KR20120007717U - 반도체 제조 챔버들에서의 링 어셈블리의 수명 향상 - Google Patents
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Abstract
본 고안은 일반적으로 에칭 또는 다른 플라즈마 처리 챔버에 사용될 수 있는 링 어셈블리에 관한 것이다. 링 어셈블리는 일반적으로 내부 링 및 내부 링의 방사상 외부에 배치된 외부 링을 포함한다. 내부 링은 사용 동안 대부분의 부식이 발생하는 위치에 해당할 것이다. 이러한 내부 링은 뒤집어질(flipped) 수 있고, 양 면들이 그의 사용 기간을 초과하여 부식될 때까지 재사용될 수 있다. 총괄적으로, 2개의 링들은 일반적으로 단일 부품(piece) 링 형상을 갖지만, 링 어셈블리의 사용 기간은 종래의 단일 부품 링보다 더 길다.
Description
본 고안의 실시예들은 일반적으로 에칭 또는 다른 플라즈마 처리 챔버를 위한 링 및 링 어셈블리에 관한 것이다.
반도체 처리 챔버들에서, 기판들은 증착, 에칭 및 어닐링과 같은 다양한 공정들을 겪는다. 일부의 공정들 동안, 기판은 처리를 위해 정전 척(ESC)과 같은 기판 지지체 상에 배치된다. 에칭 공정에서, 기판에 의해 덮여지지 않는 기판 지지체의 영역들의 부식을 방지하기 위해 링이 기판의 둘레에 배치될 수 있다. 링은 플라즈마를 집중시키고, 기판을 제자리에 위치시킨다.
링들은 통상적으로 석영(quartz) 재료로 만들어지며, 링들은 에칭 공정들에서 이들이 에칭 가스들 및/또는 유체들에 노출됨에 따라 크게(highly) 소모된다. 링들은 웨이퍼 처리 동안 에칭되고, 한 세트의 기판들(웨이퍼들)이 처리된 후에는 교체될 필요가 있다. 상당히 부식된 링들은 통상적으로 습식 세정 동안 교체된다. 습식 세정은 세정 화학물질을 사용하여 에칭 잔류물들을 제거하기 위한 공정이고, 세정 화학물질들의 일부가 챔버 세정 후에 챔버내에 남아있을 수 있다. 따라서, 링들은 세정 화학물질에 노출될 수 있고, 이 세정 화학물질에 의해 부식될 수 있다. 따라서, 링의 사용 기간(service life)을 상당히 감소시킨다. 일부 상황들에서, 매 습식 세정 이후에 링이 교체될 필요가 있을 수 있고, 이는 비싼 석영 재료의 낭비를 초래한다.
따라서, 당해 기술분야에서는 개선된 사용 기간을 갖는 링이 필요하다.
본 고안은 일반적으로 에칭 또는 다른 플라즈마 처리 챔버에서 사용될 수 있는 링 어셈블리에 관한 것이다. 본 명세서에 설명된 바와 같은 링 어셈블리는 종래의 링들에 비해 링의 유효 수명을 증가시키도록 설계된다. 링 어셈블리는, 또한 바디들로서 지칭되는 적어도 2개의 개별 부품들(pieces)을 갖는다. 내부 링 바디는 사용 동안 대부분의 부식이 발생하는 위치에 해당할 것이다. 링 어셈블리의 내부 링 바디는 뒤집어질(flipped) 수 있고, 양 면(side)들이 그들의 유효 수명을 초과하여 부식될 때까지 다시 사용될 수 있다. 총괄적으로, 2개의 바디들은 일반적으로 단일 부품 링 형상을 갖지만, 링 어셈블리의 사용 기간은 종래의 단일 부품 링의 사용 기간 보다 더 길다.
일 실시예에서, 링 어셈블리가 제공된다. 링 어셈블리는 일반적으로, 내면 상에 노치를 갖는 외부 링 바디 ? 상기 노치는 천장(roof)을 가짐 ?, 및 내부 링을 포함하며, 상기 내부 링은 상기 내부 링 바디의 최상부면(top surface) 또는 최하부면(bottom surface) 중 어느 하나가 상기 천장에 인접하게 배치되는 경우, 상기 외부 링 바디의 상기 노치에 끼워질 수 있다(nestable). 일 양상에서, 상기 외부 링 바디의 상기 천장은 상기 내부 링 바디의 상기 최상부면을 부분적으로 덮고, 상기 내부 링 바디의 외경면(outside diameter surface)은 상기 최상부면 또는 상기 최하부면 중 어느 하나가 상기 천장에 대향하여 배치된 경우, 상기 노치를 따른다(conform).
다른 실시예에서, 링 어셈블리가 제공된다. 링 어셈블리는 일반적으로, 외부 링 바디를 포함하며, 상기 외부 링 바디는 최상부면 및 상기 최상부면에 실질적으로 평행한 최하부면, 상기 최상부면과 최하부면 사이를 연장하는 외면, 상기 최상부면과 최하부면 사이를 연장하는 내면, 상기 내면 상에 형성되는 노치, 상기 외부 링의 상기 최하부면으로부터 연장되는 제 1 및 제 2 환형 확장부들 ?상기 제 1 및 제 2 환형 확장부들은 평행하며 방사상 서로 이격됨?, 상기 제 1 및 제 2 환형 확장부들에 직각 방향으로 상기 외부 링으로부터 연장되는 제 3 환형 확장부를 갖는다. 상기 링 어셈블리는 또한 상기 외부 링 바디의 방사상 내부에 배치되는 내부 링 바디를 포함한다. 상기 내부 링 바디는 상기 제 3 환형 확장부에 인접하거나 또는 내부로 돌출하는 최상부면, 및 상기 제 3 환형 확장부 아래에 배치되고 상기 외부 링에 인접한 외경면을 갖는다. 다양한 양상들에서, 내부 링 바디는 상기 제 3 환형 확장부가 상기 내부 링 바디의 최상부면을 부분적으로 덮도록 2개의 뒤집어진 배향들로 상기 노치에 끼워진다.
