KR20010053103A - 플라즈마 공정 챔버 내의 초점 링 조립체 - Google Patents

Abstract

플라즈마 공정 챔버의 척을 실질적으로 두르는 형상을 가진 초점 링 조립체가 공개된다. 초점 링 조립체는 환상의 유전체; 그리고 상기 유전체를 둘러싸는 전기적 전도성 실드를 포함한다. 전기적 전도성 실드는 플라즈마 공정 챔버 내에 전기적으로 접지 되도록 하며, 환상의 유전체의 외부에 놓이고 유전체의 적어도 일부분을 둘러싸는 튜브 모양 부분을 포함한다. 또한, 전기적 전도성 실드는 튜브 모양 부분과 전기적 접촉을 이루는 내부로 튀어나온 플랜지 부분을 포함한다. 플랜지 부분은 튜브 모양 부분과 교차하는 평면을 형성한다. 플랜지 부분은 환상의 유전체 내에 삽입된다.

Description

플라즈마 공정 챔버 내의 초점 링 조립체{FOCUS RING ARRANGEMENT FOR SUBSTANTIALLY ELIMINATING UNCONFINED PLASMA IN A PLASMA PROCESSING CHAMBER}

반도체 기반 생산품(집적회로 혹은 평판 디스플레이 패널)의 생산에 있어서 플라즈마를 사용하는 공정은 잘 알려져 있다. 일반적으로, 플라즈마를 사용하는 공정은 기판(유리 패널 혹은 반도체 웨이퍼)을 플라즈마 공정 챔버 내에서 공정을 수행한다. 플라즈마 공정 챔버 내에서, 플라즈마는 적절한 에쳔트나 증착 소스 가스로부터 기판의 표면상에 특정 물질을 식각하거나 증착하기 위하여 발화된다.

좀더 이해를 돕기 위하여, 도 1은 용량성으로 커플된 플라즈마 공정 챔버(100)를 나타내며, 기판을 식각하기 위하여 보통 사용되는 형태의 플라즈마 공정 챔버의 예이다. 도 1을 참조하면, 기판(106)이 식각 중에 위치하여 기판을 고정하는 척(104)이 도시된다. 척(104)은 정전력, 기계력, 클램핑, 진공이나 이와 유사한 어떠한 적절한 힘에 의해서도 작동될 수 있다. 식각 중에, 척(104)은 보통 대략 2MHz에서 27MHz에 이로는 주파수를 가지는 RF 파워 공급기(110)에 의한 RF 파워가 공급된다. 어떠한 장치에 있어서는, 척(104)은 식각 중에 2MHz와 27MHz의 이중 주파수가 동시에 공급될 수 도 있다.

기판(106) 위에는 반응기 상부(112)가 위치하며, 이것은 알루미늄과 같은 전도성 물질로 이루어져있다. 제한 링(102)은 반응기 상부(112)에 고정되어 결합되거나, 반응기 상부(112)를 움직이지 않고 제한 링(102)을 들어올리거나 내리도록 하는 캠 기반의 플런저(plunger)와 결합된다. 캠 기반 장치에 관한 자세한 설명은 "플라즈마 공정 챔버 내의 제한 링의 배치를 위한 캠 기반 장치"의 제목으로 동일자에 Eric H. Lenz 발명자에 의하여 출원 중인 미국 특허에서 찾아볼 수 있으며, 여기서는 참고로 포함되어있다.

일반적으로, 제한 링(102)은 공정 제어 개선과 재현성 확보를 위하여 식각 플라즈마를 기판(106) 상의 영역으로 제한하는 역할을 한다. 도 1의 예에서는 단지 두 개의 제한 링이 도시되었으나, 어떠한 수의 제한 링도 가능한 것으로 이해되어야 한다. 제한 링과 이들의 기능은 미국 특허 제 5,534,751호에 잘 나타나 있으며, 여기서는 참고로 포함되어있다.

또한, 상부 전극(114)과 배플(baffle,116)이 반응기 상부(112)와 결합되어 있다. 상부 전극(114)은 접지되며(도1의 경우와 같이), 혹은 식각 중에 또 다른 RF 파워 소스에 의해 전력 공급이 될 수도 있다. 만약 상부 전극(114)에 전력이 공급되면, 전극을 접지부로부터 고립시키기 위해 반응기의 나머지 부분으로부터 절연된다. 식각 중에, 플라즈마는 가스 라인(122)과 배플(116)로부터 공급된 에쳔트 가스 소스로부터 형성된다.

