KR20140004724U - 실리콘 기판들의 프로세스를 위한 고성능 및 긴 수명의 에지 링 - Google Patents

Abstract

함께 포개어질 수 있는 외부 링 본체 및 내부 링 본체를 갖는 에지 링 조립체가 제공된다. 외부 링 본체는 석영 물질로 만들어지고 정상부 표면 및 정상부 표면에 실질적으로 평행한 복수의 바닥 표면들을 갖는다. 외부 링 본체는 제 1 환형 단차, 제 2 환형 단차, 및 제 3 환형 단차를 갖는다. 내부 링 본체는 탄화규소 물질로 만들어진다. 에지 링 조립체는 반도체 프로세싱 챔버들 내에서 사용될 수 있다.

Description

실리콘 기판들의 프로세스를 위한 고성능 및 긴 수명의 에지 링{HIGH PERFORMANCE AND LONG LASTING EDGE RING FOR PROCESS OF SILICON SUBSTRATES}

본원에 설명된 실시예들은 일반적으로, 에칭 또는 다른 플라즈마 프로세싱 챔버를 위한 에지 링 및 링 조립체에 관한 것이다.

반도체 프로세싱 챔버들에서, 기판들은 증착, 에칭 및 어닐링과 같은 다양한 프로세스들을 겪는다. 몇몇 프로세스들 동안에, 기판은 프로세싱을 위해서 기판 지지부, 예컨대 프로세싱 챔버 내에 배치된 정전 척(ESC) 상에 위치된다. 프로세싱 가스들의 플라즈마가 형성되는 프로세스 챔버내의 프로세싱 가스들을 통전(energize)시키기 위하여, RF 전력이 존재하는 전극들에 인가된다. 플라즈마는 기판을 처리하기 위해, 예를 들어 기판 상에 물질을 증착시키거나 또는 기판으로부터 물질을 제거하기 위해 사용된다. 에칭 프로세스에서, 에지 링은, 기판에 의해서 덮어지지(covered) 않는 기판 지지부의 구역들의 부식(erosion)을 방지하기 위해, 기판의 둘레에 위치될 수 있다. 에지 링은 또한 기판 위에 플라즈마를 포커싱하도록 설계될 수 있고 그리고 또한 기판을 기판 지지부 상에 중앙에 둘(center) 수 있다.

에지 링들은 일반적으로 석영 물질로 만들어지고 프로세싱 동안의 에칭 가스들 및/또는 유체들에 대한 노출에 기인하여 에칭 프로세스 동안에 공격받는다(attacked). 에지 링들은 기판 프로세싱 동안에 부식되게 되고(eroded) 기판들의 세트가 프로세싱된 이후에 교체될 필요가 있다. 상당하게 부식된 에지 링들은 보통 습식 세정(wet clean) 동안에 교체된다. 습식 세정은 세정 화학물질(chemical)을 사용하여 에칭 잔류물들을 제거하기 위한 프로세스이고, 세정 화학물질들 중 몇몇은 챔버 세정 이후에 챔버 내에 남을 수 있다. 그러므로, 에지 링들은 세정 화학물질에 노출될 수 있고 세정 화학물질에 의해서 부식될 수 있으며, 따라서, 에지 링의 서비스 수명을 상당하게 감소시킨다. 몇몇 상황들에서, 에지 링은 매 습식 세정 이후에 교체될 필요가 있을 수 있고, 이는 비싼 석영 물질의 낭비로 이어지고, 결국 에칭 프로세스들을 수행하는 것의 소유(ownership)의 비용을 증가시킨다.

따라서 개선된 에지 링에 대한 당 업계의 필요가 있다.

본원에 설명된 실시예들은 일반적으로, 에칭 또는 다른 플라즈마 프로세싱 챔버에서 사용될 수 있는 에지 링 조립체에 관한 것이다. 일 실시예에서, 내부(inner) 링 본체와 짝을 이루는(mate with) 외부(outer) 링 본체를 포함하는 에지 링 조립체가 제공된다. 외부 링 본체는 석영 물질로 만들어지고 정상부(top) 표면 및 실질적으로 정상부 표면에 평행한 복수의 바닥(bottom) 표면들을 갖는다. 외부 링 본체는 또한, 제 1 바닥 표면 및 제 1 바닥 표면과 제 2 바닥 표면 사이에서 연장되는 제 1 수직 표면을 갖는 제 1 환형 단차(annular step)를 갖는다. 또한, 외부 링 본체는 제 2 바닥 표면 및 제 2 바닥 표면과 제 3 바닥 표면 사이에서 연장되는 제 2 수직 표면을 갖는 제 2 환형 단차를 갖는다. 외부 링 본체는 제 3 바닥 표면 및 제 3 바닥 표면과 제 4 바닥 표면 사이에서 연장되는 제 3 수직 표면을 갖는 제 3 환형 단차를 갖는다. 외부 링 본체는 또한 제 1 바닥 표면과 정상부 표면 사이에서 연장되는 최내부(innermost) 표면 및 제 4 바닥 표면과 정상부 표면 사이에서 연장되는 최외부(outermost) 표면을 갖고, 최외부 표면은 제 4 바닥 표면에 인접하고 제 4 바닥 표면으로부터 연장되는 선형 부분(linear portion) 및 정상부 표면에 인접하고 정상부 표면으로부터 연장되는 비선형 부분을 갖는다. 내부 링 본체는 탄화규소(silicon carbide) 물질로 만들어지고, 그리고 정상부 표면, 정상부 표면과 실질적으로 평행한 바닥 표면, 최내부 수직 표면, 및 최외부 수직 표면을 갖는다. 최외부 수직 표면은 외부 링 본체의 제 1 수직 표면에 인접하여 배치되고 내부 링 본체의 정상부 표면의 적어도 일부는 외부 링 본체의 제 1 바닥 표면에 인접하고 그 아래에 배치된다.

