KR20200098759A - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 웨이퍼를 지지하는 하부 전극, 상기 하부 전극의 가장자리를 둘러싸도록 배치되는 포커스 링, 및 상기 포커스 링의 하측에 배치되는 엣지 링을 포함한다. 여기서, 상기 포커스 링은 하부 영역 및 상기 하부 영역 상에 배치된 상부 영역을 포함하고, 상기 상부 영역은 상기 하부 영역 쪽으로 갈수록 전기 전도도가 증가할 수 있다.
Description
본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 박막의 증착 공정, 건식 식각 공정 등을 포함하는 다수의 단위공정을 통해 제조되고 있으며, 건식 식각 공정은 주로 플라즈마 반응이 유도되는 반도체 제조 장치 내에서 수행된다. 반도체 소자의 미세화 및 고집적화에 따라, 불균일한 건식 식각 공정은 이 반도체 소자의 특성에 미치는 영향이 증대되고 있다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 포커스 링이 소모되더라도 웨이퍼의 가장자리 영역에서 이온의 입사 각도가 일정하게 유지될 수 있는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 웨이퍼를 지지하는 하부 전극, 상기 하부 전극의 가장자리를 둘러싸도록 배치되는 포커스 링, 및 상기 포커스 링 아래에 배치되는 엣지 링을 포함한다. 상기 포커스 링은 하부 영역 및 상기 하부 영역 상에 배치된 상부 영역을 포함하고, 상기 상부 영역은 상기 하부 영역에 가까워질수록 전기 전도도가 증가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 공정 챔버, 상기 공정 챔버 내에 배치되고, 웨이퍼를 지지하는 하부 전극, 상기 하부 전극의 상부의 가장자리를 둘러싸는 포커스 링, 및 상기 하부 전극의 하부의 가장자리를 둘러싸고 상기 포커스 링을 지지하는 엣지 링을 포함한다. 상기 포커스 링은 하부 영역 및 상기 하부 영역 상에 배치된 상부 영역을 포함하고, 상기 상부 영역은 상기 하부 영역에 가까워질수록 전기 전도도가 증가하고, 상기 하부 영역은 상기 상부 영역보다 큰 전기 전도도를 가진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 공정 챔버, 상기 공정 챔버 내에 배치되고 웨이퍼를 지지하는 하부 전극, 상기 하부 전극의 가장자리를 둘러싸고 반도체 물질로 이루어진 포커스 링, 상기 포커스 링의 외주면을 둘러싸고 절연 물질로 이루어진 절연 링, 및 상기 포커스 링 및 상기 절연 링 아래에 배치되는 엣지 링을 포함한다. 상기 포커스 링은 하부 영역 및 상기 하부 영역 상에 배치된 상부 영역을 포함하고, 상기 상부 영역은 상기 하부 영역에 가까워질수록 전기 전도도가 증가하고, 상기 하부 영역은 상기 상부 영역보다 큰 전기 전도도를 가진다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 플라즈마 처리 장치에서 포커스 링이 소모되더라도 웨이퍼의 가장자리 영역에서 이온의 입사 각도가 일정하게 유지될 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 'A' 영역을 확대하여 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 플라즈마 처리 장치를 나타내는 도면들이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 실시예 및 비교예에 대한 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면들이다.
도 2는 도 1의 'A' 영역을 확대하여 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 플라즈마 처리 장치를 나타내는 도면들이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 실시예 및 비교예에 대한 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 플라즈마 처리 장치에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2는 도 1의 'A' 영역을 확대하여 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는, 공정 챔버(chamber, 60), 공정 챔버(60) 내에 배치되고 웨이퍼(W)를 지지하는 하부 전극(10), 하부 전극(10)을 둘러싸는 엣지 링(edge ring, 40), 엣지 링(40) 상에 배치되는 포커스 링(focus ring, 20), 포커스 링(20)을 둘러싸는 절연 링(insulation ring, 30), 하부 전극(10) 및 엣지 링(40) 아래에 배치되는 아이솔레이터(50), 및 하부 전극(10)과 마주보도록 배치되는 상부 전극(70) 등을 포함할 수 있다.