RF 파워가 척(104)에 공급되면(RF 발전기 110으로부터), 기판(106) 위로 등전위 장(equipotential field) 라인이 형성된다. 플라즈마 공정 중에, 양이온은 기판(106)의 표면에 충돌하기 위해 등전위선을 가로질러 가속되며, 원하는 식각 효과(식각 방향성 개선과 같은)를 얻는다. 그러나, 기하하적 요소로 인하여 등전위선은 기판을 가로질려 균일하지 않으며, 기판(106)의 모서리에서 상당히 변화한다. 따라서, 초점 링이 보통 전체 기판 표면을 가로질러 균일성을 개선하기 위하여 사용된다. 도 1에서, 척(104)은 초점 링(108) 내에 배치되어 있으며, 상기 초점 링(108)은 세라믹, 수정 혹은 플라스틱과 같은 적절한 유전재료로 만들어진다.

플라즈마 공정 중에 형성된 등전위선은 도 2에 보다 확실히 도시된다. 도 2에서, 초점 링(108)은 등전위선이 전체 기판 표면 위에 실질적으로 균일하게 되게 함으로써, 식각이 기판을 가로질러 균일하게 이루어지도록 도와준다. 그러나, 도 2에서 보듯이, 일부 등전위선은 또한 초점 링(108) 바깥의 영역(160)으로 확장한다. 이 영역(160) 내에 존재하는 등전위선은, 등전위선에 수직인 방향으로 챔버 벽 쪽으로 제한 링을 지나 가속되는 누출된 어떠한 전하 입자의 원인이 된다. 이러한 가속과 이에 이은 전하입자와 챔버 벽과의 충돌은 이차적 전자들을 발생시키고, 이것은 영역(160)에 구속되지 않은 플라즈마를 발화시키거나 유지하게 된다(기판 바로 위에 제한되지 않은 원하지 않는 플라즈마를 발생시킨다).

영역(160) 내의 우연한 플라즈마 발생은 식각 공정을 제어하기 어렵게 만들며, 이 영역 내의 부품에 손상을 준다. 예를 들면, 이러한 제한되지 않은 플라즈마는 플라즈마 공정 챔버 내에 플라즈마에 의해 흡수되는 파워의 양을 변화시킴으로써, 일관되고 재현성 있는 식각 결과를 얻기 위한 척에의 전력공급의 제어를 어렵게 만든다. 다른 예로서는, 영역(160) 내의 원하지 않는 플라즈마의 존재는 챔버 문, 특히 여기에 만들어진 밀폐부에 손상을 주게된다. 챔버 문은 기판을 챔버로부터 꺼내거나 집어넣는 데에 필요하며, 만약 이 밀폐부가 손상을 입으면, 챔버 압력을 정확히 제어하기 어려워진다. 영역(160) 내의 밀폐부나 다른 부품들이 플라즈마에 의하여 우연히 손상을 입으면, 미립자나 폴리머 오염물이 챔버 벽을 따라서 형성되며, 식각 환경을 오염시키게 된다.

후술하는 본 발명에서는, 플라즈마 공정 챔버의 초점 링 외부 영역에 원하지 않는 플라즈마 형성을 최소화하거나 제거하는 기술이 설명된다.

본 발명은 반도체 기반 물품의 생산과 관련되며, 특히 플라즈마 공정 챔버 내의 플라즈마 형성을 제어하는 개선된 기술과 관련된다.

본 발명은 실시예를 통하여 설명되며, 이는 제한적이지 않고 단지 설명을 위한 것이며, 설명을 위해 단순화된 도면으로 그려져 있고, 같은 참조번호는 유사한 요소를 나타낸다.

도 1 은 통상적인 용량성으로 커플된 플라즈마 공정 챔버를 나타낸다.

도 2 는 플라즈마 공정 중에 도1의 플라즈마 공정 챔버 내에 형성된 등전위선을 나타낸다.

도 3 은 본 발명에 따른 일 실시예로서, 튜브 모양의 부분과 내부로 튀어나온 플랜지 부분을 갖는 접지된 전기적 전도성 실드를 포함하는 예를 나타낸다.