또 다른 실시예에서, 링 어셈블리가 제공된다. 링 어셈블리는 일반적으로, 외부 링 바디를 포함하며, 상기 외부 링 바디는 최상부면, 상기 최상부면에 실질적으로 평행한 최하부면, 상기 최상부면과 상기 최하부면 사이를 연장하는 외면, 상기 최상부면과 상기 최하부면 사이를 연장하는 내면, 상기 최상부면으로부터 멀어지는 방향으로 상기 최하부면으로부터 그리고 상기 외면의 에지에 인접한 위치로부터 연장하는 상기 제 1 환형 확장부, 상기 최상부면으로부터 멀어지는 방향으로 상기 최하부면으로부터 연장되는 제 2 환형 확장부 ?상기 제 2 환형 확장부는 상기 내면에 인접함?, 및 상기 외면으로부터 멀어지는 방향으로 상기 외부 링 바디로부터 연장되는 제 3 환형 확장부 ?상기 제 3 환형 확장부는 상기 최상부면에 인접함 ?를 갖는다. 상기 링 어셈블리는 또한 상기 외부 링 바디에 의해 둘러싸여 있는 내부 링 바디를 포함하며, 상기 내부 링 바디는 상기 제 3 환형 확장부가 상기 내부 링 바디를 부분적으로 덮는 2개의 배향들로 상기 외부 링 바디에 대하여 대칭적으로 끼워질 수 있다. 일 양상에서, 상기 제 3 환형 확장부는 상기 내부 링 바디의 상면(upper surface)을 부분적으로 덮는 거리를 두고 방사상으로 연장된다.
일 실시예에서, 링 어셈블리가 제공된다. 링 어셈블리는 최상부면 및 상기 최상부면에 실질적으로 평행한 최하부면을 갖는 제 1 링 바디, 및 상기 제 1 링 바디의 방사상 내부에 배치되는 제 2 링 바디를 포함한다. 일 양상에서, 상기 제 1 링 바디는 상기 제 1 링 바디의 내면 상에 오버행(overhang)을 가지며, 제 2 링 바디는 상기 제 2 링 바디의 최상부면 또는 최하부면 중 어느 하나가 상기 오버행에 인접하게 배치되는 경우, 상기 오버행 아래에서 상기 제 1 링 바디와 접촉하여 끼워질 수 있다. 상기 제 2 링 바디는 상기 제 1 링 바디에 의해 둘러싸여지고, 상기 제 2 링 바디는 실질적으로 평면형 받침면(resting surface)을 제공하기 위해 동일한 위치에서 뒤집어져 배치될 수 있다. 다른 양상에서, 제 1 링 바디는 일반적으로 최상부면 및 상기 최상부면에 실질적으로 평행한 최하부면을 포함한다. 상기 제 1 링 바디는 상기 최상부면과 최하부면 사이를 연장하는 외면 및 상기 최상부면과 상기 최하부면 사이를 연장하는 내면을 갖는다. 상기 제 1 링 바디는 상기 최상부면으로부터 멀어지는 방향으로 상기 최하부면으로부터 연장되고 상기 외면의 에지로부터 이격된 위치에 배치되는 제 1 환형 확장부, 및 상기 최상부면으로부터 멀어지는 방향으로 상기 최하부면으로부터 연장되는 제 2 환형 확장부를 포함한다. 상기 제 1 환형 확장부는 일반적으로 상기 내면에 인접한다. 상기 제 1 링 바디는 상기 외면으로부터 멀어지는 방향으로 상기 내면으로부터 연장되는 제 3 환형 확장부를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 제 3 환형 확장부는 일반적으로 상기 최상부면에 인접하고, 상기 제 1 링 바디의 상기 최상부면에 대해 경사질 수 있다(angled). 다양한 실시예들에서, 상기 제 1 링 바디의 상기 제 3 확장부는 상기 제 2 링 바디의 최상부면을 부분적으로 덮는 거리를 두고 방사상으로 연장된다. 상기 제 3 확장부에 의해 덮여져 있던 상기 제 2 링 바디의 상기 최상부면은 뒤집어짐으로써 재사용되는 경우, 상기 제 2 링 바디에 대한 베이스로서 작용한다. 상기 제 1 및 제 2 링 바디들을 갖는 상술된 링 어셈블리는 공정 키트로서 함께 사용될 수 있다.
