 형성되는 복수의 파트(311~316, 321~326, 331~336)를 포함한다. 이 실시예에서 파트(311~316, 321~326, 331~336)는 포커스 링 유닛(300)의 중심점에서 일정 각도에 대응되는 부분을 의미하는 것으로, 각 파트(311~316, 321~326, 331~336)에서는 플라즈마 공간을 향하는 노출면의 조건 중 적어도 하나의 조건이 상이하다.
이 실시예에서, 일부 파트(311~316)들은 제 1 그룹(310)을 형성하며, 다른 일부 파트(321~326)는 제 2 그룹, 나머지 파트(331~336)는 제 3 그룹(330)을 형성하여, 하나의 링을 이루게 된다. 파트(311~316, 321~326, 331~336)에 대응되는 각도는 모두 동일하며, 이 실시예에서는 포커스 링 유닛(300)을 평면 상에서 봤을 때 중심점(C)를 기준으로 각 파트(311~316, 321~326, 331~336)의 각도가 20°가지도록 형성되어 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 각도는 변화될 수 있다. 또한, 각도는 모든 파트에서 일정해야 하는 것은 아니며, 필요에 따라서는 넓은 파트와 작은 파트가 혼재될 수도 있다.
각도의 범위는 복수의 파트가 구비될 수 있도록 180°이하인것이 바람직하며, 각 파트(311~316, 321~326, 331~336)의 경계조건에 영향을 받지 않는 기판 영역의 평가할 수 있도록 10°이상일 수 있으나, 하한 값은 기판(S) 크기 등에 영향을 받아서 더 작은 값이 될 수도 있다.
이 실시예에서 상기 포커스 링 유닛(300)의 단면 구조는 도 2 및 도 3 과 유사하다. 즉, 포커스 링 유닛(300)은 상면(341), 반경 방향 내측면(344), 반경 방향 외측면(342) 및 하면(343)을 포함하며, 상면(341)은 기판(S)의 반경 방향에 평행한 제 1 면(351)과 제 2 면(353) 및 상기 제 1 면(351)과 상기 제 2 면(353) 사이의 경사면(352)을 포함한다.
경사면(352)는 제 1 면(351)과 제 2 면(353)을 연결하면서 반경 방향에 대하여 소정의 각(α)으로 경사져 있으며, 제 2 면(353)은 소정의 길이(d)를 가지며, 제 1 면(351)과 제 2 면(353) 사이는 상기 경사면(352)에 의한 높이(h)를 가진다. 상기 각(α) 및 거리(d)와 연동하여 상기 높이(h) 역시 플라즈마-시스 경계에 영향을 준다.
이 실시예에서, 각 그룹(310, 320, 330)에서 각 파트(311~316, 321~326, 331~336)는 상술한 길이(d), 각(α), 높이(h) 중 하나가 상이하다.
구체적으로 제 1 그룹(310)에서 한 파트(312)와 다른 파트(313)의 단면도인 도 5의 a-a, b-b 단면을 보면, 각(α), 높이(h)는 동일하지만(α1=α2, h1=h2), 길이(d)가 상이함을 알 수 있다(d1<d2).
즉, 제 1 그룹(310)의 각 파트(311~316)는 노출면인 경사면(352)의 시작 위치인 길이(d)가 서로 상이하며, 시계 방향으로 갈수록 길이(d)가 증가한다. 길이(d) 값의 변화는 도면에서는 과장되어 표시되어 있으나, 각 파트(311~316)에서 ㎛~㎜ 단위 정도로 미세하다.
제 2 그룹(320)의 각 파트(321~326)는 노출면인 경사면(352)의 각(α)이 상이하다. 한 파트(321)와 다른 파트(322)의 단면도인 도 5의 c-c, d-d 단면을 보면, 길이(d)와 높이(h)는 동일하지만(d3=d4, h3=h4), 각(α)은 상이함을 알 수 있다(α3>α4).
즉, 제 2 그룹(320)의 파트(321~326)들은 노출면인 경사면(352)의 시작 위치와 높이는 동일하지만, 경사면(352)의 각(α)이 파트(321~326) 별로 상이하며, 시계 방향으로 갈수록 각(α)은 작아진다.