도 4 는 접지된 전기적 전도성 실드의 내부로 튀어나온 플랜지 부분이 없는 경우에 형성된 등전위선을 나타낸다.

* 도면 부호 설명

100... 챔버 102...제한 링

104...척 106...기판

108...초점 링 110...발전기

112...반응기 상부 114...상부전극

116...배플 122...가스 라인

300...초점 링 조립체 302...유전체

304...실드

일 실시예에서, 본 발명은 플라즈마 공정 챔버의 척을 실질적으로 두르는 형상을 가진 초점 링 조립체와 관련된다. 초점 링 조립체는 환상의 유전체를 포함하고; 환상의 유전체를 둘러싸는 전기적 전도성 실드(shield)를 포함한다. 전기적인 전도성 실드는 플라즈마 공정 챔버 내에 전기적으로 접지되며, 환상의 유전체의 바깥에 놓이고 유전체의 적어도 일부분을 둘러싸는 튜브 모양의 부분을 포함한다. 전기적 전도성 실드는 또한 상기 튜브 모양의 부분과 전기적으로 접촉하는 안으로 튀어나오는 플랜지 부분을 가진다. 플랜지 부분은 튜브 모양의 부분과 교차하는 평면을 형성한다. 플랜지 부분은 환상의 유전체 내에 넣어진다.

다른 실시예에서, 본 발명은 기판의 공정을 수행하는 플라즈마 공정 챔버와 관련된다. 플라즈마 공정장치는 플라즈마 공정 중에 기판을 지지하는 척을 포함한다. 또한, 척을 거의 두르는 초점 링 조립체를 포함한다. 초점 링 조립체는 환상의 유전체와 이 유전체를 둘러싸는 전기적 전도성 실드를 포함한다. 전기적 전도성 실드는 플라즈마 공정 챔버 내에 전기적으로 접지된다. 전기적 전도성 실드는 환상의 유전체 바깥에 놓이며 유전체의 적어도 일부분을 둘러싸는 튜브 모양의 부분을 포함한다. 또한, 전기적 전도성 실드는 튜브 모양의 부분과 전기적으로 접촉하는 안으로 튀어나온 플랜지 부분을 갖는다. 플랜지 부분은 상기 튜브 모양의 부분과 교차하는 평면을 형성한다. 플랜지 부분은 환상의 유전체 내에 넣어진다.

다른 일 실시예에서, 본 발명은 플라즈마 공정 챔버의 초점 링 조립체를 형성하는 방법과 관련된다. 초점 링 조립체는 플라즈마 공정 챔버의 척을 실질적으로 둘러싸는 형상을 가진다. 본 방법은 환상의 유전체가 구비되고, 전기적 전도성 실드로 유전체를 둘러싸며, 상기 실드는 전기적 전도 실드의 튜브 모양 부분으로 상기 환상의 유전체의 적어도 일부분을 둘러싸는 단계를 포함한다. 튜브 모양의 부분은 환상의 유전체 바깥에 놓이게된다. 전기적 전도성 실드로 둘러싸인 환상의 유전체는 상기 유전체 내에 전기적 전도성 실드의 안으로 튀어나온 플랜지 부분을 넣은 것을 포함한다. 내부로 튀어나온 플랜지 부분은 튜브 모양 부분과 전기적 접촉을 한다. 플랜지 부분은 튜브 모양 부분과 교차하는 평면을 형성한다.

본 발명의 이러한 특징과 다른 특징들은 좀더 자세히 다음의 도면과 더불어 후술될 것이다.

본 발명은 도면을 참조하여 몇 개의 선호되는 실시예를 통하여 설명될 것이다. 후술에서, 여러 가지 특정한 상세설명이 본 발명의 완전한 이해를 위해 제공된다. 그러나, 일부 당업자에게는 이러한 특정 상세설명의 전부나 일부 없이 본 발명이 실행될 수 있을 것이다. 잘 알려진 공정단계나 구조는 상세히 기술되지 않았다.