또 하나의 다른 실시예에서, 기판을 처리하기 위한 공정 챔버가 개시된다. 상기 공정 챔버는 일반적으로, 기판 수용면(receiving surface)을 갖는 페디스털 지지체, 상기 페디스털 지지체와 공정 챔버의 챔버 벽들을 전기적으로 절연시키도록 구성된 페디스털 절연체, 및 상기 페디스털 절연체 및 상기 기판 수용면의 적어도 일부분상에서 받쳐지는 링 어셈블리를 포함한다. 상기 링 어셈블리는 일반적으로 제 1 링 바디 및 상기 제 1 링 바디의 방사상 내부에 배치되는 제 2 링 바디를 포함한다. 상기 제 2 링 바디는 상기 제 1 링 바디에 의해 둘러싸여 지고, 상기 제 2 링 바디는 기판에 대해 실질적으로 평면형 받침면을 제공하기 위해 동일한 위치에서 뒤집어져 배치될 수 있다. 일 양상에서, 상기 제 1 링 바디는 상기 제 1 링 바디의 최하부면으로부터 연장되는 제 1 및 제 2 환형 확장부들을 제공하며, 상기 제 1 및 제 2 환형 확장부들은 실질적으로 평행하고 방사상 서로 이격되며, 상기 제 2 환형 확장부의 일부분은 상기 페디스털 지지체의 상기 기판 수용면과 접촉한다. 상기 제 1 링 바디는 상기 제 1 및 제 2 환형 확장부들에 직각 방향으로 상기 제 1 링 바디로부터 연장되는 제 3 환형 확장부를 포함할 수 있다. 상기 제 3 환형 확장부는 뒤집어짐으로써 재사용되는 경우, 상기 제 2 링 바디의 덮이지 않은 상면이 상기 제 2 링 바디에 대한 베이스로서 작용하도록, 상기 제 2 링 바디의 상면을 부분적으로 덮도록 구성된다.
본 고안의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로 앞서 간략히 요약된 본 고안의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 고안의 단지 전형적인 실시예를 도시하는 것이므로 본 고안의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 안아야 한다는 것이 주목되는데, 이는 본 고안이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
도 1a는 공정 챔버에 배치된 종래의 단일 부품 링을 갖는 예시적인 기판 지지체의 개략적 단면도이다.
도 1b는 도 1a의 링의 개략적 단면도이다.
도 1c는 도 1a의 링의 부식 프로파일을 도시하는 개략적 도면이다.
도 2a는 본 고안의 일 실시예에 따른 링 어셈블리를 갖는 예시적인 기판 지지체의 개략적 단면도이다.
도 2b는 도 2a의 링 어셈블리의 개략적 단면도이다.
도 3a는 일 실시예에 따른 링 어셈블리의 부식 프로파일을 도시하는 개략적 도면이다.
도 3b는 일 실시예에 따라 내부 링이 뒤집어진 후 링 어셈블리의 개략적 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 링 어셈블리의 내부 및 외부 링들 사이의 공간(spacing)을 도시하는 개략적 단면도이다.
도 5a는 일 실시예에 따른 링 어셈블리의 외부 링의 개략적 단면도이다.
도 5b는 도 5a에 도시된 외부 링의 일부분의 확장도이다.
도 6a는 일 실시예에 따른 링 어셈블리의 내부 링의 개략적 단면도이다.
도 6b는 도 6a의 일부분의 확장도이다.
이해를 돕기 위해, 도면들에 공통인 동일 부재들을 표기하기 위해 가능하면 동일 참조 부호들이 사용되었다. 일 실시예의 부재들 및 피쳐들은 추가 설명 없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있음이 고려된다.
도 1a는 공정 챔버에 배치된 종래의 단일 부품 링을 갖는 예시적인 기판 지지체의 개략적 단면도이다.
도 1b는 도 1a의 링의 개략적 단면도이다.
도 1c는 도 1a의 링의 부식 프로파일을 도시하는 개략적 도면이다.
도 2a는 본 고안의 일 실시예에 따른 링 어셈블리를 갖는 예시적인 기판 지지체의 개략적 단면도이다.
도 2b는 도 2a의 링 어셈블리의 개략적 단면도이다.
도 3a는 일 실시예에 따른 링 어셈블리의 부식 프로파일을 도시하는 개략적 도면이다.
도 3b는 일 실시예에 따라 내부 링이 뒤집어진 후 링 어셈블리의 개략적 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 링 어셈블리의 내부 및 외부 링들 사이의 공간(spacing)을 도시하는 개략적 단면도이다.
도 5a는 일 실시예에 따른 링 어셈블리의 외부 링의 개략적 단면도이다.
도 5b는 도 5a에 도시된 외부 링의 일부분의 확장도이다.
도 6a는 일 실시예에 따른 링 어셈블리의 내부 링의 개략적 단면도이다.
도 6b는 도 6a의 일부분의 확장도이다.
이해를 돕기 위해, 도면들에 공통인 동일 부재들을 표기하기 위해 가능하면 동일 참조 부호들이 사용되었다. 일 실시예의 부재들 및 피쳐들은 추가 설명 없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있음이 고려된다.
본 고안은 일반적으로 에칭 또는 다른 플라즈마 처리 챔버에 사용될 수 있는 링 어셈블리에 관한 것이다. 링 어셈블리는 적어도 2개의 개별 부품들, 예를 들면, 함께 끼워지는(nest) 내부 링 바디 및 외부 링 바디로 만들어질 수 있다. 내부 링 바디는 내부 링 바디 및 외부 링 바디가 함께 끼워지는 경우, 내부 링 바디의 어떤 면이 외부 내부 링 바디를 향하고 있든지 관계없이, 링 어셈블리가 단일 단면 프로파일을 유지하게 하는 기하형상을 가진다. 하나의 면이 부식되게 되면, 내부 링 바디가 뒤집어질 수 있고 내부 링 바디의 양 면들 및/또는 외부 링 바디가 그들의 유효 수명을 초과하여 부식될 때까지 외부 링 바디로 다시 사용될 수 있다는 점에서, 내부 링 바디는 재사용가능하다. 총괄적으로, 2개의 바디들은 일반적으로 단일의 종래의 부품 링의 형상을 갖지만, 링 어셈블리의 사용 기간은 종래의 단일 부품 링보다 더 길다.