다른 실시예에서, 내부 링 본체와 포개어진(nested with) 외부 링 본체를 포함하는 에지 링 조립체가 제공된다. 외부 링 본체는 석영 물질로 만들어지고 정상부 표면 및 정상부 표면에 실질적으로 평행한 복수의 바닥 표면들을 갖는다. 외부 링 본체는 또한 제 1 바닥 표면 및 제 1 바닥 표면과 제 2 바닥 표면 사이에서 연장되는 제 1 수직 표면을 갖는 제 1 환형 단차를 갖는다. 또한, 외부 링 본체는 제 2 바닥 표면 및 제 2 바닥 표면과 제 3 바닥 표면 사이에서 연장되는 제 2 수직 표면을 갖는 제 2 환형 단차를 갖는다. 외부 링 본체는 또한 제 1 바닥 표면과 정상부 표면 사이에서 연장되는 최내부 표면 및 제 3 바닥 표면과 정상부 표면 사이에서 연장되는 최외부 표면을 갖는다. 에지 링 조립체는 또한, 탄화규소 물질로 만들어지고 그리고 정상부 표면, 정상부 표면에 실질적으로 평행한 바닥 표면, 최내부 수직 표면, 및 최외부 수직 표면을 갖는 내부 링 본체를 갖는다. 최외부 수직 표면은 외부 링 본체의 제 1 수직 표면에 인접하여 배치되고 그리고 내부 링 본체의 정상부 표면의 적어도 일부는 외부 링 본체의 제 1 바닥 표면에 인접하고 그 아래에 배치된다.

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 실시예들을 도시하는 것이므로 본 고안의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 고안이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
도 1a는 프로세스 챔버 내에 배치된 종래의 단일 피스(single piece) 에지 링을 구비한 예시적인 기판 지지부의 개략적인, 횡단면도이다;
도 1b는 도 1a의 에지 링의 개략적인, 횡단면도이다;
도 1c는 도 1a의 에지 링의 부식 프로파일을 나타내는 개략적인 예시적 도면이다;
도 2a는 본 고안의 일 실시예에 따른 에지 링 조립체를 갖는 예시적인 기판 지지부의 횡단면도이다;
도 2b는 본 고안의 일 실시예에 따른, 도 2a의 에지 링 조립체의 횡단면도이다;
도 2c는 본 고안의 일 실시예에 따른, 도 2a의 에지 링 조립체의 부분 횡단면도이다;
도 3a는 본 고안의 일 실시예에 따른 외부 링 본체의 평면도이다;
도 3b는 본 고안의 일 실시예에 따른, 도 3a의 외부 링 본체의 횡단면도이다;
도 3c는 본 고안의 일 실시예에 따른, 도 3a의 외부 링 본체의 개략적인 횡단면도이다;
도 4a는 본 고안의 일 실시예에 따른 외부 링 본체의 평면도이다;
도 4b는 본 고안의 일 실시예에 따른, 도 4a의 외부 링 본체의 횡단면도이다;
도 4c는 본 고안의 일 실시예에 따른, 도 4a의 외부 링 본체의 개략적인, 횡단면도이다;
도 5a는 본 고안의 일 실시예에 따른 외부 링 본체의 평면도이다;
도 5b는 본 고안의 일 실시예에 따른, 도 5a의 외부 링 본체의 횡단면도이다;
도 5c는 본 고안의 일 실시예에 따른, 도 5a의 외부 링 본체의 개략적인, 횡단면도이다;
도 6a는 본 고안의 일 실시예에 따른 내부 링 본체의 평면도(plan view)이다;
도 6b는 본 고안의 일 실시예에 따른, 도 6a의 내부 링 본체의 횡단면도이다;
도 6c는 본 고안의 일 실시예에 따른, 도 6a의 내부 링 본체의 개략적인, 횡단면도이다;
도 7a는 본 고안의 일 실시예에 따른 에지 링 조립체의 개략적인, 횡단면도이다;
도 7b는 본 고안의 일 실시예에 따른 에지 링 조립체의 개략적인, 횡단면도이다; 그리고
도 7c는 본 고안의 일 실시예에 따른 에지 링 조립체의 개략적인, 횡단면도이다.
이해를 용이하게 하기 위하여, 가능하면, 도면들에서 공통되는 동일한 요소들을 표시하는데 동일한 참조번호들이 사용되었다. 일 실시예의 요소들 및 특징들이 추가적인 언급 없이 다른 실시예들에서 유리하게 통합될 수 있는 것으로 고려된다.

본원에 설명된 실시예들은 일반적으로, 에칭 또는 다른 플라즈마 프로세싱 챔버에서 사용될 수 있는 에지 링 조립체에 관한 것이다. 에지 링 조립체는 짝을 이루는 적어도 두 개의 개별 피스들(two distinct mating pieces), 예를 들어 함께 포개어지는 내부 링 본체 및 외부 링 본체로 만들어질 수 있다. 내부 링 본체는, 내부 링 본체 및 외부 링 본체가 함께 포개어질 때 링 조립체가 단일의 단면 프로파일을 유지할 수 있게 하는 기하학적 구조(geometry)를 갖는다. 총체적으로, 2개의 본체들은 일반적으로 종래의 단일 피스 에지 링의 형상을 갖지만, 에지 링 조립체의 서비스 수명은 종래의 단일 피스 에지 링보다 더 길다.

도 1a는 프로세스 챔버(128)내에 배치된 종래의 단일 피스 링(104)을 구비한 예시적인 기판 지지부(100)의 개략적인, 횡단면도이다. 본원에서 상세하게 논의되지는 않지만, 기판 지지부(100)는 플라즈마 프로세싱 챔버, 예컨대 에칭 또는 증착 챔버내에 배치될 수 있다. 프로세스 챔버(128)는 단독으로 또는, 통합된 반도체 기판 프로세싱 시스템, 또는 클러스터 툴의 프로세싱 모듈로서 활용될 수 있다. 기판 지지부(100)는 샤워헤드(120) 아래에 배치되고, 샤워헤드(120)는 프로세스 챔버(128)내에 다양한 가스들을 공급하기 위해 사용된다. 기판 지지부(100)는 DC 전력 공급부(도시되지 않음)에 의해 바이어스될(biased) 수 있다. RF 전력 소스(126)는 매칭 네트워크(matching network; 122)를 통해서 기판 지지부(100)에 선택적으로 커플링될 수 있다. 샤워헤드(120)는 매칭 네트워크(124)를 통해서 RF 파워 소스(132)에 커플링될 수 있다. 프로세스 챔버(128)의 내부는 스로틀 밸브(도시되지 않음)를 통해 진공 펌프(134)에 커플링되는 고진공 용기(high vacuum vessel)이다.