본 발명의 일 관점에 의하면, 공정제어는 실질적으로 제한되지 않은 플라즈마(즉, 우연히 발화되거나 초점 링의 외부에서 유지되는 원하지 않은 플라즈마)를 감소시키거나 제거함으로써 개선된다. 여기서 사용되는 초점 링의 외부 영역이란 용어는 외부둘레가 초점 링의 원주에 의하여 정의되는 공간기둥 바깥의 플라즈마 공정 챔버의 환상영역을 가리킨다. 플라즈마는 이러한 공간기둥 내에 제한되는 것이 바람직하다. 초점 링 외부에서는, 전기장이 플라즈마가 더 이상 유지돌 수 없는 점으로 감소되는 것이 좋다. 제한되지 않은 플라즈마를 제거함으로써, 기판 위에 놓여진 식각 플라즈마에 의해 흡수되는 파워 양이 보다 일관되어 기판에서 기판으로 재현성 있는 식각이 되게 한다. 또한, 이러한 플라즈마의 제거는 초점 링의 외부영역에 놓여진 부품(혹은 문 밀폐부)의 충돌이나 혹은 파괴를 감소시킨다.

본 발명에 따른 일 실시예에 있어서, 등전위선을 초점 링 몸체 내에 집중시키도록 하는 접지된 전도성 실드를 포함하는 초점 링 조립체가 구비된다. 접지된 전도성 실드는 두 개의 부분을 포함하는 것이 좋다: 유전 초점 링 몸체의 적어도 일부분을 둘러싸는 튜브 모양의 부분과 유전 초점 링 몸체 자체에 들어가는 내부로 튀어나온 플랜지 부분. 이러한 구조는 실질적으로 초점 링 바깥 영역에서 등전위 선의 밀도를 감소시킨다. 초점 링의 진공에 가까운 외부영역에서 등전위선의 밀도를 감소시킴으로서, 이 영역으로 누출되는 어떠한 전하를 가진 입자가 필요한 에너지 양은 거의 감소되어, 본질적으로 플라즈마 발화나 유지의 가능성이 제거된다.

본 발명의 특징들과 장점들은 다음의 도면을 참조하여 보다 잘 이해될 수 있다. 도 3은 도 1의 플라즈마 공정 챔버의 관련부분을 나타내며, 초점 링 조립체(300)를 포함한다. 도 3에서 보듯이, 초점 링 조립체(300)는 환상의 유전체(302)(302(a)와 302(b) 부분을 포함하는)를 포함하며, 이는 위에서 보았을 때 척(104)을 두른다. 환상의 유전체(302)는 수정, 알루미나, 실리콘 나이트라이드 혹은 테프론, 폴리이미드, PEEK(polyetheretherketone), 폴리아미드, 폴리이미다미드(polyimidamid) 혹은 이와 같은 적절한 유전재료로 형성된다.

후술되겠지만, 환상의 유전체(302)는 또한 두 개 이상의 다른 부분을 가지는 복합구조를 가지며, 각 구조는 다른 유전재료로 만들어질 수 있다.

초점 링 조립체(300)는 또한 전기적 전도성 실드(304)를 포함하며, 상기 실드(304)는 튜브 모양 부분(304a)과 내부로 튀어나온 돌출부(304b)를 포함하며, 상기 돌출부(304b)는 상기 튜브 모양 부분(304a)과 전기적 접촉을 한다. 도 3에서와 같이, 튜브 모양 부분(304a)은, 내부로 튀어나온 돌출부(304b)가 환상의 유전체(302) 그 자체 내에 설치되는 동안, 유전체(302)의 하부를 거의 둘러싸고 막아준다. 내부로 튀어나온 돌출부(304b)는 작동 중 접지되며, 실질적으로 환상 영역(306) 즉, 초점 링의 외부 영역에서 등전위선의 밀도를 감소시킨다.

이론에 종속되는 것을 원하는 것은 아니지만, 내부로 튀어나온 돌출부(304b)는 등전위선이 고압의 척(104)과 작동 중에 전도성 실드(304)의 접지부 전위 사이에 머물게 하기 위하여 날카롭게 영역(306)으로부터 꺾이게 한다. 만약 상기 돌출부(304b)가 전기적 전도성 실드로부터 존재하지 않는다면, 일부 등전위선은 영역(306)으로 확장할 것이고, 특히 영역(306)의 상부로 확장하여 이 영역내의 이온들에게 에너지를 가하고, 새로운 플라즈마를 발화하거나 이미 존재하는 플라즈마를 유지하게 한다.