도 1a는 공정 챔버(128)에 배치된 종래의 단일 부품 링(104)을 갖는 예시적인 기판 지지체(100)의 개략적 단면도이다. 본 명세서에서 상세하게 논의되지는 않지만, 전형적으로 기판 지지체(100)는 에칭 챔버와 같은 플라즈마 처리 챔버에 배치된다. 공정 챔버(128)는 단독으로, 또는 통합된 반도체 기판 처리 시스템의 처리 모듈로서, 또는 클러스터 툴로서 사용될 수 있다. 기판 지지체(100)는 다양한 가스들을 공정 챔버(128) 안으로 공급하기 위해 사용되는 샤워헤드(120) 아래에 배치된다. 기판 지지체(100)는 DC 전력 공급부(미도시)에 의해 바이어스될 수 있다. RF 전원(126)은 정합 네트워크(122)를 통하여 기판 지지체(100)에 선택적으로 결합될 수 있다. 샤워헤드(120)는 정합 네트워크(124)를 통하여 RF 소스(132)에 결합될 수 있다. 공정 챔버(128)의 내부는 트로틀 밸브(미도시)를 통해 진공 펌프(134)에 결합되는 고진공 용기이다. 동작시, 기판은 기판 지지체(100) 상에 배치되고 챔버 내부는 거의 진공 환경으로 펌핑다운(pumped down)된다. 하나 또는 그 초과의 가스들이 가스 패널로부터 샤워헤드(120)를 통하여 공정 챔버(128)로 도입되며(introduce), 이 하나 또는 그 초과의 가스들은 기판 지지체(100)를 바이어스시키기 위해 바이어스 소스로부터 전력을 인가하는 동안 RF 소스(126)로부터의 RF 전력을 기판 지지체(100)에 인가함으로써 그리고/또는 RF 소스(132)로부터의 전력을 기판 지지체(100) 상에 배치된 샤워헤드(120)에 인가함으로써, 공정 챔버(128) 내에서 플라즈마로 점화된다. 형성된 플라즈마는 처리 동안 기판에 피쳐(feature)를 에칭하기 위해 사용될 수 있고, 이후 진공 펌프(134)를 통하여 공정 챔버(128) 밖으로 펌핑될 수 있다. 공정 챔버(128)의 다른 컴포넌트들은 간략화를 위하여 생략되었음이 이해된다.
기판 지지체(100)는 일반적으로, 정전 척(ESC)(102), 종래의 단일 부품 링(104), ESC(102)를 전기적으로 바이어스시키는 캐소드(106), 절연체 파이프(108), 페디스털 절연체(110), 및 페디스털 지지체(112)를 포함한다. 절연체 파이프(108) 및 페디스털 절연체(110)는 챔버 벽들 및 기판 지지체(100)를 각각 ESC(102)에 인가되는 전기 바이어스로부터 전기적으로 절연시키도록 기능한다. 도 1a에 도시된 실시예에서, 종래의 단일 부품 링(104)은 ESC(102) 및 절연체 파이프(108)상에 받쳐지는(rest) 단일 부품 링이다. 기판(144)은, 기판 지지체(100) 상에 배치되는 경우, ESC(102)상에 받쳐질 것이고, 종래의 단일 부품 링(104)에 의해 둘러싸여 질 것이다.
도 1b는 도 1a의 종래의 단일 부품 링(104)의 개략적 단면도이다. 종래의 단일 부품 링(104)은 처리 동안 플라즈마에 노출되는 상면(130)을 갖는다. 종래의 단일 부품 링은 또한 ESC(102) 상에 배치되는 기판(144)과 실질적으로 같은 높이인 최상부면(116)을 갖는 장착(seating) 영역(114)을 포함한다. 현존하는 "단일 부품" 링 설계는 통상적으로 플라즈마 에칭 공정에 대한 노출로 인해 웨이퍼 장착 영역(114) 부근에서 최대 부식을 겪게된다. 도 1c는 링 사용 기간의 거의 마지막에서의 종래의 단일 부품 링(104)의 최상부면의 대략적 부식 프로파일(118)을 도시하며, 비교를 위해 원래의 상면(130) 환영으로 도시된다. 도 1c에 도시된 바와 같이, 장착 영역(114)은 종래의 단일 부품 링(104)의 나머지 영역들보다 상당히 많이 부식되었고, 균일하지 않게 부식되었다. 장착 영역(114)이 더 이상 그 원래의 실질적 평면 형상을 갖지 않기 때문에, 기판 위치설정(positioning) 및 처리는 악영향을 받을 수 있다. 일반적으로 이때 전체 링(104)이 교체되는데, 이는 석영 재료의 소모를 초래한다.
플라즈마 에칭 챔버들에서, 종래의 단일 부품 링(104)은 처리 동안 ESC를 플라즈마에 대한 노출로부터 보호한다. 링(104)이 또한 플라즈마를 집중시키기 때문에, 링(104)은 보통 석영으로 만들어지고, 처리 동안 크게 소모될 수 있다. 링들의 수명을 연장하기 위해, 본 고안의 링 어셈블리는 최소 비용의 제조를 위해 설계되며 다수의 사용을 허용하여 이로 인해 소비자들에 대한 툴 소유비용(Cost of tool ownership; CoO)을 감소시킨다.