하부 전극(10)은 피처리 대상, 즉 웨이퍼(W)를 지지할 수 있다. 예를 들어, 하부 전극(10)은 정전 척(electrostatic chuck)일 수 있다. 즉, 웨이퍼(W)는 하부 전극(10) 상부에 형성되는 정전기력에 의하여 하부 전극(10) 상에 안착될 수 있다.
하부 전극(10)은 웨이퍼(W)와 유사한 형상일 수 있으며, 예를 들어, 하부 전극(10)의 상면은 원형으로 형성될 수 있다. 하부 전극(10)은 웨이퍼(W)와 대향하는 상부(11)와 아이솔레이터(50)와 대향하는 하부(12)를 포함할 수 있다. 하부 전극(10)의 상부(11)와 하부(12)의 직경은 서로 다를 수 있으며, 예를 들어, 하부 전극(10)의 하부(12)의 직경은 하부 전극(10)의 상부(11)의 직경보다 클 수 있다. 이 경우, 하부 전극(10)의 측면은 단차를 가질 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 하부 전극(10)의 상부(11)의 직경과 하부(12)의 직경이 동일할 수 있다.
한편, 웨이퍼(W)는 하부 전극(10)의 상부(11)를 완전히 덮고, 웨이퍼(W)의 일부가 하부 전극(10)의 상부(11)의 가장자리보다 하부 전극(10)의 직경 방향으로 돌출될 수 있다. 즉, 하부 전극(10)의 상부(11)의 직경은 웨이퍼(W)의 직경보다 작을 수 있다. 이는 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리 공정, 예를 들어, 건식 식각 공정에서 하부 전극(10)이 손상되는 것을 방지하기 위한 것으로, 웨이퍼(W)의 상면은 플라즈마에 노출되지만, 하부 전극(10)의 상면은 플라즈마에 노출되지 않는다.
하부 전극(10)은 웨이퍼(W)의 하면을 지지하는 동시에, 플라즈마 처리 공정이 진행되는 웨이퍼(W)를 냉각시킬 수 있다. 웨이퍼(W) 상으로 플라즈마 내의 이온들이 공급되면, 웨이퍼(W)의 표면이 식각됨과 동시에 웨이퍼(W)의 표면 온도는 급격하게 상승할 수 있다. 웨이퍼(W)의 표면 온도가 과도하게 상승하는 경우, 웨이퍼(W)에 변형 또는 손상이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 하부 전극(10)은 그 내부에 냉매(coolant)가 흐르는 유로가 형성되고, 유로에 냉매가 흐름으로써 하부 전극(10) 상에 배치되는 웨이퍼(W)의 표면 온도를 제어할 수 있다. 냉매는 예를 들어, 헬륨(He) 등이 사용될 수 있으나, 이제 제한되는 것은 아니다.
포커스 링(20)은 웨이퍼(W)의 가장자리를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 포커스 링(20)은 웨이퍼(W)가 배치되는 하부 전극(10)의 일부를 둘러쌀 수 있다. 즉, 포커스 링(20)은 하부 전극(10)의 상부(11)를 둘러싸는 링(ring) 형태를 가질 수 있다. 포커스 링(20)의 일부는 웨이퍼(W)의 가장자리 아래에 배치되고, 하부 전극(10)의 상부(11)의 측면을 덮을 수 있다. 이와 동시에, 포커스 링(20)은 하부 전극(10)의 하부(12)의 상면의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 포커스 링(20)은 플라즈마 처리 공정에서 하부 전극(10)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 포커스 링(20)은 예를 들어 전도성 물질을 포함하는 경우, 전기가 흐르는 도체로서 전극의 성질을 가질 수 있다. 하부 전극(10) 및/또는 상부 전극(70)에 RF 전력이 인가되어 전기장이 형성되면, 포커스 링(20)은 상기 전기장의 형성 영역을 확장시켜 웨이퍼(W)가 전체적으로 균일하게 처리되도록 하는 기능을 할 수 있다. 또한, 포커스 링(20)은 플라즈마의 형성 영역을 특정 영역 내로 한정시키는 기능을 할 수 있다.