예를 들어, 도 4를 참조하면, 단지 튜브 모양 부분(즉, 돌출부가 없는)만을 가지는 전기적 전도성 실드가 도시되어있다. 도 4에서, 영역(306)의 상부로 확장하는 일부 등전위선이 도시되어있다. 이로 인하여, 원하지 않는 플라즈마가 발화하거나 유지되는 데에 충분한 전기장 밀도를 가질 가능성이 있다.

영역(306)의 상부에 확장된 튜브 모양의 전도성 실드와 같은 물리적 구조물의 존재는 기판의 이동이나 부산물 배출에 방해가 되므로, 튜브 모양 부분이 초점 링(302)의 환상 유전체 상부 표면을 넘어서 상부로 확장하는 것은 좋지 않다. 어떠한 배치는 그러한 확장된 전도성 실드를 기판이동을 위한 통로 바깥으로 움직이록 할 수 있으나, 이에 따르는 부가적인 복잡성과 비용은 바람직하지 못하다. 또한, 그러한 확장된 전도성 실드는 플라즈마 부산물과 과도한 접촉에 의해 침식될 수 있다.

플라즈마가 형성되는 진공에 가까운 영역의 최소화나 제거를 위하여 영역(306)을 유전재료로 단순히 채우는 것은 또한 비실용적이며 바람직하지 못하다. 영역(306)의 적어도 일부분은, 어떠한 경우에도, 식각 부산물이 펌핑되어 제거되는 배출경로로서 작용하기 위해 방해되어서는 안된다. 따라서, 등전위선을 영역(306)으로부터 떨어지게 날카롭게 꺾이도록 하는 내부로 튀어나온 플랜지 부분(도3의 실시예)을 사용하여, 튜브 모양 부분이 영역(306)의 상부(기판의 이동 통로나 배기통로는 막는 부분)로 확장되어 나타나는 불이익이 없이, 혹은 영역(306)을 채울 필요없이(배출 작용을 방해한다) 제한되지 않은 플라즈마 형성을 감소시키거나 제거할 수 있다.

내부로 튀어나온 플랜지 부분(304b)은 도 3에서 전기적 전도성 실드의 튜브 모양 부분(304a)의 종축과 90도 각을 이루지만, 이러한 두 부분이 교차하는 정확한 각도는 중요하지 않다. 이와 같이, 내부로 튀어나온 플랜지 부분(304b)은 튜브 모양 부분(304a)의 상부 모서리와 연결되어 있지만, 이러한 연결은 튜브 모양 부분(304a)에 대하여 낮거나 높여지는 것 또한 고려되어야 한다. 또한, 내부로 튀어나온 플랜지 부분(304b)이 초점 링의 몸체 안으로 침투하는 정확한 깊이는 장치에 따라 변화할 수 있다. 물론, 내부로 튀어나온 플랜지 부분(304b)은 충분한 수의 등전위선을 영역(306)으로부터 구부리기 위하여 초점 링의 몸체 안으로 충분히 튀어나오는 것이 바람직하고, 제한되지 않은 플라즈마가 발화하거나 유지되지 않도록 충분히 낮은 수준의 전기장 밀도로 감소시키는 것이 좋다.

부가적으로, 비록 내부로 튀어나온 플랜지 부분(304b)은 도 3에서 튜브 모양 부분(304a)과 통합되어 형성되어 있지만, 꼭 이러한 것이 필요한 것은 아니다. 예를 들면, 내부로 튀어나온 플랜지 부분(304b)은 튜브 모양 부분(304a)과 접지부에 전기적 접촉을 하는 전지적 접촉부로 분리되어 형성될 수도 있다. 따라서, 내부로 튀어나온 플랜지 부분(304b)은 또한 등전위선을 영역(306)으로부터 날카롭게 구부려 제한되지 않은 플라즈마가 이 영역에서 발화하거나 유지되지 않도록 하여준다.

도 3에서, 튜브 모양 부분(304a)은 초점 링의 환상의 유전체 외부에 놓인다. 고압 척(104)으로부터 가능한 한 멀리 튜브 모양 부분(304a)(작동 중에 접지됨)을 떨어뜨려 놓음으로써, 고압 척과 초점 링의 내부 표면 사이의 간극을 가로지르는 아크 발생이 최소화되며, 이는 초점 링과 고압 척의 수명을 증가시킨다.