제 3 그룹(330)의 파트(331~336)는 제 1 면(351)과 제 2 면(352) 사이의 높이(h)가 서로 상이하다. 한 파트(331)와 다른 파트(332)의 단면도인 도 5의 e-e, f-f 단면을 보면, 길이(d)와 각(α)은 동일하지만(d5=d6, α5=α6), 제 1 면(351)과 제 2 면(352) 사이의 높이(h)가 상이함을 알 수 있다(h5<h6).
제 3 그룹(330)의 파트(331~336)들은 노출면인 경사면(353)의 시작 위치 및 각은 동일하지만, 경사면(352)의 길이가 상이하여, 제 1 면(351)과 제 2 면(352) 사이의 높이(h)가 상이하며, 시계 방향으로 갈수록 높이(h)가 커진다. 높이(h) 값의 변화는 도면에서는 과장되어 표시되어 있으나, 각 파트(331~336)에서 ㎛~㎜ 단위 정도이다.
이 실시예에서 보이듯이, 하나의 포커스 링 유닛(300)이지만, 각 파트(311~316, 321~326, 331~336)에서 노출면의 조건은 서로 상이하며, 이 실시예의 포커스 링 유닛(300)의 형상에서는 경사면(352)의 시작 위치, 경사각, 종료 위치 중 적어도 하나가 서로 상이하게 구성된다. 따라서, 이 실시예에 따른 포커스 링 유닛(300)으로 하드웨어 테스트를 하는 경우에, 구체적 개별 수치에 대한 실제 에칭 결과를 확인할 수 있으며, 그에 따라서 다수 회의 실험 없이 최적 수치를 파악하여 적용할 수 있으므로, 인적, 물적 낭비를 막을 수 있다.
각 파트(311~316, 321~326, 331~336)에서 변경되는 조건은 플라즈마-시스 경계에 영향을 주는 조건, 즉, 플라즈마를 향하여 노출된 노출면의 조건이며, 이 실시예처럼 노출면의 조건 모두가 변경될 필요는 없으며, 하나의 조건만이 변화되어 하나의 포커스 링 유닛(300)을 형성할 수 있음은 물론이며, 각 파트(311~316, 321~326, 331~336)별로 하나의 조건만이 상이할 필요는 없으며 복수의 조건이 상이할 수도 있다. 이에 대하여는 후술하는 다른 실시예를 통하여 설명하도록 한다.
도 6 에는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 포커스 링 유닛(300)의 평면도가 도시되어 있으며, 도 7 에는 도 6 의 포커스 링 유닛(300)의 Ⅱ-Ⅱ 단면도가 도시되어 있다.
이 실시예에서, 포커스 링 유닛(300)은 상면(341), 하면(343), 반경 방향 내측면(344)과 반경 방향 외측면(342)을 포함하며, 상면(341)은 반경 방향으로 평행한 제 1 면(351)과 상기 제 1 면(351)의 반경방향 내측 단부에 연결되며, 반경 방향에 대하여 각(α)을 가지고 연장하는 경사면(352)을 포함한다. 이 포커스 링 유닛(300)의 경우에 기판처리장치에서 정전 척(100; 도 1 참고) 상부의 기판(S; 도 1 참고)과의 거리는 변동되지 않는 형상이며, 경사면(352)과 제 1 면(351)이 플라즈마를 향하여 노출되는 노출면이 된다.
이 실시예에 따른 포커스 링 유닛(300)의 경우에도 복수의 파트(311~316 321~326)를 포함하며, 복수의 파트(311~316, 321~326)는 제 1 그룹(310)과 제 2 그룹(320)을 형성한다.
제 1 그룹(310)의 파트(311~316)의 경우에 경사면(352)의 각(α)이 파트(311~316) 별로 상이하며, 제 2 그룹(320)의 파트(321~326)의 경우에 경사면(352)의 반경방향 내측 시작 위치로부터 상기 제 1 면(351) 사이의 높이(h)가 파트(321~326) 별로 상이하다.