동작 시에, 기판(144)은 기판 지지부(100) 상에 위치되고 챔버 내부는 진공 환경으로 펌핑 다운된다(pumped down). 하나 또는 둘 이상의 가스들은 가스 패널로부터 샤워헤드(120)를 통해 프로세스 챔버(128)내로 도입되고, 기판 지지부(100)를 바이어스 하기 위해 바이어스 소스로부터 전력을 인가하는 동안 RF 소스(126)로부터 기판 지지부(100)에 RF 전력을 인가하는 것에 의해서 그리고/또는 RF 전력 소스(132)로부터 기판 지지부(100) 위에 배치된 샤워헤드(120)에 전력을 인가하는 것에 의해서 프로세스 챔버(128) 내에서 플라즈마로 점화된다(ignited). 플라즈마는 프로세싱 동안 기판 내의 피쳐(feature)를 에칭하기 위해 사용될 수 있다. 에칭 부산물들은 진공 펌프(134)를 통해 프로세스 챔버(128) 밖으로 펌핑된다. 프로세스 챔버(128)의 다른 컴포넌트들이 간결함을 위해 생략되었음이 이해된다.

기판 지지부(100)는 일반적으로, 정전 척(ESC)(102), 종래의 단일 피스 링(104), ESC(102)를 전기적으로 바이어스하는 연장 전극(extension electrode)(115) 및 음극(106), 절연체(110), 연장 전극(115)을 음극(106)에 연결하기 위한 커넥터(108), 및 페데스탈 지지부(112)를 포함한다. 절연체(110) 및 페데스탈 지지부(112)는 ESC(102)에 인가된 전기적 바이어스로부터, 챔버 벽들 및 기판 지지부(100)를 각각 전기적으로 격리시키도록 기능한다(function). 도 1a에 도시된 실시예에서, 종래의 단일 피스 링(104)은 ESC(102) 및 절연체(110) 상에 놓인 단일 피스 링이다. 기판(144)이 기판 지지부(100) 상에 위치되었을 때, 기판은 ESC(102) 상에 놓일 것이고 종래의 단일 피스 링(104)에 의해 둘러싸일 것이다.

도 1b는 도 1a의 종래의 단일 피스 링(104)의 개략적인, 횡단면도이다. 종래의 단일 피스 링(104)은 프로세싱 동안에 플라즈마에 노출되는 상부(upper) 표면(130)을 갖는다. 또한 종래의 단일 피스 링은 ESC(102) 상에 위치된 기판(144)과 실질적으로 높이를 맞춘(level with) 정상부 표면(116)을 갖는 시팅 구역(seating area; 114)을 포함한다. 존재하는 "단일 피스" 링 설계는 전형적으로, 플라즈마 에칭 프로세스에 대한 노출에 기인하여 기판 시팅 구역(114) 근처에서 최대 부식을 겪는다. 도 1c는 링 서비스 수명의 끝 근처의 종래의 단일 피스 링(104)의 정상부 표면의 대략적인 부식 프로파일(118)을 도시하고, 비교를 위해 원래의 상부 표면(130)은 가상으로 도시된다. 도 1c에 도시된 바와 같이, 시팅 구역(114)은 종래의 단일 피스 링(104)의 남아있는 구역들보다 상당히 더 부식되었고 불균일하게 부식되었다. 시팅 구역(114)이 더 이상 자신의 본래의 실질적으로 평평한(planar) 형상을 갖지 않기 때문에, 기판 위치결정(positioning) 및 프로세싱이 악영향을 받을 수 있다(adversely impacted). 전체 링(104)은 전형적으로 이 시간에 교체되고, 이는 석영 물질의 낭비를 초래한다.

플라즈마 에칭 챔버들에서, 종래의 단일 피스 링(104)은 프로세싱 동안 ESC를 플라즈마에 대한 노출로부터 보호한다. 또한 링(104)이 플라즈마를 포커싱하기 때문에, 링(104)은 보통 석영으로 만들어지고 프로세싱 동안 매우 소모적이다. 링들의 수명을 연장하기 위해서, 본 고안의 에지 링 조립체는 생산 비용을 감소시키도록 그리고 다수의 사용이 따라서 소비자들에게 공구 소유의 비용(cost of tool ownership; CoO)을 감소시킬 수 있게 하도록 설계된다.

도 2a는 본 고안의 일 실시예에 따른 에지 링 조립체(230)를 갖는 예시적인 기판 지지부(100)의 개략적인, 횡단면도이다. 도 2a에 도시되지는 않았지만, 기판 지지부(100)는 프로세스 챔버, 예컨대 도 1a에 도시된 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 배치되고, 프로세스 챔버는 간결함을 위해 생략되었다. 에지 링 조립체(230)는 내부 링 본체(206)와 짝을 이루고 포개어지는 외부 링 본체(204)를 포함한다.

도 2b는 본 고안의 일 실시예에 따른 도 2a의 에지 링 조립체(230)의 개략적인, 횡단면도이다. 본 고안의 에지 링 조립체(230)는 일반적으로 2개의 링 본체들, 즉, 내부 링 본체(206) 및 외부 링 본체(204)로 이루어지고, 2개의 링 본체들은 프로세싱 동안에 정전 척 상에 위치된다.