일 실시예에서, 환상의 유전체(302)는 복합구조물이며, 두 개 이상의 다른 부분들을 포함한다. 예를 들어 도 3을 참조하면, 첫 번째 환상의 유전체(302a)와 두 번째 환상의 유전체(302b)로 세분된다. 첫 번째 환상의 유전체(302a)는 플라즈마의 식각효과에 최대의 저항력과 구조적 강성, 그리고 변화하는 온도에 대한 안정성을 제공하기 위하여 형성된다. 첫 번째 환상의 유전체(302a)는 수정, 알루미나, 실리콘 나이트라이드, 혹은 폴리이미드, PEEK(polyetheretherketone), 폴리아미드, 폴리이미다미드(polyimidamid), VESPEL(등록상표)나 이와 유사한 적절한 유전 재료로 만들어 질 수 있다.

두 번째 환상의 유전체(302b) 부분은 테프론(등록상표)과 같은 플라스틱 재료로 만들어질 수 있으며, 첫 번째 유전체(302a) 부분의 유전재료보다 진공에 가까운 유전 상수를 갖는다. 그러나, 첫 번째 환상의 유전체(302a) 부분 또한 수정, 알루미나, 실리콘 나이트라이드, 혹은 폴리이미드, PEEK(polyetheretherketone), 폴리아미드, 폴리이미다미드(polyimidamid), VESPEL(등록상표)나 이와 유사한 적절한 유전 재료로 만들어 질 수 있다. 어떠한 경우라도, 두 번째 환상의 유전체(302b) 부분을 위한 진공에 가까운 유전 상수를 가지는 유전재료의 사용은 초점 링 장치 내에 작용하는 전기적 스트레스를 감소시키는 작용을 한다.

만약 두 번째 환상의 유전체(302b) 부분이 높은 유전 상수를 가진 재료로 만들어진다면 전기적 스트레스가 발생할 것이며, 튜브 모양 부분(304a)과 두 번째 환상의 유전체(302b) 부분 사이에 작은 진공 간극이 발생하여(예를 들면 생산 공차로 인하여), 대부분의 전기력선이 이 작은 진공간극에 집중될 것이다. 두 번째 환상의 유전체(302b) 부분을 진공에 가까운 유전상수를 가진 재료를 사용함으로써, 전기력선은 튜브 모양 부분(304a)과 두 번째 환상의 유전체(302b) 부분 사이에서 두께에 결쳐 보다 균일하게 분포하게 되며, 이는 전기적 스트레스를 감소시켜 초점 링 장치의 수명을 증가시킨다.

환상의 유전체를 두 개 이상의 분리된 부분으로 형성함으로써, 내부로 튀어나온 플랜지 부분(304b)의 환상의 유전체 내로의 삽입은 또한 단순화된다. 예를 들면, 그러한 끼워 넣기는 도3에 나타난 바와 같이, 단지 플랜지 부분을 첫 번째 환상의 유전체(302a)와 두 번째 유전체(302b) 부분 사이의 공간에 삽입함으로써 이루어 질 수 있다. 따라서, 내부로 튀어나온 플랜지 부분을 환상의 유전체 몸체 안으로 집어넣기 위하여 환상의 유전체를 전기적 전도성 실드 주위로 주조하는 것이 필요하다. 또한, 척에 대하여 환상의 유전체의 위치를 조정해야할 필요성이 있다면(예를 들면, 장치의 교정을 위해), 다중 위치 환상의 유전체의 사용은 또한 이러한 조정을 단순화하는 데에 도움을 준다. 예를 들면, 조정은 단지 초점 링의 다른 부분들을 건드리지 않고, 단지 첫 번째 환상의 유전체(302a) 부분을 들어올리거나 내림으로써 이루어질 수 있다.