포커스 링(20)은 예를 들어, 실리콘(Si), 실리콘 카바이드(SiC), 갈륨비소(GaAs) 등의 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 플라즈마 처리 공정 도중에 포커스 링(20)이 플라즈마에 직접 노출되기 때문에, 플라즈마 처리 공정이 반복됨에 따라 포커스 링(20)의 상부는 식각될 수 있다. 플라즈마 처리 공정이 반복됨에 따라 포커스 링(20)의 상면의 레벨이 점점 낮아질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 포커스 링(20)은 하부 영역(22) 및 하부 영역(22) 상에 배치된 상부 영역(24)을 포함하고, 상부 영역(24)은 하부 영역(22) 쪽으로 갈수록 전기 전도도가 증가할 수 있다. 포커스 링(20)의 상부 영역(24)은 하부 영역(22) 상에 적층되고, 하부 영역(22) 쪽으로 갈수록 불연속적으로 전기 전도도가 증가하는 복수의 층들을 포함할 수 있다. 상부 영역(24)은 순차적으로 전기 전도도가 증가하는 제1 상부 층(24a), 제2 상부 층(24b), 제3 상부 층(24c), 및 제4 상부 층(24d)을 포함할 수 있다. 도 2에서, 상부 영역(24)이 전기 전도도가 다른 4개의 층들로 이루어진 것으로 도시하였으나, 본 발명은 도 2에 도시된 바에 제한되지 않는다. 예를 들어, 상부 영역(24)은 전기 전도도가 서로 다른 5개 이상의 층들로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상부 영역(24)은 전기 전도도가 서로 다른 2개의 층들 또는 3개의 층들로 이루어질 수 있다. 그리고, 하부 영역(22)의 전기 전도도는 상부 영역(24)의 전기 전도도보다 클 수 있다. 제1 상부 층(24a), 제2 상부 층(24b), 제3 상부 층(24c), 및 제4 상부 층(24d)의 전기 전도도는 예를 들어, 0.005 ~ 0.01 ohm-1cm-1 범위를 가질 수 있고, 하부 영역(22)의 전기 전도도는 예를 들어, 0.05~1 ohm-1cm-1 범위를 가질 수 있다. 본 발명에서 제1 상부 층(24a), 제2 상부 층(24b), 제3 상부 층(24c), 및 제4 상부 층(24d)의 전기 전도도 및 하부 영역(22)의 전기 전도도는 상술한 범위에 제한되지 않는다.
제1 상부 층(24a), 제2 상부 층(24b), 제3 상부 층(24c), 및 제4 상부 층(24d)은 서로 동일한 반도체 물질로 이루어지고, 하부 영역(22) 쪽으로 갈수록 도펀트 농도가 증가할 수 있다. 하부 영역(22)은 상부 영역(24)과 동일한 반도체 물질로 이루어질 수 있고, 상부 영역(24)보다 도펀트 농도가 클 수 있다. 하부 영역(22)의 도펀트 농도가 제4 상부 층(24d)의 도펀트 농도보다 클 수 있다. 포커스 링(20)은 예를 들어, 실리콘 카바이드(SiC)로 이루어지고, 상기 도펀트는 N, P, B 등일 수 있다. 이와 달리, 포커스 링(20)은 예를 들어, 실리콘(Si)으로 이루어지고, 상기 도펀트는 As, P, B, Al 등일 수 있다.