도 2c는 본 고안의 일 실시예에 따른 도 2a의 에지 링 조립체(230)의 부분 횡단면도이다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 에지 링 조립체(230)는 내부 링 본체(206) 및 외부 링 본체(204)를 포함한다. 외부 링 본체(204)는 절연체(110) 및 연장 전극(115)에 인접하고 그 위에 배치된다. 커넥터(108)는 연장 전극(115)을 음극(106)에 커플링시킨다. 내부 링 본체(206)는, 내부 링 본체(206)의 일부가 ESC(102)에 수직으로 인접하도록 그리고 ESC(102)에 수평으로 인접하도록 ESC(102)에 인접하여 배치된다. 내부 링 본체(206)의 적어도 일부는 연장 전극(115)에 인접하고 그 위에 배치된다. 내부 링 본체(206)는 적어도 4개의 표면들을 갖고, 이 표면들은 도 6c를 참조하여 더 상세하게 설명될 것이다. 표면들 중 하나는 외부 링 본체(204)에 수직으로 인접하여 배치되고, 표면들 중 하나는 외부 링 본체(204)에 수평으로 인접하여 배치된다. 내부 링 본체(206)는 일반적으로, 도 1b 및 도 1c를 참조하여 설명된 바와 같은 시팅 구역(114)과 비교하여, 에지 링 조립체(230)의 내부 부분을 형성한다. 외부 링 본체(204)의 전체 높이는 이하에서 더 상세하게 논의될 것 처럼 변할 수 있다.

일 실시예에서, 외부 링 본체(204)는 세라믹들(ceramics), 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리아미드들(polyamides), 폴리이미드들(polyimides), 에폭시 등과 같은 물질들로 코팅되거나 또는 만들어지고, 이러한 물질들은 부식성 환경 및 다른 비전도성 물질들에 대해 저항성이다. 일 실시예에서, 외부 링 본체(204)는 석영으로 만들어진다. 일 실시예에서, 내부 링 본체(206)는 세라믹 물질, 예컨대 탄화규소로 만들어질 수 있다.

에지 링 조립체(230)의 2-피스 설계는 프로세싱 동안에 외부 링 본체(204)가 보존되는 것을 가능하게 한다. 에지 링 조립체(230)의 2-피스 설계는 또한 외부 링 본체(204)의 다수의 재사용을 가능하게 하며, 그에 따라 석영 물질을 절약하고 CoO를 감소시킨다. 이는 탄화규소로 만들어진 내부 링 본체(206)가 외부 링 본체(204)의 석영 물질보다 플라즈마 프로세싱에 의한 부식에 더 저항성이기 때문에 가능하다. 외부 링 본체(204)는 내부 링 본체(206)의 존재로 인해 기판(144)으로부터 더 멀리 떨어져 있으며, 이는 외부 링 본체(204)가 더 적은 플라즈마 노출을 받게 되는 결과를 초래하며, 그에 따라 석영 물질을 보존한다. 일반적으로, 내부 링 본체(206)의 탄화규소는 에칭과 같은 프로세싱 동안에 불활성이며, 기판(144) 상에 형성된 피쳐들의 임계 치수들(폭 및 깊이)에 영향을 미치지 않는다. 결과적으로, 기판(144)에 대한 바람직하지 못한 영향들을 야기할 수 있는 기판(144)의 에지에서의 화학 반응이 존재하지 않는다.

또한 에지 링 조립체(230)는 기판(144)의 에지 주위에 균일한 프로세스 가스들의 분포를 생성함으로써, 기판(144)의 에지 근처의 피쳐 크기들의 균일성을 개선시킨다. 또한, 내부 링 본체(206)는 외부 링 본체(204)의 내부 에지가 기판(144)으로부터 더 멀리에 위치될 수 있도록 하며, 그에 따라 내부 링 본체(206)에 비해 감소된 농도의 부식제들(etchants)에 노출된 위치에 위치될 수 있도록 한다. 기판(144)의 에지 근처의 석영 외부 링 본체(204)의 상대 높이의 감소는 기판(144) 에지 피쳐 프로파일들을 개선하는데, 이는 부식제 플라즈마가 일반적으로 기판(144)에 대한 석영 외부 링 본체(204)의 근접성에 의해 영향을 받기 때문이다. 내부 링 본체(206)의 폭은 또한 기판(144) 에지로부터 더 멀리 외부 링 본체(204)를 이동시킨다. 내부 링 본체(206)의 폭은 기판(144)의 최대 에지(extreme edge)의 피쳐 프로파일들이 석영 외부 링 본체(204)의 높이에 영향을 받지 않도록 선택된다. 본 고안의 다른 이점은 덜 소모적인 탄화규소 내부 링 본체(206)의 결과로서, 선행 기술에 알려진 종래의 링과 비교하여 프로세스 챔버 내에서 미립자들이 감소하는 것이다. 프로세싱 챔버 내에서의 미립자 카운트(particle count)의 감소는 궁극적으로 기판(144)의 수율을 개선시킨다.

본원에 개시된 링 조립체는 캘리포니아, 산타 클라라의 Applied Materials, Inc.로부터 입수 가능한 ADVANTEDGE™ MESA™ ETCH, CENTRIS™ ADVANTEDGE™ MESA™ ETCH, MXP+™, eMxP+, SUPER-E™, E-MAX® 및 E-MAX® CT+ 챔버들과 같은 금속/전도체 에칭 및 유전체 에칭 챔버들에서 사용될 수 있다. 본원에서 논의된 링 조립체는 다른 제조자들에 의해서 또한 판매되는 적합하게 구성된 챔버들에서 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 이중(dual) 에지 링 개념은 기판들 또는 임의의 크기의 기판들을 프로세싱하는 챔버들로 확대될 수 있는 것으로 생각된다.

도 3a는 본 고안의 일 실시예에 따른 외부 링 본체(304)의 평면도이다. 도 3a의 외부 링 본체(304)는 도 2a 내지 도 2c에 도시된 에지 링 조립체(230)와 같은 이중 에지 링 조립체 내의 내부 링 본체(206)와 사용되는 외부 링 본체의 일 실시예를 도시한다. 외부 링 본체(304)의 내부 직경(E)은 약 12.00 인치 내지 약 12.50인치, 예컨대 약 12.25인치의 직경을 갖는다. 내부 직경(E)은 최내부 수직 표면(340)(도 3c 참조) 사이의 직경이다. 외부 링 본체(304)의 외부 직경(F)은 약 15.00 인치 내지 약 15.50 인치, 예컨대 약 15.12인치의 직경을 갖는다. 외부 직경(F)은 최외부 수직 표면(342)(도 3c 참조) 사이의 직경이다.