제 1 그룹(310)의 파트(311~316)의 경우에 높이(h)는 일정한 상태에서 경사면(352)의 각(α)이 파트(311~316) 별로 상이하여, 시계 방향을 따라서 경사면의 각(α)이 작아져서, 경사면(352)의 길이가 시계 방향을 따라서 계단식으로 길어지게 되며, 제 2 그룹(320)의 파트(321~326)의 경우에 경사면(352)의 각(α)은 일정한 상태에서 높이(h)가 파트(321~326) 별로 상이하여, 시계 방향을 따라서 높이(h)가 증가하여, 경사면(352)의 길이가 시계 방향을 따라서 계단식으로 길어지게 된다.
본 발명의 경우에 특정한 형상의 포커스 링 유닛(300)에 대해서만 적용될 수 있는 것은 아니며 설계된 어떤 형상의 포커스 링 유닛(300)에도 적용될 수 있으며, 하나 혹은 복수의 노출면의 조건이 변경된 복수의 파트(311~316, 321~326)를 포함하여, 복수의 조건에 대한 하드웨어 테스트를 동시에 진행할 수 있다는 장점이 있다.
도 8 및 9 에는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 포커스 링 유닛(300)이 도시되어 있다. 구체적으로 도 8 에는 제 3 실시예에 따른 포커스 링 유닛(300)의 평면도가 도시되어 있으며, 도 9 에는 도 8 의 포커스 링 유닛(300)의 각 부분의 단면도가 도시되어 있다.
이 실시예에서, 포커스 링 유닛(300)은 상면(341), 하면(343), 반경 방향 내측면(344), 반경 방향 외측면(342) 및 돌출부(345)를 포함하며, 상면(341)은 반경 방향으로 평행하다. 돌출부(345)는 상기 반경 방향 내측면(344)로부터 반경 방향 내측으로 돌출하며, 반경 방향에 평행한 돌출부 상면(346)을 포함한다. 도 3과 유사하게 돌출부(345)의 적어도 기판(S)의 하부에 위치할 수 있다.
이 실시예에서는 상면(341)이 플라즈마를 향하여 노출되는 노출면이 되며, 상면(341)의 시작위치를 결정하는 돌출부(345)의 거리(d) 및 상면(341)의 높이를 결정하는 돌출부(345)로부터 상면(341)까지의 높이(h)가 노출면의 조건이 된다.
이 실시예에서, 돌출부 상면(346)의 길이(d1)에 의해서 상기 포커스 링 유닛(300)의 상면(341)의 위치가 변경되며, 돌출부 상면(346)과 상기 상면(341) 사이의 높이(h1)에 의해서 포커스 링 유닛(300)의 상면(341)의 위치가 달라지며, 이 두 조건이 노출면의 조건이 될 수 있다.
이 실시예의 포커스 링 유닛(300)은 복수의 파트(311~316, 321~326, 331~336)를 포함하며, 복수의 파트(311~316, 321~326, 331~336)는 제 1 그룹(310), 제 2 그룹(320), 제 3 그룹(330)을 형성한다.
제 1 그룹(310)에서 각 파트(311~316)는 돌출부 상면(346)의 길이는 일정한 상태(d1=d2)에서 돌출부 상면(346)으로부터 상면(341)까지의 높이(h1<h2)가 변화된다. 즉, 도 8 의 평면도에서 높이가 변화하는 것이 보이진 않지만, 도 9 의 Ⅲ-Ⅲ, Ⅳ-Ⅳ 단면에서 보이듯이 한 파트(312)와 다른 파트(313)는 높이(h)가 상이하며, 시계 방향으로 갈수록 높이(h)는 증가한다(h1<h2).
도 9 의 Ⅴ-Ⅴ, Ⅵ-Ⅵ 단면에서 보이듯이 제 2 그룹(320)에서 각 파트(321~326)는 돌출부 상면(346)으로부터 상면(341)까지의 높이(h3=h4)가 일정한 상태에서 돌출부 상면(346)의 길이(d3<d4)가 변화한다. 시계 방향으로 갈수록 돌출부 상면(346)의 길이가 증가한다.
제 3 그룹(330)에서 각 파트(331~336)는 돌출부 상면(346)으로부터 상면(341)까지의 높이(h5, h6)와 돌출부 상면(346)의 거리(d5, d6)는 모두 상이하다. 즉, 이웃하는 파트(331~336)에서 돌출부 상면(346)의 거리와 돌출부 상면(346)으로부터 상면(341) 사이의 높이 모두가 변화한다.