제1 상부 층(24a), 제2 상부 층(24b), 제3 상부 층(24c), 및 제4 상부 층(24d)은 서로 다른 반도체 물질로 이루어지고, 하부 영역(22) 쪽으로 갈수록 전기 전도도가 증가할 수 있다. 하부 영역(22)은 제4 상부 층(24d)보다 전기 전도가가 더 큰 반도체 물질로 이루어질 수 있다.
포커스 링(20)의 하부 영역(22)과 상부 영역(24)의 경계는 하부 전극(10)의 상면보다 높게 위치할 수 있다. 그리고, 포커스 링(20)의 하부 영역(22)과 상부 영역(24)의 경계는 웨이퍼(W)의 상면보다 낮을 수 있다. 포커스 링(20)의 상부 영역(24)의 측면들이 포커스 링(20)의 상면 또는 하면에 수직할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 포커스 링(20)을 채용함으로써, 포커스 링(20)이 소모되더라도 웨이퍼(W)의 가장자리 영역에서 이온의 입사 각도가 실질적으로 일정하게 유지될 수 있다. 이에 대해, 추후에 도 5 내지 도 9를 참조하여 설명한다.
절연 링(30)은 포커스 링(20)의 외주면을 둘러싸도록 링 형태를 가질 수 있다. 절연 링(30)은 포커스 링(20)과는 다른 물질을 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로, 절연 링(30)은 플라즈마를 이용한 식각 공정에서 포커스 링(20)에 비하여 식각 내성을 가진 물질을 포함할 수 있다. 또한, 절연 링(30)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 포커스 링(20)이 실리콘을 포함하는 경우, 절연 링(30)은 쿼츠(quartz)를 포함할 수 있다.
엣지 링(40)은 하부 전극(10)의 하부(12)를 둘러싸는 링 형태를 가질 수 있다. 엣지 링(40)은 포커스 링(20) 및 절연 링(30) 아래에 배치되고, 포커스 링(20) 및 절연 링(30)을 지지할 수 있다. 엣지 링(40)은 금속성 물질을 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로, 엣지 링(40)은 알루미늄을 포함할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
포커스 링(20)이 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리 공정 시 플라즈마에 직접 노출되기 때문에, 포커스 링(20)의 온도가 상승할 수 있다. 상술한 것과 같이, 하부 전극(10) 내부에는 웨이퍼(W)를 냉각시키기 위한 냉매가 흐르는 유로가 형성된다. 이를 이용하여 플라즈마 공정 중 웨이퍼(W)의 온도 상승을 제어할 수 있으나, 포커스 링(20)의 상면은 냉각되지 않을 수 있다. 포커스 링(20)의 상면이 냉각되지 않아 웨이퍼(W)의 표면과 서로 다른 온도를 가지는 경우, 웨이퍼(W) 및 포커스 링(20)의 표면으로 제공되는 플라즈마에 불균형이 발생할 수 있다. 한편, 절연 링(30) 또한 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리 공정 중 상면에 플라즈마가 제공될 수 있다. 플라즈마를 제공받은 절연 링(30)의 온도는 상승될 수 있다. 포커스 링(20)의 경우와 마찬가지로 절연 링(30)이 가열되는 경우 웨이퍼(W)의 상면 온도와 불균형이 나타날 수 있고, 웨이퍼(W)와 절연 링(30)의 표면으로 제공되는 플라즈마에 불균형이 발생할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)를 냉각시키는 하부 전극(10) 내부의 냉매 유로와 같이, 포커스 링(20) 및 절연 링(30)을 냉각시키기 위해 엣지 링(40) 내부에 냉매가 흐르는 유로가 포함할 수 있다.
절연 링(30)은 지지 링(35)에 의하여 지지될 수 있다. 지지 링(35)은 절연 링(30)의 하면의 일부와 접촉할 수 있다. 도 1에 도시된 것과 같이, 지지 링(35)은 엣지 링(40)의 외주면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 지지 링(35)은 엣지 링(40)의 측부에 플라즈마가 제공되는 것을 차단할 수도 있다. 지지 링(35)은 플라즈마 식각 가스에 식각 내성이 있는 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어 쿼츠(quartz)를 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 지지 링(35)은 아이솔레이터(50)의 적어도 일부와 접촉할 수 있으며, 아이솔레이터(50)에 의하여 지지될 수도 있다.