도 3b는 본원 고안의 일 실시예에 따른, 도 3a의 외부 링 본체(304)의 횡단면도이다. 외부 링 본체(304)의 제 1 표면(344) 사이의 직경(G)(도 3c 참조)은 약 12.25 인치 내지 약 12.75인치, 예컨대 약 12.50 인치의 직경을 갖는다. 외부 링 본체(304)의 제 2 표면(346)(도 3c 참조) 사이의 직경(H)은 약 13.75 인치 내지 약 14.25 인치, 예컨대 13.96 인치의 직경을 갖는다. 외부 링 본체(304)의 제 3 표면(348)(도 3c 참조) 사이의 직경(I)은 약 14.75 인치 내지 약 15.25 인치, 예컨대 약 14.91 인치의 직경을 갖는다.

도 3c는 본원 고안의 일 실시예에 따른, 도 3a의 외부 링 본체의 개략적인, 횡단면도이다. 외부 링 본체(304)는 중심선(CL) 기준에 대해 실질적으로 수직한 복수의 바닥 표면들(350, 352, 354, 356) 및 정상부 표면(360)을 갖는다. 제 1 환형 단차는 제 1 바닥 표면(350) 및 제 1 바닥 표면(350)과 제 2 바닥 표면(352) 사이에서 연장되는 제 1 표면(344)을 갖는다. 제 2 환형 단차는 제 2 바닥 표면(352) 및 제 2 바닥 표면(352)과 제 3 바닥 표면(354) 사이에서 연장되는 제 2 표면(346)을 갖는다. 제 3 환형 단차는 제 3 바닥 표면(354) 및 제 3 바닥 표면(354)과 제 4 바닥 표면(356) 사이에서 연장되는 제 3 표면(348)을 갖는다. 최내부 표면(340)은 제 1 바닥 표면(350)과 정상부 표면(360) 사이에서 연장된다. 최외부 표면(342)은 제 4 바닥 표면(356)과 정상부 표면(360) 사이에서 연장된다. 최외부 표면(342)은, CL에 실질적으로 수직하고 제 4 바닥 표면(356)에 인접하며 그로부터 연장되는 선형 부분을 갖는다. 최외부 표면(342)은 또한, 정상부 표면(360)에 인접하고 그로부터 연장되는 비선형 부분을 갖는다.

일 실시예에서, 최내부 표면(340)은 CL에 실질적으로 수직하고, 거리(J) 만큼 연장된다. 최내부 표면(340)의 거리(J)는 약 0.020 인치 내지 약 0.060 인치, 예컨대 약 0.044 인치의 거리만큼 연장된다. 제 1 표면(344)은 약 0.100 인치 내지 약 0.400 인치, 예컨대 약 0.118 인치의 거리(K) 만큼 연장된다. 제 2 표면(346)은 약 0.040 인치 내지 약 0.080 인치, 예컨대 약 0.063 인치의 거리(L) 만큼 연장된다. 제 3 표면(348)은 약 0.110 인치 내지 약 0.150 인치, 예컨대 약 0.134 인치의 거리(M) 만큼 연장된다.

일 실시예에서, 제 1 바닥 표면(350)은 약 0.10 인치 내지 약 0.40 인치, 예컨대 약 0.25 인치의 거리(N) 만큼 연장된다. 제 2 바닥 표면(352)은 약 1.20 인치 내지 약 1.60 인치, 예컨대 약 1.46 인치의 거리(O) 만큼 연장된다. 제 3 바닥 표면(354)은 약 0.80 인치 내지 약 1.20 인치, 예컨대 약 0.95 인치의 거리(P) 만큼 연장된다. 제 4 바닥 표면(356)은 약 0.10 인치 내지 약 0.30 인치, 예컨대 약 0.21 인치의 거리(Q) 만큼 연장된다.

대안적인 실시예에서, 외부 링 본체(304)는 전술한 바와 같이 실질적으로 형성될 수 있다. 그러나, 대안적인 실시예에서, 제 3 바닥 표면(354)은 최외부 표면(342)으로 연장되며, 제 3 표면(348) 또는 제 4 바닥 표면(356)은 존재하지 않을 수 있다.

간결하게 하기 위해, 도 3a 내지 도 3c에 대해 전술된 바와 같은 치수들은 하기에서 상세히 논의될 바와 같은 차이점들이 나타나는 것을 제외하면, 도 4a 내지 도 4c 및 도 5a 내지 도 5c에 동등하게 적용된다.

도 4a는 에지 링 조립체(230)를 형성하도록 내부 링 본체(206)와 사용될 수 있는 본원 고안의 일 실시예에 따른 외부 링 본체(404)의 평면도이다. 도 4b는 본원 고안의 일 실시예에 따른 도 4a의 외부 링 본체(404)의 횡단면도이다. 외부 링 본체(404)의 치수들은 도 3a 내지 도 3b에 관하여 상세히 설명된다.

도 4c는 본원 고안의 일 실시예에 따른, 도 4a의 외부 링 본체(404)의 개략적인, 횡단면도이다. 하기에 논의되지 않는 외부 링 본체(404)의 치수들은 도 3c에 관하여 설명된다. 일 실시예에서, 외부 링 본체(404)의 최내부 표면(445)은 약 0.030 인치 내지 약 0.070 인치, 예컨대 약 0.055 인치의 거리(R) 만큼 연장되는 CL에 실질적으로 수직한 제 1 부분(440)을 갖는다. 최내부 표면(445)은 또한 외부 링 본체(404)의 제 1 부분(440)으로부터 정상부 표면(460)으로 거리(R') 만큼 연장되는 각진 부분(470)을 갖는다. 각진 부분(470)의 높이는 약 0.070 인치 내지 약 0.110 인치, 예컨대 약 0.090 인치의 거리(R') 만큼 연장된다. 최내부 표면(445)의 각진 부분(470)은 제 1 부분(440)으로부터 정상부 표면(460)으로, 약 8°내지 약 12°, 예컨대 약 10°의 각도(S)로 방사상 외부로 연장된다.