도 2a는 본 고안의 일 실시예에 따른 링 어셈블리를 갖는 예시적인 기판 지지체(200)의 개략적 단면도를 도시한다. 본 명세서에서 상세하게 논의되지는 않지만, 기판 지지체(200)는 통상적으로, 도 1 a에 도시된 것과 같은 에칭 챔버와 같은 플라즈마 처리 챔버내에 배치되며, 이는 간략화를 위해 생략되었다. 기판 지지체(200)는 일반적으로, ESC(202), 링 어셈블리(230), 캐소드(208), 절연체 파이프(208), 페디스털 절연체(212) 및 페디스털 지지체(214)를 포함한다.
도 2b는 도 2a의 링 어셈블리(230)의 개략적 단면도이다. 본 고안의 링 어셈블리(230)는 일반적으로, 처리 동안 정전 척(202) 상에 위치설정되는 2개의 링 바디들, 즉, 내부 링 바디(206) 및 외부 링 바디(204)로 구성된다. 위의 도 1a?c를 참조하여 논의된 종래의 단일 부품 링(104)과 유사하게, 부식의 대부분은 기판 장착 영역(B) 부근의 내부 링 바디(206) 상에서 발생하며, 이는 내부 링 바디(206)의 최상부면이 더 이상 평면형이 아니게 한다(도 3a에서의 부식 프로파일(306) 및 부식된 장착면(seating surface)(352) 참조). 그러나, 부식된 내부 링 바디(206)가 도 3b에 도시된 바와 같이 일단 뒤집어지면, 기판 장착 영역(B)은 다시 한번 실질적으로 평면형이 된다. 따라서, 전체 단일 링을 교체하는 대신, 내부 링 바디(206)가 뒤집어져, 외부 링 바디(204)로 재사용될 수 있다. 내부 링 바디(206)의 뒤집음은 종래의 단일 부품 링(104)에 비해 전체 링 어셈블리(230)의 사용 기간이 두 배가 되게 한다.
일 실시예에서, 내부 링 바디(206)는 표면의 일부(도 2b에 도시된 영역(A))가 외부 링 바디(204)에 의해 덮여지고, 따라서, 플라즈마에 대한 노출을 방지하도록 설계된다. 결과적으로, 영역(B)이 플라즈마 노출로 인해 부식되더라도, 영역(A)은 실질적으로 평면형으로 유지된다. 영역(A)이 평면형으로 유지되기 때문에, 이러한 표면(즉, 영역(A))은 도 3b에 도시된 바와 같이, 뒤집어진 후 평면형 최하부면을 내부 링 바디(206)에 제공한다. 습식 세정 사이클 이후에, 정전 척(202)의 상면(203)과 접촉되었던 내부 링 바디(206)의 최하부면(350)이, 평면형의 부식되지 않은 최하부면(350)이 이제 위로 향하여 영역들(A 및 B)을 한정하게 하면서 기판에 대한 장착 영역으로서 새로이 제공될 수 있도록, 내부 링 바디(206)는 외부 링 바디(204)의 최상부면(205)에 평행한 축 X(도 2b)를 따라 뒤집어질 수 있다. 따라서, 내부 링 바디(206)는, 외부 링 바디(204) 및/또는 내부 링 바디(206)가 그들의 유효 수명을 초과하여 부식될 때까지, 이제 위로 향하는 원래의 최하부면(350)에 의해 다시(a second time) 사용될 수 있다.
본 명세서에서 링 형상 바디가 도시되고 설명되었지만, "뒤집음 및 재사용"의 이러한 개념은 환형 링 형상으로 제한되지 않아야 함이 이해된다. 물체가 외부 링의 방사상 내부에 배치될 수 있고, 기판에 대한 실질적으로 평면형의 장착 영역을 제공하기 위해 상이한 위치로 뒤집어질 수 있는 한, 원하는 형상 또는 프로파일을 갖는 임의의 물체가 고려된다. 외부 링 바디(204) 및 내부 링 바디(206)는 부식율을 감소시키기 위하여 상이한 비전도성 재료들로 만들어질 수 있다. 외부 링 바디(204)는 또한 부식 환경을 견디는 세라믹들, PEEK, 폴리아미드들, 폴리이미드들, 에폭시 등과 같은 재료들 및 다른 비전도성 재료들로 코팅되거나 만들어질 수 있다. 링 어셈블리들은 또한 유전체, 금속 및 폴리실리콘 에칭 및 다른 애플리케이션들에서 있을 수 있다. 전도체 에칭시, 내부 링은 그의 사용 기간을 증가시키기 위해 세라믹과 같은 비전도성 재료로 코팅될 수 있다.
링 어셈블리(230)의 2개-부품 설계는 외부 링 바디(204)가 공정 동안 최소로(least) 희생되는 것을 가능케 한다 . 링 어셈블리(230)의 2개-부품 설계는 또한, 외부 링 바디(204)의 다수의 재사용을 가능케 하고, 그에 의해 석영 재료를 절약하며 CoO를 감소시킨다. 외부 링 아래의 내부 링을 보호하는 것, 뒤집는 것 및 재사용의 이러한 개념은 또한 사용 기간을 증가시키기 위해 현존하는 다른 링들 또는 단일 링들을 재설계하는데 적용될 수 있다. 이러한 개념은 또한 기판을 처리하는 챔버들 또는 임의의 크기의 웨이퍼 크기들로 확장될 수 있다.