아이솔레이터(50)는 하부 전극(10), 엣지 링(40) 및 지지 링(35) 아래에 배치될 수 있다. 아이솔레이터(50)는 하부 전극(10), 엣지 링(40) 및 지지 링(35)을 지지할 수 있다. 아이솔레이터(50)는 절연성 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어 세라믹을 포함할 수 있다.
상부 전극(70)은 하부 전극(10)과 마주보도록 공정 챔버(60) 내에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 의한 플라즈마 처리 공정 중, 하부 전극(10)에는 제2 전원(90)에 의하여 RF 전력이 인가될 수 있다. 상부 전극(70)은 제1 전원(80)으로부터 RF 전력을 공급받고, 하부 전극(10)과 동기화되어 공정 챔버(60) 내부로 공급된 소오스(source gas) 가스를 플라즈마로 여기시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리 공정, 예를 들어 건식 식각 공정을 수행하는 공간을 제공하는 공정 챔버(60)를 포함할 수 있다.
공정 챔버(60)는 제어에 따라 선택적으로 개방 및 폐쇄될 수 있는 주입구(101)와, 배출구(100)를 포함할 수 있다. 플라즈마 처리 공정에 사용되는 소오스 가스는 주입구(101)를 통해 공정 챔버(60) 내로 공급될 수 있다. 플라즈마 처리 공정에 의해 발생한 부산물(by-product)은 배출구(100)를 통해 배출될 수 있다. 도 1에는 공정 챔버(60)에 각각 하나씩의 주입구(101)와 배출구(100)가 형성되는 것으로 도시되었으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 공정 챔버(60)는 복수의 주입구(101)와 복수의 배출구(100)를 각각 포함할 수도 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 플라즈마 처리 장치를 나타내는 도면들이다. 도 3 및 도 4에 도시된 포커스 링들은 도 2에 도시된 포커스 링과 유사하므로, 이하에서 도 3 및 도 4를 설명함에 있어서 도 2와의 차이점만을 설명한다.
도 3을 참조하면, 포커스 링(20')은 예를 들어, 실리콘(Si), 실리콘 카바이드(SiC), 갈륨비소(GaAs) 등의 반도체 물질로 이루어질 수 있다.
포커스 링(20')은 하부 영역(22) 및 하부 영역(22) 상에 배치된 상부 영역(24')을 포함하고, 상부 영역(24')은 하부 영역(22) 쪽으로 갈수록 전기 전도도가 증가할 수 있다. 포커스 링(20)의 상부 영역(24')은 하부 영역(22) 쪽으로 갈수록 전기 전도도가 점진적으로 증가할 수 있다.
상부 영역(24')은 단일 반도체 물질로 이루어지고, 하부 영역(22) 쪽으로 갈수록 도펀트 농도가 점진적으로 증가할 수 있다. 하부 영역(22)은 상부 영역(24')과 동일한 반도체 물질로 이루어질 수 있고, 상부 영역(24')보다 도펀트 농도가 클 수 있다. 포커스 링(20')은 예를 들어, 실리콘 카바이드(SiC)로 이루어지고, 상기 도펀트는 N, P, B 등일 수 있다. 이와 달리, 포커스 링(20')은 예를 들어, 실리콘(Si)으로 이루어지고, 상기 도펀트는 As, P, B, Al 등일 수 있다.