도 5a는 본원 고안의 일 실시예에 따른 외부 링 본체(504)의 평면도이다. 도 5b는 본원 고안의 일 실시예에 따른, 도 5a의 외부 링 본체(504)의 횡단면도이다. 외부 링 본체(504)의 치수들은 도 3a 내지 도 3b에 관하여 상세히 설명된다.

도 5c는 본원 고안의 일 실시예에 따른, 도 5a의 외부 링 본체(504)의 개략적인, 횡단면도이다. 하기에 논의되지 않은 외부 링 본체(504)의 치수들은 도 3c에 관하여 설명된다. 일 실시예에서, 외부 링 본체(504)의 최내부 표면(545)은 약 0.030 인치 내지 약 0.070 인치, 예컨대 약 0.055 인치의 거리(R) 만큼 연장되는, CL에 실질적으로 수직한 제 1 부분(540)을 갖는다. 최내부 표면(545)은 또한 외부 링 본체(504)의 제 1 부분(540)으로부터 정상부 표면(560)으로 거리(T) 만큼 연장되는 각진 부분(570)을 갖는다. 각진 부분(570)의 높이는 약 0.140 인치 내지 약 0.180 인치, 예컨대 약 0.160 인치의 거리(T) 만큼 연장된다. 최내부 표면(545)의 각진 부분(570)은 실질적으로 수직한 부분(540)으로부터 정상부 표면(560)으로, 약 8°내지 약 12°, 예컨대 약 10°의 각도(S)로 방사상 외부로 연장된다.

도 6a는 본원 고안의 일 실시예에 따른 내부 링 본체의 개략적인, 부감도(overhead view)이다. 도 6a의 내부 링 본체(206)는 도 2a 내지 도 2c에 도시된 에지 링 조립체(230)와 같은 이중 에지 링 조립체 내의 외부 링 본체와 사용되는 내부 링 본체의 일 실시예를 도시한다. 내부 링 본체(206)는 CL에 실질적으로 수직한 정상부 표면(620) 및 바닥 표면(622)을 갖는 탄화규소 물질로 만들어진다. 내부 링 본체(206)는 또한 CL에 실질적으로 평행한 최내부 표면(624) 및 최외부 표면(626)을 갖는다. 최외부 표면(626)은 외부 링 본체의 제 1 표면(344, 도 3c 참조) 근처에 배치되며, 내부 링 본체(206)의 정상부 표면(620)의 적어도 일부는 외부 링 본체의 제 1 바닥 표면(350, 도 3c 참조) 근처에 및 그 아래에 배치된다.

내부 링 본체(206)의 내부 직경(V)은 약 11.500 인치 내지 약 11.900 인치, 예컨대 약 11.726 인치의 직경을 갖는다. 내부 링 본체(206)의 외부 직경(W)은 약 12.200 인치 내지 약 12.600 인치, 예컨대 약 12.476 인치의 직경을 갖는다. 에지 링 조립체(230)(도 2a 내지 도 2c 참조)가 프로세싱 동안에 사용되고 있는 동안, 내부 링 본체(206)는 또한 외부 링 본체(204, 304, 404, 504, 704 중 임의의 것)와 내부 링 본체(206)를 정렬시키도록 구성된 복수의 키퍼(keeper) 요소들(610)을 갖는다. 일 실시예에서, 3개의 키퍼 요소들(610)은 내부 링 본체(206)의 정상부 표면(620) 상에 배치된다. 키퍼 요소들(610)은 내부 링 본체(206)의 원주를 따라 동등하게 이격되어 있다. 키퍼 요소들(610)의 각각은 약 120°인 각도(A)에 의해 결정된 바와 같은 거리로 원주를 따라 분리된다. 내부 링 본체(206)가 에지 링 조립체(230) 내의 외부 링 본체와 협력하여 사용될 때, 복수의 키퍼 요소들이 외부 링 본체(각각 304, 404, 또는 504)의 최내부 표면(340, 440, 또는 540)에 실질적으로 인접한다.

일 실시예에서, 내부 링 본체(206)는 약 0.100 인치 내지 약 0.400 인치, 예컨대 약 .118 인치의 두께(Z)를 갖는다. 내부 링 본체(206)는 약 0.50 인치 내지 약 1.00 인치, 예컨대 0.75 인치의 폭(Z')을 갖는다. 내부 링 본체(206)의 정상부 표면(620) 상에 배치된 복수의 키퍼 요소들(610)의 각각은 약 0.030 인치 내지 약 0.070 인치, 예컨대 약 0.054 인치의 높이(X)를 갖는다. 복수의 키퍼 요소들(610)의 각각의 폭(Y)은 약 0.050 인치 내지 약 0.300 인치, 예컨대 0.158 인치이다.

도 6a 내지 도 6c의 내부 링 본체(206)가 에지 링 조립체(230)를 형성하기 위해 본원에 기재된 외부 링 본체들 중 임의의 본체와 교체가능하게 사용될 수 있음이 이해된다.

도 7a는 본원 고안의 일 실시예에 따른 에지 링 조립체의 개략적인, 횡단면도이다. 기판 지지부(720)는 일반적으로 정전 척(ESC)(702), ESC(702)를 전기적으로 바이어스 시키는 음극(706), 절연체(715), 절연체(715)를 음극(706)에 연결시키는 커넥터(도시되지 않음), 및 페데스탈 지지부(712)를 포함한다. 절연체(715) 및 페데스탈 지지부(712)는 챔버 벽들(도시되지 않음) 및 기판 지지부(720) 각각을 ESC(702)에 인가된 전기적 바이어스로부터 전기적으로 격리시키도록 기능한다. 도시된 실시예에서, 에지 링 조립체는 ESC(702), 절연체(715), 및 페데스탈 지지부(712) 상에 놓여 있는 외부 링 본체(704) 및 내부 링 본체(705)를 갖는다. 기판(744)은 기판 지지부(720) 상에 배치될 때, ESC(702) 상에 놓일 것이며, 에지 링 조립체(705 및 704)에 의해 둘러싸일 것이다.