도 9의 Ⅶ-Ⅶ, Ⅷ-Ⅷ 단면에서 보이듯이, 돌출부 상면(346)으로부터 상면(341) 사이의 높이는 한 파트(332)에서의 높이(h5)가 다른 파트(333)에서의 높이(h6)보다 크며, 돌출부 상면(346)의 거리(d5, d6)는 한 파트(332)에서의 거리(d5)가 다른 파트(333)에서의 거리(d6)보다 짧다.
제 3 실시예의 경우에 복수의 노출면 조건, 즉 거리(d)와 높이(h)를 하나만 변경되는 파트(311~316, 321~326)들과 함께 두 개가 모두 변경되는 파트(331~336)들을 포함하여, 다양한 조건에서의 테스트를 동시에 수행할 수 있으며, 변경되는 조건의 조합에 의한 테스트까지 수행할 수 있어서, 스팩을 최적화하는 것에 유리하다.
도 10 에는 본 발명의 제 4 실시예의 부분 평면도가 도시되어 있으며, 도 11에는 본 발명의 제 5 실시예의 평면도 및 단면도가 도시되어 있다.
도 10 의 포커스 링 유닛(300)은 제 1 실시예와 유사한 형상을 가진다. 즉, 포커스 링 유닛(300)은 상면(341), 반경 방향 내측면(344), 반경 방향 외측면(342) 및 하면을 포함하며, 상면(341)은 기판(S)의 반경 방향에 평행한 제 1 면(351)과 제 2 면(353) 및 상기 제 1 면(351)과 상기 제 2 면(353) 사이의 경사면(352)을 포함한다.
각 파트(311~315)는 서로 별도의 부품으로 제작되며, 파트(311-315)의 결합을 위한 결합부로 일측에 돌기(357), 타측에 홈(356)을 포함하며, 한 파트(311)의 돌기(357)가 이웃하는 다른 파트(312)의 홈(356)에 끼워진다. 이렇게 전체 파트(311~315)가 이웃하는 파트(311~315)와 결함됨으로써 포커스 링 유닛(300)이 형성된다.
제 4 실시예에서는 각 파트(311~315)가 조립됨으로써 포커스 링 유닛(300)이 구성되는 것으로, 파트(311~315)를 각각 생산하여 조립할 수 있으며, 따라서, 테스트하고자 하는 조건에 맞게 파트(311~315)를 구성하여 포커스 링 유닛(300)을 형성함으로써 원하는 조건을 만족하는 링 스팩을 찾는 것이 용이해질 수 있다.
도 11 의 제 5 실시예에서 포커스 링 유닛(300)은 상부 링(340)과 하부 링(360)을 포함하며, 상부 링(340)은 상면(341), 반경 방향 내측면(344), 반경 방향 외측면(342), 하면(343) 및 하면에 형성된 돌기(357)를 포함하며, 하부 링(360)은 상부 링의 하면에 접하며, 상기 돌기(357)에 대응되는 결합홈(361)를 포함한다. 돌기(357)와 결합홈(361)이 상부링(340)과 하부링(360)을 결합하는 결합부를 구성한다.
상부 링(340)은 파트(311~315)가 조립되어 형성되는데, 파트(311~315)끼리 결합되는 제 4 실시예와는 달리 파트(311~315)는 상기 하부 링(360)의 결합홈(361)에 각 파트(311~315)의 돌기(357)가 삽입됨으로써 링 형상을 갖게 된다.
제 5 실시예의 경우에도 제 4 실시예와 마찬가지로 개별 파트(311~315)를 각각 생산하여 조립할 수 있으며, 제 5 실시예의 경우에는 파트(311~315) 중 일부가 없다고 하더라도 하부 링(360)에 의해서 기본 형상을 가질 수 있다는 점에서 유리하다.
한편, 본 발명은 포커스 링 유닛(300)의 파트(311~315)가 조립되어 구성될 수 있다면 제 4 실시예나 제 5 실시예로 제한되는 것은 아니며 다양한 조립형태가 적용될 수 있음은 물론이다.