도 4를 참조하면, 도 2와 달리, 웨이퍼(W)에 인접한 포커스 링(20")의 상부 영역(24")의 측면은 포커스 링(20")의 상면 또는 하면에 대해 경사를 가질 수 있다. 상부 영역(24")의 폭은 하부 영역(22")에서 멀어질수록 작아질 수 있다. 상부 영역(24")에 인접한 하부 영역(22")의 일부도 경사진 측면을 가질 수 있다. 제1 상부 층(24a"), 제2 상부 층(24b"), 제3 상부 층(24c"), 및 제4 상부 층(24d")의 폭들은 하부 영역(22")에서 멀어질수록 작아질 수 있다. 일 실시예에서, 도 4에 도시된 바와 달리, 절연 링(30)에 인접한 포커스 링(20")의 상부 영역(24")의 측면이 포커스 링(20")의 상면 또는 하면에 대해 경사를 가지고, 웨이퍼(W)에 인접한 포커스 링(20")의 상부 영역(24")의 측면은 포커스 링(20)의 상면 또는 하면에 대해 경사를 가지지 않을 수 있다. 이 경우에도 상부 영역(24")의 폭은 하부 영역(22")에서 멀어질수록 작아질 수 있다. 일 실시예에서, 도 4에 도시된 바와 달리, 웨이퍼(W)에 인접한 포커스 링(20")의 상부 영역(24")의 측면 및 절연 링(30)에 인접한 포커스 링(20")의 상부 영역(24")의 측면이 포커스 링(20")의 상면 또는 하면에 대해 경사를 가질 수 있다. 이 경우에도 상부 영역(24")의 폭은 하부 영역(22")에서 멀어질수록 작아질 수 있다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예 및 비교예에 대한 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면들이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예와 비교예에 대해 포커스 링의 식각량에 따른 웨이퍼의 가장자리부에 입사하는 이온의 틸팅 각도의 변화를 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 단일 전기 전도도를 가지는 포커스 링(22', 도 8 및 도 9 참조)이 채용된 비교예의 경우, 포커스 링(22')의 식각량이 증가함에 따라 이온의 틸팅 각도가 많이 변하는 것을 알 수 있다. 그러나 전기 전도도가 다른 복수의 층들을 포함하는 상부 영역(24) 및 하부 영역(22)으로 이루어진 포커스 링(20, 도 6 및 도 7 참조)이 채용된 실시예의 경우, 포커스 링(20)의 식각량이 증가하더라도 이온의 틸팅 각도가 거의 일정하게 유지되는 것을 알 수 있다. 여기서, 틸팅 각도가 (-) 값이라는 것은 이온이 웨이퍼의 중심부에서 웨이퍼의 가장자리부를 향하는 방향으로 비스듬히 기울어져 입사하는 것을 의미하고, 틸팅 각도가 (+) 값이라는 것은 웨이퍼의 가장자리부에 입사하는 이온이 웨이퍼의 가장자리부에서 웨이퍼의 중심부를 향하는 방향으로 비스듬히 기울어져 입사하는 것을 의미한다.
도 6은 일 실시예에 따른 전기 전도도가 다른 복수의 층들을 포함하는 상부 영역(24) 및 하부 영역(22)으로 이루어진 포커스 링(20)을 채용한 경우로서, 포커스 링(20)의 식각량이 0인 상태, 즉, 포커스 링(20)의 초기 상태에 대한 시뮬레이션 결과이다. 점선으로 표시된 등전위선들이 포커스 링(22') 근처에서 왜곡되지 않고 균일하게 형성되고, 웨이퍼(W)의 가장자리부 상에서 웨이퍼(W)의 상면에 실질적으로 평행하다. 이로 인해, 웨이퍼(W)의 가장자리부에 입사하는 이온이 대략 - 0.1도 정도로 기울어져 입사한다.
도 7은 일 실시예에 따른 상부 영역(24) 및 하부 영역(22)을 포함하는 포커스 링(20)을 채용한 경우로서, 포커스 링(20)의 식각량이 1.2mm인 상태에 대한 시뮬레이션 결과이다. 포커스 링(20)의 상부 영역(24)이 완전히 식각된 상태이고, 등전위선들이 웨이퍼(W)의 가장자리부 상에서 웨이퍼(W)의 상면에 여전히 실질적으로 평행하다. 이로 인해, 웨이퍼(W)의 가장자리부에 입사하는 이온이 거의 수직으로 입사한다.