일 실시예에서, 에지 링 조립체는 내부 링 본체(705) 및 외부 링 본체(704)를 포함한다. 외부 링 본체(704)는 절연체(715) 및 페데스탈 지지부(712) 근처에 및 그 위에 배치된다. 커넥터가 절연체를 음극(706)에 커플링시킨다. 내부 링 본체(705)는 ESC(702) 근처에 배치되며, 그에 따라 내부 링 본체(705)의 일부가 수직으로 ESC(702)에 인접하며 수평으로 ESC(702)에 인접한다. 내부 링 본체(705)의 적어도 일부는 절연체(715) 근처에 및 그 위에 배치된다. 내부 링 본체(705)는 적어도 4개의 표면들을 갖는다. 표면들 중 하나는 외부 링 본체(704)에 수직으로 인접하여 배치되고, 표면들 중 하나는 외부 링 본체(704)에 수평으로 인접하여 배치된다. 내부 링 본체(705)는 일반적으로 에지 링 조립체의 내부 부분을 형성한다.

일 실시예에서, 외부 링 본체(704)는 정상부 표면(721) 및 복수의 바닥 표면들(727, 729 및 722)을 갖는다. 제 1 환형 단차는 제 1 바닥 표면(727) 및 제 1 바닥 표면(727)과 제 2 바닥 표면(729) 사이에서 연장되는 제 1 표면(728)을 갖는다. 제 2 환형 단차는 제 2 바닥 표면(729) 및 제 2 바닥 표면(729)과 제 3 바닥 표면(722) 사이에서 연장되는 제 2 표면(745)을 갖는다. 제 3 바닥 표면(722)은 제 2 표면(745)으로부터 최외부 표면(726)으로 연장된다. 최내부 표면(723)은 제 1 바닥 표면(727)과 정상부 표면(721) 사이에서 연장된다. 최외부 표면(726)은 제 3 바닥 표면(722)과 정상부 표면(721) 사이에서 연장된다. 최외부 표면(726)은 제 3 바닥 표면(722)으로부터 연장되며 그에 인접한 선형 부분을 갖는다. 최외부 표면(726)은 또한 정상부 표면(721)으로부터 연장되며 그에 인접한 비선형 부분을 갖는다.

최내부 표면(723)의 특정한 치수들은 도 3C의 최내부 표면(340)의 치수에 대응한다. 전술된 실시예의 에지 링 조립체(704 및 705)는 기판 지지부(720)가 연장 전극 대신 절연체(715)를 포함할 때 활용된다.

도 7b 및 도 7c는 본원 고안의 다양한 실시예들에 따른 에지 링 조립체의 개략적인, 횡단면도들이다. 기판 지지부(730, 740)는 일반적으로 도 7A에 관하여 설명되었다. 절연체(725)의 일부는 내부 링 본체(705)에 인접하고 그 아래에 있으며, 절연체(725)의 일부는 내부 링 조립체(705)에 인접하고 그로부터 방사상 외부에 배치된다. 절연체(725)의 일부는 또한 페데스탈 지지부(712) 위에 인접하여 배치된다. 일 실시예에서, 절연체(725)는 석영 물질로 만들어진다.

일 실시예에서, 외부 링 본체(714)는 정상부 표면(731) 및 복수의 바닥 표면들(736 및 732)을 갖는다. 제 1 환형 단차는 제 1 바닥 표면(736) 및 제 1 바닥 표면(736)과 제 2 바닥 표면(732) 사이에서 연장되는 제 1 표면(746)을 갖는다. 제 2 바닥 표면은 제 1 표면(746)으로부터 최외부 표면(735)으로 연장된다. 최외부 표면들은 제 1 부분(734) 및 제 1 바닥 표면(736)과 정상부 표면(731) 사이에서 연장되는 각진 부분(733)을 갖는다. 최외부 표면(735)은 제 2 바닥 표면(732)과 정상부 표면(731) 사이에서 연장된다. 최외부 표면(735)은, 제 2 바닥 표면(732)에 인접하고 그로부터 연장되는 선형 부분을 갖는다. 최외부 표면(735)은 또한, 정상부 표면(731)에 인접하고 그로부터 연장되는 비선형 부분을 갖는다.

다양한 실시예들에서, 도 7b의 최내부 표면들(733 및 734)은 각각 도 4c의 최내부 표면들(470 및 440)에 대응한다. 최내부 표면들(470 및 440)의 치수들은 각각 도 7b의 최내부 표면들(733 및 734)과 유사하지만, 간결함을 위해서 여기서 반복되지 않았다. 도 7b와 유사하게, 도 7c는 내부 표면들(733 및 734)을 갖는다. 도 7c의 내부 표면(733 및 734)은 각각 도 5c의 내부 표면(570 및 540)과 대응한다. 최내부 표면들(570 및 540)의 치수는 각각 도 7c의 최내부 표면(733 및 734)과 유사하지만, 간결함을 위해 여기서 반복되지 않았다.

도 7a 내지 도 7c에 관한 상기의 실시예들에서, 외부 링 본체(704, 714, 724)는 세라믹들, PEEK, 폴리아미드들, 폴리이미드들, 에폭시 등과 같은 물질들로 코팅되거나 또는 만들어질 수 있으며, 이들은 부식성 환경 및 다른 비 전도성 물질들에 내성이 있다. 일 실시예에서, 외부 링 본체(704, 714, 724)는 석영으로 만들어진다. 일 실시예에서, 내부 링 본체(705)는 탄화규소와 같은 세라믹 물질로 만들어질 수 있다. 도 7a 내지 도 7c에 도시된 실시예들 각각에서, 내부 링 본체(705)는 에지 링 조립체를 형성하기 위해 외부 링 본체(704, 714, 724)와 포개어질 수 있다(nestable).