본 명세서에서 개시되는 링 어셈블리는 캘리포니아 산타 클라라의 어플라이드 머티어리얼스사로부터 입수가능한 MxP+, eMxP+, Super?E, EMAX 및 EMAX CT+ 챔버들과 같은 유전체 에칭 챔버들에 사용될 수 있다. 추가적으로, 본 명세서에 개시되는 링 어셈블리는 또한 어플라이드 머티어리얼스사로부터 입수가능한 DPS Ⅱ와 같은 금속/전도체 에칭 챔버들에 사용될 수 있다. 본 명세서에서 개시되는 링 어셈블리가 마찬가지로 다른 제조사들에 의해 판매되는 챔버들에 사용될 수 있음이 이해된다.
도 4는 일 실시예에 따른 내부 링 바디(206)와 외부 링 바디(204) 사이의 공간을 나타내는 링 어셈블리(230)를 도시하는 개략적 단면도이다. 공간(갭(G1) 및 갭(G2))은 내부 링 바디(206)와 외부 링 바디(204) 사이의 각각의 수직 및 수평 간격(separation)이다. 표 1에 대하여, 도시된 예는 플라즈마 침투의 회피를 보장하기 위한 것이며, 유전체 에칭 챔버들에서 사용되는 하나의 링에 특정된다. 실제 숫자들은 다른 에칭 링들 또는 에칭 애플리케이션들의 유형에 대하여 변할 수 있다.
최대(인치) | 최소(인치) | |
갭 1 ? G1 | 0.008 | 0.002 |
갭 2 ? G2 | 0.0275 | 0.0025 |
도 5a는 일 실시예에 따른 링 어셈블리(550)의 외부 링 바디(500)의 개략적 단면도이다. 도 5b는 도 5a에 도시된 외부 링 바디(500)의 일부분의 확대도이다. 일 실시예에서, 외부 링 바디(500)는 석영을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 외부 링 바디(500)는 투명한 용융 석영(fused quartz)을 포함할 수 있다. 외부 링 바디(500)는 또한 다른 재료들로 제조되거나 다른 재료들로 코팅될 수 있다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 외부 링 바디(500)는 일반적으로 평면형인 최상부면(502) 및 최상부면에 실질적으로 평행한 일반적으로 평면형인 최하부면(504)을 갖는 메인 바디(520)를 포함한다. 여기에 도시되지 않았지만, 기판이 일반적으로 외부 링 바디(500)에 의해 둘러싸여지고, 기판의 상면이 외부 링 바디(500)의 최하부면(504)으로부터 멀어지는 방향을 향하고 있음이 이해된다. 외부 링 바디(500)는 또한 최상부면(502)과 최하부면(504) 사이를 연장하는 외면(506)을 포함한다. 외부 링 바디(500)는 또한 최상부면(502)과 최하부면(504) 사이를 연장하는 내면(508)을 포함한다. 최상부면(502), 최하부면(504), 외면(506) 및 내면(508)은 총괄적으로 외부 링 메인 바디(520)를 포함한다. 외부 링 메인 바디(520)는, 화살표 "C"에 의해 도시된 바와 같이, 약 0.5인치 내지 약 0.75인치의 높이를 갖는다. 내면(508)은 또한 도 6a?b를 참조하여 아래에 설명되는 내부 링 바디(600)에 끼워지는 노치(530)를 포함한다. 노치(530)는 메인 바디(520)의 상부로부터 돌출하고 그리고 끼워지는 경우 내부 링 바디(600)의 영역 "Q"의 일부를 덮는 실질적으로 수평인 오버행 또는 천장(532)을 형성하도록 구성된다. 다시 말하면, 내부 링 바디(600)의 외경면(606)(도 6b)은 외부 링 바디(500)의 내벽(534)에 대항하여 배치된다. 내부 링 바디(600)는, 도 3b에 도시된 바와 같이, 내부 링 바디(600)의 하면(602) 또는 상면(604) 중 어떤 것이 외부 링 바디(500)의 노치(530)와 부합하는지에 관계없이, 내부 링 바디(600) 및 외부 링 바디(500)가 끼워지는 경우, 링 어셈블리(550)가 단일 단면 프로파일을 유지하게 허용하는 기하형상을 갖는다. 일 실시예에서, 내면(508)은 실질적으로 수직이며 천장(532)에 직각이다.
일 실시예에서, 제 1 환형 확장부(510)는 외부 링 메인 바디(520)의 최하부면(504)으로부터 연장된다. 제 1 환형 확장부(510)는 최상부면(502)으로부터 멀어지는 방향으로 연장하고, 외면(506)의 에지로부터 이격된 위치에 배치된다. 일 실시예에서, 제 1 환형 확장부(510)는 화살표 "D"에 의해 도시된 바와 같이, 약 0.15 인치 내지 약 0.20인치의 거리로 최하부면(504)으로부터 연장된다. 제 1 환형 확장부(510)의 외경은 화살표 "M"에 의해 도시된 바와 같이, 약 9.75 인치 내지 약 10.1 인치이다. 제 1 환형 확장부(510)의 내경은 화살표 "L"에 의해 도시된 바와 같이, 약 9.73 인치 내지 약 9.93 인치이다.