도 8은 비교예에 따른 포커스 링(22')을 채용한 경우로서, 포커스 링(22')의 식각량이 0인 상태, 즉, 포커스 링(22')의 초기 상태에 대한 시뮬레이션 결과이다. 점선으로 표시된 등전위선들이 포커스 링(22') 근처에서 왜곡되고 불균일하게 형성되고, 웨이퍼(W)의 가장자리부 상에서 웨이퍼(W)의 상면에 평행하지 않는다. 이로 인해, 웨이퍼(W)의 가장자리부에 입사하는 이온이 대략 - 0.9도 정도로 비스듬히 기울어져 입사한다.
도 9는 비교예에 따른 포커스 링(22')을 채용한 경우로서, 포커스 링(22')의 식각량이 0.9mm인 상태에 대한 시뮬레이션 결과이다. 포커스 링(22')이 식각되어 도 8에 비해 점선으로 표시된 등전위선들이 포커스 링(22') 근처에서 왜곡되는 것은 없지만, 등전위선들이 웨이퍼(W)의 가장자리부 상에서 웨이퍼(W)의 상면에 여전히 평행하지 않는다. 이로 인해, 웨이퍼(W)의 가장자리부에 입사하는 이온이 대략 - 0.35도 정도로 비스듬히 기울어져 입사한다.
본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
10: 하부 전극, 20: 포커스 링, 22: 하부 영역, 24: 상부 영역, 30: 절연 링, 35: 지지 링, 40: 엣지 링, 50: 아이솔레이터, 60: 공정 챔버, 70: 상부 전극, W: 웨이퍼
Claims (10)
- 웨이퍼를 지지하는 하부 전극;
상기 하부 전극의 가장자리를 둘러싸고, 링 형태를 가지는 포커스 링; 및
상기 포커스 링 아래에 배치되는 엣지 링;을 포함하고,
상기 포커스 링은 하부 영역 및 상기 하부 영역 상에 배치된 상부 영역을 포함하고, 상기 상부 영역은 상기 하부 영역에 가까워질수록 전기 전도도가 증가하는 플라즈마 처리 장치.
- 제1항에서,
상기 상부 영역은 상기 하부 영역 상에 적층되고, 상기 하부 영역에 가까워질수록 불연속적으로 전기 전도도가 증가하는 복수의 층들을 포함하는 플라즈마 처리 장치.
- 제2항에서,
상기 복수의 층들은 동일한 반도체 물질로 이루어지고, 상기 하부 영역 쪽으로 갈수록 도펀트 농도가 증가하는 플라즈마 처리 장치.
- 제3항에서,
상기 반도체 물질은 실리콘 또는 실리콘 카바이드로 이루어지는 플라즈마 처리 장치.
- 제2항에서,
상기 복수의 층들은 서로 다른 반도체 물질로 이루어지는 플라즈마 처리 장치.
- 제1항에서,
상기 상부 영역의 전기 전도도는 상기 하부 영역에 가까워질수록 점진적으로 증가하는 플라즈마 처리 장치.
- 제6항에서,
상기 상부 영역은 하나의 반도체 물질로 이루어지고, 상기 하부 영역에 가까워질수록 도펀트 농도가 점진적으로 증가하는 플라즈마 처리 장치.
- 제1항에서,
상기 하부 영역의 전기 전도도는 상기 상부 영역의 전기 전도도보다 큰 플라즈마 처리 장치.
- 제1항에서,
상기 하부 영역과 상기 상부 영역의 경계는 상기 하부 전극의 상면보다 높게 위치하는 플라즈마 처리 장치.
- 제1항에서,
상기 하부 전극에 인접한 상기 상부 영역의 측면은 경사를 가지는 플라즈마 처리 장치.
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