본 발명은 몇 개의 선호되는 실시예를 통하여 기술되었으나, 수정, 치환 그리고 본 발명의 영역내의 동일품이 있을 수 있다. 예를 들면, 본 발명을 설명하기 위하여 적용된 플라즈마 공정장치는 제한 링을 사용하지만, 그러한 제한 링은 절대적으로 요구되는 것은 아니다. 제한 링의 존재는 기판 위의 영역 밖으로 새는 전하를 띤 이온의 양을 감소시키기는 하지만, 내부로 튀어나온 플랜지를 포함하는 전도성 접지 실드를 포함하는 본 발명에 의한 초점 링 장치의 사용은 또한 제한 링이 존재하지 않을 때에도 제한되지 않은 플라즈마의 형성과 유지를 감소시킨다. 또한, 용량적으로 커플된 플라즈마 공저 챔버가 선호되는 실시예에서 적용되었지만, 본 발명에 의한 초점 링 조립체는 도한 다른 형태의 플라즈마 공정장치(예를 들면 전기유도로 커플된 플라즈마 공정장치, ECR 기반 장치, MORI 소스 기반 장치, 그리고 이와 유사한 장치)에서 식각 공정을 수행하는 데에 이득이 된다. 또한, 본 발명에 의한 방법을 실시하는 데에는 많은 다른 방법들이 있다는 것을 알아야한다. 따라서, 본 발명의 실지 범위는 다음에 첨부된 청구범위에 의해 정의된다

본 발명은 플라즈마를 사용하는 반도체 공정에 사용될 수 있으며, 제한되지 않은 플라즈마를 제어함으로써 공정 재현성과 안정성, 부품의 수명연장 효과를 얻을 수 있다.

Claims (22)

1. 플라즈마 공정 챔버의 척을 실질적으로 두르는 초점 링 조립체에 있어서,

   환상의 유전체와; 그리고

   상기 환상의 유전체를 둘러싸는 전기적 전도성 실드를 포함하며; 상기 전기적 전도성 실드는 상기 플라즈마 공정 챔버 내에 전기적으로 접지되고,

   상기 전기적 전도성 실드는 상기 환상의 유전체의 외부에 배치되며 상기 환상의 유전체의 적어도 일부분을 둘러싸는 튜브모양 부분과, 상기 튜브모양과 전기적 접촉을 하는 내부로 튀어나온 플랜지 부분을 포함하며,

   상기 플랜지 부분은 상기 튜브모양 부분과 교차하는 평면을 형성하고 상기 환상의 유전체 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는 초점 링 조립체.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 평면은 상기 튜브모양 부분의 상부 모서리에서 상기 튜브모양 부분과 교차하며, 상기 튜브모양 부분의 상기 상부 모서리는 상기 환상의 유전체의 상부 표면과 하부 표면 사이에 놓이는 것을 특징으로 하는 초점 링 조립체.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 평면은 상기 튜브모양 부분의 종축과 90도의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 초점 링 조립체.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 환상의 유전체는 첫 번째 환상 부분과 상기 첫 번째 환상부분에 근접한 두 번째 환상부분으로 이루어지며, 상기 두 번째 환상부분의 적어도 일부분은 상기 전기적 전도성 실드의 상기 튜브모양 부분에 의하여 둘러싸이고, 상기 첫 번째 환상부분은 첫 번째 유전재료로 만들어지며, 상기 두 번째 환상부분은 상기 첫 번째 유전재료와는 다른 두 번째 유전재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 초점 링 조립체.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 첫 번째 유전재료는 첫 번째 유전상수를 가지며, 상기 두 번째 유전재료는 상기 첫 번째 유전재료의 유전상수보다 진공의 유전상수에 보다 가까운 두 번째 유전상수를 갖는 것을 특징으로 하는 초점 링 조립체.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 첫 번째 유전재료는 세라믹임을 특징으로 하는 초점링 조립체.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 두 번째 유전재료는 테프론(등록상표)임을 특징으로하는 초점 링 조립체.
8. 기판의 공정을 위한 플라즈마 공정챔버에 있어서,

   플라즈마 공정 중에 상기 기판을 지지하기 위한 척과; 그리고

   상기 척을 실질적으로 두르는 초점 링 조립체를 포함하며;

   상기 초점 링 조립체는,

   환상의 유전체와; 그리고

   상기 환상의 유전체를 둘러싸는 전기적 전도성 실드를 포함하며, 상기 전기적 전도성 실드는 상기 플라즈마 공정 챔버 내에 전기적으로 접지되고,

   상기 전기적 전도성 실드는 상기 환상의 유전체의 외부에 배치되며 상기 환상의 유전체의 적어도 일부분을 둘러싸는 튜브모양 부분과, 상기 튜브모양과 전기적 접촉을 하는 내부로 튀어나온 플랜지 부분을 포함하며,