제 2 환형 확장부(512)는 또한 최상부면(502)으로부터 멀어지는 방향으로 최하부면(504)으로부터 연장될 수 있다. 제 2 환형 확장부(512)는 내면(508)에 인접할 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 환형 확장부(512)는 화살표 "G"에 의해 도시된 바와 같이, 약 0.097인치 내지 약 0.103 인치의 거리로 최하부면(504)으로부터 연장된다. 일 실시예에서, 제 2 환형 확장부(512)의 외경은, 화살표 "K"에 도시된 바와 같이, 약 9.000 인치 내지 약 9.100 인치이다. 다른 실시예에서, 제 2 환형 확장부(512)의 내경은, 화살표 "J"에 의해 도시된 바와 같이, 약 8.300 인치 내지 약 8.500 인치이다. 제 1 환형 확장부(510)는 화살표 "F"에 의해 도시된 바와 같이, 제 2 환형 확장부(512)보다 약 0.070 인치 내지 약 0.075 인치 더 큰 거리로 최하부면(504)으로부터 연장될 수 있다.
제 3 환형 확장부(514)는 외면(506)으로부터 멀어지는 방향으로 메인 바디(520)로부터 연장될 수 있다. 내면(508)의 일부를 형성하는 제 3 환형 확장부(514)의 단부는, 화살표 "E"에 의해 도시된 바와 같이, 약 100도 내지 약 120도의 각으로 천장(532)에 대해 경사질 수 있다. 제 3 환형 확장부(514)의 바닥을 형성하는 천장(532)은, 화살표 "H"에 의해 도시된 바와 같이, 제 2 환형 확장부(512)의 바닥 위에 약 0.25 인치 내지 약 0.30 인치의 높이에 있을 수 있다. 제 3 환형 확장부(514)의 직경은, 제 3 환형 확장부(514)의 바닥에서 측정된 경우, 화살표 "I"에 의해 도시된 바와 같이, 약 7.980 인치 내지 약 8.000 인치이다. 여기서 열거된 숫자들은 기판 또는 챔버의 크기에 따라 변할 수 있음이 고려된다.
도 6a는 일 실시예에 따른 링 어셈블리(550)의 내부 링 바디(600)의 개략적 단면도이다. 도 6a 및 5a에 도시된 바와 같은 내부 링 바디(600) 및 외부 링 바디(500)는 도 2a 내지 도 4에서 앞서 도시되고 논의된 바와 같이, 링 어셈블리를 구성한다. 도 6b는 도 6a의 일부분의 확대도이다. 일 실시예에서, 내부 링 바디(600)는 석영 또는 다른 재료를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 내부 링 바디(600)는 투명한 용융 석영을 포함할 수 있다. 내부 링 바디(600)는, 화살표 "N"에 의해 도시된 바와 같이, 약 7.730 인지 내지 약 7.740 인치의 내경을 가질 수 있다. 내부 링 바디(600)는, 화살표 "P"에 의해 도시된 바와 같이, 약 0.275 인치 내지 약 0.300 인치의 높이를 가질 수 있다. 내부 링 바디(600)는 정사각형 또는 직사각형 단면을 가질 수 있다. 내부 링 바디(600)의 하면(602) 및 상면(604)은 평행하며 내부 링 바디(600)의 중심축에 직각이다. 내부 링 바디(600)의 외경면(606)은 면들(602, 604)에 수직일 수 있거나, 면들(602, 604) 중 어느 하나가 외부 링 바디(500)의 천장(532)에 인접하게 배치되는 경우, 내부 링 바디(600)에 끼워지도록 구성된 외부 링 바디(500)의 천장(532) 아래의 노치(530)의 내면(508)을 따르는 다른 형상을 가질 수 있다.
단일 부품 대신 2개 링 바디들(즉, 내부 및 외부 링들)을 포함하는 링 어셈블리를 이용함으로써, 링 어셈블리의 사용 기간은 종래의 단일 부품 링에 비하여 개선된다. 특히, 내부 링의 뒤집음 및 재사용의 개념은 재료의 소모를 감소시킨다. 그의 사용 기간이 경과할 때까지 다수의 습식 세정들을 위해 계속해서 사용되는 외부 링은 소비자들에 대한 소모품 비용을 더 감소시킨다. 비전도성 재료들의 사용은 또한 링 어셈블리의 사용 기간을 개선한다.
앞서 말한 것은 본 고안의 실시예들에 관한 것이지만, 본 고안의 다른 및 추가 실시예들은 본 고안의 범주를 이탈하지 않고 고안될 수 있고, 본 고안의 범주는 하기의 청구항들에 의해 결정된다.
Claims (15)
- 링 어셈블리로서,
내면(inner surface) 상에 노치를 갖는 외부 링 바디 ?상기 노치는 천장(roof)을 가짐 ?; 및
내부 링 바디
를 포함하며, 상기 내부 링 바디는 상기 내부 링 바디의 최상부면 또는 최하부면 중 어느 하나가 상기 천장에 인접하게 배치되는 경우, 상기 외부 링 바디의 상기 노치에 끼워질 수 있는(nestable), 링 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 외부 링 바디는,
최상부면 및 상기 최상부면에 실질적으로 평행한 최하부면;
상기 최상부면과 상기 최하부면 사이를 연장하는 외면(outside surface);
상기 최상부면으로부터 멀어지는 방향으로 상기 최하부면으로부터 그리고 상기 외면으로부터 이격된 위치로부터 연장되는 제 1 확장부(extension);
상기 최상부면으로부터 멀어지는 방향으로 상기 최하부면으로부터 연장되는 제 2 확장부 ?상기 제 2 환형 확장부는 상기 내면에 인접함? ; 및
상기 외면으로부터 멀어지는 방향으로 상기 외부 링 바디로부터 연장되는 제 3 확장부 ?상기 제 3 환형 확장부는 상기 노치의 상기 천장을 형성함?