도 12 에는 본 발명의 실시예의 포커스 링 유닛(300)을 활용하여 하드웨어 테스트를 수행하는 방법이 도시되어 있으며, 도 13 에는 하드웨어 테스트 시 검사 영역이 도시되어 있다.
도 1 및 12 를 참고하여 본 발명의 포커스 링 유닛(300)을 활용한 테스트 수행 방법은 포커스 링 유닛(300)을 도 1 과 같은 기판처리장치에 안착시키는 배치 단계(S110); 상기 포커스 링 유닛(300)이 배치된 상태에서 기판(S)을 기판처리장치의 정전 척(100)에 안착시킨 후 플라즈마 발생 유닛(20)을 동작시켜 기판(S)을 에칭하는 에칭 단계(S120); 및 에칭된 기판(S)의 가장 자리 영역을 평가하는 평가 단계(S130)를 포함한다.
도 13 에서 보이듯이, 본 발명의 포커스 링 유닛(300)은 복수의 파트(311~315)가 연결 혹은 조립되어 구성되므로, 각 파트(311~315)의 경계면에서는 포커스 링 유닛(300)의 노출면의 조건이 불연속적으로 변화될 수 있다. 따라서, 검사 영역(370)은 기판(S)의 둘레 방향에서 각 파트(311~315)의 중간 부분을 포함하게 되며, 각 파트(311~315)에 대응되게 검사 영역(370)이 설정되어 각 파트(311~315)에 의한 기판(S) 에지부의 에칭 결과를 검토한다.
이렇게 본 발명의 포커스 링 유닛(300)을 사용하면 하나의 기판(S)을 에칭함으로써 복수의 포커스 링 유닛(300) 수치에 대한 결과를 얻을 수 있으며, 따라서, 링 스팩을 최적화함에 있어서 유리하다.
한편, 본 발명은 포커스 링 설계를 위한 하드웨어 테스트에 사용될 수 있는 포커스 링 유닛(300)이나, 상황에 따라서는 테스트가 아닌 실제 플라즈마 처리에 사용될 수도 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니며 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 물론이다.
10: 챔버 20: 플라즈마 발생 유닛
30: 기판 지지 어셈블리 100: 정전 척
200: 베이스 300: 포커스 링 유닛
310: 제 1 그룹
311~316, 321~326, 331~336: 파트
320: 제 2 그룹 330: 제 3 그룹
340: 상부 링 341: 상면
342: 반경 방향 외측면 343: 하면
344: 반경 방향 내측면 345: 돌출부
346: 돌출부 상면 351: 제 1 면
352: 경사면 353: 제 2 면
356: 홈 357: 돌기
360: 하부 링 370: 검사 영역

Claims (20)

  1. 기판처리장치에 사용되는 포커스 링으로,
    둘레 방향에서 플라즈마 공간을 향하는 노출면의 조건이 상이한 복수의 파트를 포함하며,
    상기 복수의 파트는 복수의 그룹으로 형성되며,
    각 그룹에서 상기 파트는 상기 노출면의 조건 중 하나만 상이한 포커스 링 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 파트는 상기 링의 반경 방향에 대하여 경사각을 가지는 경사면과 상기 경사면의 반경 방향 외측 단부에 연결되며 반경 방향에 평행한 제 1 면을 포함하며,
    상기 노출면은 상기 경사면과 상기 제 1 면을 포함하는 포커스 링 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 노출면의 조건은 상기 경사면의 경사각과 상기 경사면에 의한 높이 중 적어도 하나를 포함하는 포커스 링 유닛.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 파트는 상기 경사면의 반경 방향 내측 단부에 연결되며, 반경 방향에 평행한 제 2 면을 포함하는 포커스 링 유닛.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 노출면의 조건은 상기 제 2 면의 반경 방향 길이 혹은 상기 링의 중심으로부터 상기 경사면의 시작 위치까지의 거리를 포함하는 포커스 링 유닛.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 파트는 반경 방향 내측으로 돌출되는 돌출부 및 상기 돌출부로부터 높이 방향으로 이격된 위치에서 상기 반경 방향으로 평행한 상면을 포함하며,
    상기 노출면의 조건은 상기 링의 중심으로부터 상기 돌출부의 거리 및 상기 돌출부로부터 상기 상면까지의 높이 중 적어도 하나를 포함하는 포커스 링 유닛.