   상기 플랜지 부분은 상기 튜브모양 부분과 교차하는 평면을 형성하고 상기 환상의 유전체 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는 초점 링 조립체임을 특징으로 하는 플라즈마 공정 챔버.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 평면은 상기 튜브모양 부분의 상부 모서리에서 상기 튜브모양 부분과 교차하며, 상기 튜브모양 부분의 상기 상부 모서리는 상기 환상의 유전체의 상부 표면과 하부 표면 사이에 놓이는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 챔버.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 평면은 상기 튜브모양 부분의 종축과 90도의 각을 이루는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 챔버.
11. 제 8 항에 있어서, 상기 환상의 유전체는 첫 번째 환상 부분과 상기 첫 번째 환상부분에 근접한 두 번째 환상부분으로 이루어지며, 상기 두 번째 환상부분의 적어도 일부분은 상기 전기적 전도성 실드의 상기 튜브모양 부분에 의하여 둘러싸이고, 상기 첫 번째 환상부분은 첫 번째 유전재료로 만들어지며, 상기 두 번째 환상부분은 상기 첫 번째 유전재료와는 다른 두 번째 유전재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 챔버.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 첫 번째 유전재료는 첫 번째 유전상수를 가지며, 상기 두 번째 유전재료는 상기 첫 번째 유전재료의 유전상수보다 진공의 유전상수에 보다 가까운 두 번째 유전상수를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 챔버.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 첫 번째 유전재료는 세라믹임을 특징으로 하는 플라즈마 공정 챔버.
14. 제 12 항에 있어서, 상기 두 번째 유전재료는 테프론(등록상표)임을 특징으로 하는 플라즈마 공정 챔버.
15. 제 8 항에 있어서, 상기 초점 링 조립체 위에 놓여진 제한 링을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 챔버.
16. 플라즈마 공정 챔버의 척을 실질적으로 두르는 초점 링 장치를 만드는 방법에 있어서,

    환상의 유전체를 제공하는 단계와; 그리고

    상기 환상의 유전체를 전기적 전도성 실드로 둘러싸는 단계를 포함하며;

    상기 둘러싸는 단계는, 상기 환상의 유전체의 적어도 일부분을, 상기 환상의 유전체의 외부에 놓이는 상기 전기적 전도성 실도의 튜브모양 부분으로 둘러싸는 단계와, 그리고

    상기 튜브모양 부분과 전기적 접촉을 하고 상기 튜브모양 부분과 교차하는 평면을 형성하는 상기 전기적 전도성 실드의 내부로 튀어나온 플랜지 부분을 상기 환상의 유전체 내에 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초점 링 조립체 형성방법.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 평면은 상기 튜브모양 부분의 상부 모서리에서 상기 튜브모양 부분과 교차하며, 상기 튜브모양 부분의 상기 상부 모서리는 상기 환상의 유전체의 상부 표면과 하부 표면 사이에 놓이는 것을 특징으로 하는 초점 링 조립체 형성방법.
18. 제 16 항에 있어서, 상기 평면은 상기 튜브모양 부분의 종축과 90도의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 초점 링 조립체 형성방법.
19. 제 16 항에 있어서, 상기 환상의 유전체는 첫 번째 환상 부분과 상기 첫 번째 환상부분에 근접한 두 번째 환상부분으로 이루어지며, 상기 두 번째 환상부분의 적어도 일부분은 상기 전기적 전도성 실드의 상기 튜브모양 부분에 의하여 둘러싸이고, 상기 첫 번째 환상부분은 첫 번째 유전재료로 만들어지며, 상기 두 번째 환상부분은 상기 첫 번째 유전재료와는 다른 두 번째 유전재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 초점 링 조립체 형성방법.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 첫 번째 유전재료는 첫 번째 유전상수를 가지며, 상기 두 번째 유전재료는 상기 첫 번째 유전재료의 유전상수보다 진공의 유전상수에 보다 가까운 두 번째 유전상수를 갖는 것을 특징으로 하는 초점 링 조립체 형성방법.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 첫 번째 유전재료는 세라믹임을 특징으로 하는 초점 링 조립체 형성방법.
22. 제 20 항에 있어서, 상기 두 번째 유전재료는 테프론(등록상표)임을 특징으로 하는 초점 링 조립체 형성방법.