전술한 바는 본원 고안의 실시예들에 관한 것이지만, 본 고안의 다른 및 추가의 실시예들이 본 고안의 기본 범주를 벗어나지 않고 안출될 수 있으며, 본 고안의 범주는 하기되는 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

1. 에지 링 조립체로서:
   석영 물질을 포함하고 정상부 표면 및 상기 정상부 표면에 실질적으로 평행한 복수의 바닥 표면들을 갖는 외부 링 본체를 포함하고,
   상기 외부 링 본체는;
   제 1 바닥 표면 및 상기 제 1 바닥 표면과 제 2 바닥 표면 사이에서 연장되는 제 1 수직 표면을 갖는 제 1 환형 단차;
   상기 제 2 바닥 표면 및 상기 제 2 바닥 표면과 제 3 바닥 표면 사이에서 연장되는 제 2 수직 표면을 갖는 제 2 환형 단차;
   상기 제 3 바닥 표면 및 상기 제 3 바닥 표면과 제 4 바닥 표면 사이에서 연장되는 제 3 수직 표면을 갖는 제 3 환형 단차;
   상기 제 1 바닥 표면과 상기 정상부 표면 사이에서 연장되는 최내부 표면; 및
   상기 제 4 바닥 표면과 상기 정상부 표면 사이에서 연장되는 최외부 표면을 더 포함하고,
   상기 최외부 표면은 상기 제 4 바닥 표면에 인접하고 상기 제 4 바닥 표면으로부터 연장되는 선형 부분 및 상기 정상부 표면에 인접하고 상기 정상부 표면으로부터 연장되는 비선형 부분을 갖는,
   에지 링 조립체.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 외부 링 본체의 상기 제 1 수직 표면은 약 0.100 인치 내지 약 0.400 인치의 길이를 갖는,
   에지 링 조립체.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 외부 링 본체의 상기 제 2 수직 표면은 약 0.040 인치 내지 약 0.080 인치의 길이를 갖는,
   에지 링 조립체.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 외부 링 본체의 상기 제 3 수직 표면은 약 0.110 인치 내지 약 0.150 인치의 길이를 갖는,
   에지 링 조립체.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 외부 링 본체의 상기 제 1 바닥 표면은 약 0.10 인치 내지 약 0.40 인치의 폭을 갖는,
   에지 링 조립체.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 외부 링 본체의 상기 제 2 바닥 표면은 약 1.20 인치 내지 약 1.60 인치의 폭을 갖는,
   에지 링 조립체.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 외부 링 본체의 상기 제 3 바닥 표면은 약 0.80 인치 내지 약 1.20 인치의 폭을 갖는,
   에지 링 조립체.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 외부 링 본체의 상기 제 4 바닥 표면은 약 0.10 인치 내지 약 0.30 인치의 폭을 갖는,
   에지 링 조립체.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 외부 링 본체는 약 12.00 인치 내지 약 12.50 인치의 내부 직경을 갖는,
   에지 링 조립체.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 링 본체는 약 15.00 인치 내지 약 15.50 인치의 외부 직경을 갖는,
    에지 링 조립체.
11. 제 1 항에 있어서,
    탄화규소 물질을 포함하고 정상부 표면, 상기 정상부 표면과 실질적으로 평행한 바닥 표면, 최내부 수직 표면, 및 최외부 수직 표면을 갖는 내부 링 본체를 더 포함하고,
    상기 최외부 수직 표면은 상기 외부 링 본체의 상기 제 1 수직 표면에 인접하여 배치되고, 상기 내부 링 본체의 상기 정상부 표면의 적어도 일부는 상기 외부 링 본체의 상기 제 1 바닥 표면에 인접하고 그 아래에 배치되는,
    에지 링 조립체.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 내부 링 본체의 두께는 약 0.100 인치 내지 약 0.400 인치인,
    에지 링 조립체.
13. 제 11 항에 있어서,
    상기 내부 링 본체의 폭은 약 0.50 인치 내지 약 1.00 인치인,
    에지 링 조립체.
14. 제 11 항에 있어서,
    상기 내부 링 본체의 내부 직경은 약 11.500 인치 내지 약 11.900 인치인,
    에지 링 조립체.
15. 에지 링 조립체로서:
    물질을 포함하고 정상부 표면 및 상기 정상부 표면에 실질적으로 평행한 복수의 바닥 표면들을 갖는 석영 외부 링 본체; 및
    정상부 표면 및 상기 정상부 표면에 실질적으로 평행한 바닥 표면, 최내부 수직 표면, 및 최외부 수직 표면을 포함하는 직사각형 탄화규소 내부 링 본체를 포함하고,
    상기 석영 외부 링 본체는;
    제 1 바닥 표면 및 상기 제 1 바닥 표면과 제 2 바닥 표면 사이에서 연장되는 제 1 수직 표면을 갖는 제 1 환형 단차;
    상기 제 2 바닥 표면 및 상기 제 2 바닥 표면과 제 3 바닥 표면 사이에서 연장되는 제 2 수직 표면을 갖는 제 2 환형 단차;
    상기 제 3 바닥 표면 및 상기 제 3 바닥 표면과 제 4 바닥 표면 사이에서 연장되는 제 3 수직 표면을 갖는 제 3 환형 단차;
    상기 제 1 바닥 표면과 상기 정상부 표면 사이에서 연장되는 최내부 표면; 및
    상기 제 4 바닥 표면과 상기 정상부 표면 사이에서 연장되는 최외부 표면을 더 포함하고,
    상기 최외부 표면은 상기 제 4 바닥 표면에 인접하고 상기 제 4 바닥 표면으로부터 연장되는 선형 부분 및 상기 정상부 표면에 인접하고 상기 정상부 표면으로부터 연장되는 비선형 부분을 갖고,
    상기 최외부 수직 표면은 상기 외부 링 본체의 상기 제 1 수직 표면에 인접하여 포개어질 수 있고(nestable) 상기 내부 링 본체의 상기 정상부 표면의 적어도 일부는 상기 외부 링 본체의 상기 제 1 바닥 표면에 인접하고 그 아래에서 포개어질 수 있는,
    에지 링 조립체.

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