를 더 포함하는, 링 어셈블리. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 3 환형 확장부는 상기 천장에 대하여 경사진 단부를 갖는, 링 어셈블리. - 제 2 항에 있어서,
상기 외부 링 바디의 상기 천장은 상기 내부 링 바디의 상기 최상부면을 부분적으로 덮는, 링 어셈블리. - 제 4 항에 있어서,
상기 최상부면 또는 상기 최하부면 중 어느 하나가 상기 천장에 대향하여 배치된 경우, 상기 내부 링 바디의 외경면은 상기 노치를 따르는(conform), 링 어셈블리. - 링 어셈블리로서,
외부 링 바디; 및
상기 외부 링 바디의 방사상 내부에 배치되는 내부 링 바디
를 포함하며, 상기 외부 링 바디는,
최상부면 및 상기 최상부면에 실질적으로 평행한 최하부면;
상기 최상부면과 상기 최하부면 사이를 연장하는 외면;
상기 최상부면과 상기 최하부면 사이를 연장하는 내면;
상기 내면 상에 형성되는 노치;
상기 외부 링 바디의 상기 최하부면으로부터 연장되는 제 1 및 제 2 환형 확장부들 ?상기 제 1 및 제 2 환형 확장부들은 평행하며 서로 방사상 이격됨 ?;
상기 제 1 및 제 2 환형 확장부들에 직각인 방향으로 상기 외부 링으로부터 연장되는 제 3 환형 확장부를 포함하며,
상기 제 2 링 바디는,
상기 제 3 환형 확장부에 인접하며 상기 제 3 환형 확장부 내부로 돌출되는 최상부면; 및
상기 제 3 환형 확장부 아래에 배치되고 상기 외부 링에 인접하는 외경면을 포함하는, 링 어셈블리. - 제 6 항에 있어서,
상기 내부 링 바디는 2개의 뒤집어진(flipped) 배향들로 상기 노치에 끼워질 수 있고, 상기 내부 링 바디가 어느 하나의 뒤집어진 배향에 있는 경우, 끼워진 내부 링 바디 및 외부 링 바디는 동일한 조합된 단면 프로파일을 갖는, 링 어셈블리. - 제 7 항에 있어서,
상기 제 3 환형 확장부는 상기 내부 링 바디의 상기 최상부면을 부분적으로 덮는, 링 어셈블리. - 제 8 항에 있어서,
상기 제 3 환형 확장부는 상기 외부 링 바디의 상기 최상부면 및 상기 최하부면에 대해 경사진 면을 갖는, 링 어셈블리. - 링 어셈블리로서,
외부 링 바디; 및
내부 링 바디
를 포함하며, 상기 외부 링 바디는,
최상부면;
상기 최상부면에 실질적으로 평행한 최하부면;
상기 최상부면과 상기 최하부면 사이를 연장하는 외면;
상기 최상부면과 상기 최하부면 사이를 연장하는 내면;
상기 최상부면으로부터 멀어지는 방향으로 상기 최하부면으로부터 그리고 상기 외면의 에지에 인접한 위치로부터 연장되는 제 1 환형 확장부;
상기 최상부면으로부터 멀어지는 방향으로 상기 최하부면으로부터 연장되는 제 2 환형 확장부 ?상기 제 2 환형 확장부는 상기 내면에 인접함? ; 및
상기 외면으로부터 멀어지는 방향으로 상기 외부 링 바디로부터 연장되는 제 3 환형 확장부 ?상기 제 3 환형 확장부는 상기 최상부면에 인접함?
를 포함하며,
상기 내부 링 바디는 상기 외부 링 바디에 의해 둘러싸여 있고, 상기 내부 링 바디는 상기 제 3 환형 확장부가 상기 내부 링 바디를 부분적으로 덮는 2개의 배향들로 상기 외부 링 바디에 대하여 대칭적으로 끼워질 수 있는, 링 어셈블리. - 제 10 항에 있어서,
상기 내부 및 외부 링 바디들은 고(high) 플라즈마 저항성(resistance)을 갖는 재료들로 코팅되는, 링 어셈블리. - 제 10 항에 있어서,
상기 제 3 환형 확장부는 상기 최상부면, 상기 최하부면, 및 상기 내면에 대해 경사진 면을 갖는, 링 어셈블리. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 1 환형 확장부 및 상기 제 2 환형 확장부는 상기 최하부면으로부터 상이한 거리들로 연장되는, 링 어셈블리. - 제 10 항에 있어서,
상기 제 3 환형 확장부는 상기 내부 링 바디의 상면을 부분적으로 덮는 거리로 방사상으로 연장되는, 링 어셈블리. - 링 어셈블리로서,
외부 링 바디; 및
상기 외부 링 바디에 의해 둘러싸여 있는 내부 링 바디
를 포함하고, 상기 내부 링 바디는 상기 외부 링 바디에 대하여 2개의 배향들로 대칭적으로 끼워질 수 있으며, 상기 내부 링 바디가 어느 하나의 뒤집어진 배향에 있는 경우, 끼워진 내부 링 바디 및 외부 링 바디는 동일한 조합된 단면 프로파일을 갖는, 링 어셈블리.
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