  7. 제 1 항에 있어서,
    이웃하는 파트에서 복수의 노출면의 조건이 변경되는 파트를 포함하는 포커스 링 유닛.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 파트는 링의 중심으로부터 동일한 제 1 각도로 상기 노출면의 조건이 변경되는 포커스 링 유닛.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 각도는 10°이상 180 °이하인 포커스 링 유닛.
  10. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 링의 내경과 외경은 일정한 포커스 링 유닛.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 파트의 노출면은 경계면에 의해 분할되며,
    상기 복수의 파트가 조립되어 형성되는 포커스 링 유닛.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 파트는 이웃하는 파트와 결합되는 결합부를 포함하는 포커스 링 유닛.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 파트와 연결되는 하부 링;을 더 포함하며,
    상기 복수의 파트는 상기 하부 링에 결합되는 결합부를 포함하는 포커스 링 유닛.
  14. 삭제
  15. 기판처리장치에 사용되는 포커스 링으로,
    둘레 방향에서 플라즈마 공간을 향하는 노출면의 조건이 상이한 복수의 파트를 포함하며,
    상기 복수의 파트는 복수의 그룹으로 형성되며,
    상기 그룹 중 하나는 이웃하는 파트 사이에 복수의 노출면의 조건이 상이한 포커스 링 유닛.
  16. 기판처리장치에 사용되는 포커스 링 유닛으로,
    상기 포커스 링 유닛의 반경 방향에 대하여 경사각을 가지는 경사면; 상기 경사면의 반경 방향 외측 단부에 연결되며 반경 방향에 평행한 제 1 면; 상기 경사면의 반경 방향 내측 단부에 연결되며, 상기 반경 방향에 평행한 제 2 면을 포함하는 복수의 파트를 포함하며,
    상기 파트는 상기 포커스 링 유닛의 중심으로부터 제 1 각도를 가지게 구성되어 상기 파트가 연결되어 상기 포커스 링 유닛이 형성되며,
    상기 파트는 플라즈마 공간을 향하는 노출면의 조건이 이웃하는 파트와 상이하며,
    상기 노출면의 조건은 상기 경사면의 경사각, 상기 경사면에 의한 높이, 및 상기 제 2 면의 반경 방향 길이 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 복수의 파트는 복수의 그룹으로 형성되며,
    상기 그룹 중 하나는 이웃하는 파트 사이에 복수의 노출면의 조건이 상이한 포커스 링 유닛.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 각도는 10° 이상 180 °이하인 포커스 링 유닛.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 파트에서 상기 포커스 링 유닛의 중심으로부터 상기 제 2 면까지의 최소 거리는 일정한 포커스 링 유닛.
  19. 기판처리장치에 사용되는 포커스 링 유닛으로,
    상기 포커스 링 유닛의 반경 방향에 대하여 경사각을 가지는 경사면; 상기 경사면의 반경 방향 외측 단부에 연결되며 반경 방향에 평행한 제 1 면; 상기 경사면의 반경 방향 내측 단부에 연결되며, 상기 반경 방향에 평행한 제 2 면을 포함하는 복수의 파트를 포함하며,
    상기 파트는 상기 포커스 링 유닛의 중심으로부터 제 1 각도를 가지게 구성되어 상기 파트가 연결되어 상기 포커스 링 유닛이 형성되며,
    상기 파트는 플라즈마 공간을 향하는 노출면의 조건이 이웃하는 파트와 상이하며,
    상기 노출면의 조건은 상기 경사면의 경사각, 상기 경사면에 의한 높이, 및 상기 제 2 면의 반경 방향 길이 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 복수의 파트는 복수의 그룹으로 형성되며,
    각 그룹에서 상기 파트는 상기 노출면의 조건 중 하나만 상이한 포커스 링 유닛.
  20. 내부에 처리 공간을 제공하는 챔버;
    상기 챔버 내에 배치되며 기판을 지지하는 정전 척;
    상기 정전 척의 외주를 둘러싸도록 배치되는 포커스 링 유닛; 및
    상기 챔버 내에 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 발생 유닛;을 포함하며,
    상기 포커스 링 유닛은 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 포커스 링 유닛인 기판처리장치.
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