KR20230016128A - 포커스 링 및 그를 포함하는 플라즈마 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포커스 링 및 그를 포함하는 플라즈마 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제1 소재로 이루어진 제1 링; 상기 제1 소재와는 다른 제2 소재로 이루어진 제2 링; 및 결합 클립을 포함하되, 상기 제2 링은 상기 제1 링 상에 위치하고, 상기 제1 링은 상기 제1 링의 외측면에서 내측으로 함입되는 제1 삽입 리세스를 제공하며, 상기 제2 링은 상기 제2 링의 외측면에서 내측으로 함입되는 제2 삽입 리세스를 제공하되, 상기 결합 클립은 상기 제1 삽입 리세스 및 상기 제2 삽입 리세스에 삽입되어 상기 제1 링과 상기 제2 링을 결합시키는 포커스 링 및 그를 포함하는 플라즈마 장치에 대한 것이다.

Description

포커스 링 및 그를 포함하는 플라즈마 장치{Focus Ring and plasma device including the same}

본 발명은 포커스 링 및 그를 포함하는 플라즈마 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 플라즈마 식각 장치에 이용되는 포커스 링 및 그를 포함하는 플라즈마 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체소자는 실리콘 웨이퍼 상에 제조공정을 반복적으로 진행하여 완성된다. 반도체 제조공정은 그 소재가 되는 웨이퍼에 대한 산화, 마스킹, 포토레지스트 도포, 식각, 확산 및 적층 공정들을 포함한다. 또한, 상기 공정들의 전, 후에서 보조적으로 세척, 건조 및 검사 등의 공정들이 수행되어야 한다. 특히, 식각공정은 실질적으로 웨이퍼 상에 패턴을 형성시키는 중요한 공정이다. 식각공정은 크게 습식식각과 건식식각으로 구분될 수 있다.

건식 식각 공정은 포토 공정 이후 형성된 포토레지스트 패턴의 노출된 부위를 제거하기 위한 공정이다. 밀폐된 내부공간에 소정 간격 이격되어 설치된 상부전극 및 하부전극에 고주파 전력을 인가하여 전기장을 형성하고, 상기 전기장으로 밀폐공간 내부로 공급된 반응가스를 활성화시켜 플라즈마 상태로 만든 후, 플라즈마 상태의 이온이 하부전극 위에 위치한 웨이퍼를 식각하는 것이다.

플라즈마는 웨이퍼의 상면 전체 영역으로 집중되도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위해 하부전극 상부에 있는 척 본체의 둘레를 감싸도록 포커스 링이 배치된다.

포커스 링은 척 본체 상부에서 형성되는 고주파 전력 인가에 의한 전기장 형성 영역을 웨이퍼가 위치되는 영역으로 집중시키고, 웨이퍼는 플라즈마가 형성되는 영역의 중심에 놓여져 전체적으로 균일하게 식각된다.

본 발명은 결합이 용이한 포커스 링 및 그를 포함하는 플라즈마 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 개념에 따른 포커스 링은 제1 소재로 이루어진 제1 링; 상기 제1 소재와는 다른 제2 소재로 이루어진 제2 링; 및 결합 클립을 포함하되, 상기 제2 링은 상기 제1 링 상에 위치하고, 상기 제1 링은 상기 제1 링의 외측면에서 내측으로 함입되는 제1 삽입 리세스를 제공하며, 상기 제2 링은 상기 제2 링의 외측면에서 내측으로 함입되는 제2 삽입 리세스를 제공하되, 상기 결합 클립은 상기 제1 삽입 리세스 및 상기 제2 삽입 리세스에 삽입되어 상기 제1 링과 상기 제2 링을 결합시킬 수 있다.

본 발명의 다른 개념에 따른 플라즈마 장치는 기판이 배치될 수 있는 지지판; 및 상기 지지판의 가장 자리를 둘러싸도록 제공된 에지 링을 포함하되, 상기 에지 링은: 포커스 링; 및 상기 포커스 링의 외측에 제공된 차폐 링을 포함하고, 상기 포커스 링은: 제1 소재로 이루어진 제1 링; 상기 제1 소재와는 다른 제2 소재로 이루어진 제2 링; 및 결합 클립을 포함하되, 상기 제2 링은 상기 제1 링 상에 위치하고, 상기 제1 링은 상기 제1 링의 외측면에서 내측으로 함입되는 제1 삽입 리세스를 제공하며, 상기 제2 링은 상기 제2 링의 외측면에서 내측으로 함입되는 제2 삽입 리세스를 제공하되, 상기 결합 클립은 상기 제1 삽입 리세스 및 상기 제2 삽입 리세스에 삽입되어 상기 제1 링과 상기 제2 링을 결합시킬 수 있다.

본 발명의 실시 예들에 따른 포커스 링은 제1 링과 제2 링의 결합이 신속하고 용이할 수 있다.

본 발명의 실시 예들에 따른 포커스 링은 제1 링과 제2 링을 접착제 없이 결합할 수 있다.

본 발명의 실시 예들에 따른 포커스 링은 제1 링과 제2 링 중 하나를 교체하여 사용할 수 있다.

본 발명의 실시 예들에 따른 포커스 링은 수명을 증가시키고 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 플라즈마 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 에지 링을 설명하기 위한 것으로, 도 1의 X 영역을 확대한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 포커스 링을 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 포커스 링을 나타낸 평면도이다.
도 5 및 도 6의 각각은 도 3의 I-I'을 따라 절단한 단면도들이다.
도 7 및 도 8의 각각은 도 3의 II-II'을 따라 절단한 단면도들이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 이하 본 발명의 실시 예들에 대해 상세히 설명한다.

본 발명의 실시 예로, 유도결합형 플라즈마(ICP: Inductively Coupled Plasma) 방식으로 플라즈마를 생성하여 기판을 처리하는 플라즈마 장치에 대해 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 용량결합형 플라즈마(CCP: Conductively Coupled Plasma) 방식 또는 리모트 플라즈마 방식 등 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 다양한 종류의 장치에 적용 가능하다.

또한 본 발명의 실시 예에서는 지지 유닛으로 정전척을 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 지지 유닛은 기계적 클램핑에 의해 기판을 지지하거나, 진공에 의해 기판을 지지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 플라즈마 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.

이하에서, 도 1의 D1을 제1 방향, 제1 방향(D1)에 교차되는 D2를 제2 방향, 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)의 각각에 교차되는 D3를 제3 방향이라 칭할 수 있다. 제1 방향(D1)은 상측, 제1 방향(D1)의 반대 방향은 하측이라 칭할 수도 있다. 또한, 제2 방향(D2) 및 제3 방향(D3)의 각각은 수평 방향이라 칭할 수도 있다.

도 1을 참조하면, 플라즈마 장치(10)는 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 처리할 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 장치(10)는 기판(W)에 대하여 플라즈마를 이용한 식각 공정을 수행할 수 있다. 플라즈마 장치(10)는 챔버(100), 지지 유닛(200), 가스 공급 유닛(300), 플라즈마 소스(400) 및 배기 유닛(500)을 포함할 수 있다.

챔버(100)는 내부에 기판(W)을 처리하는 처리 공간을 가질 수 있다. 챔버(100)는 하우징(110) 및 커버(120)를 포함할 수 있다.

하우징(110)은 상면이 개방될 수 있다. 즉, 하우징(110)의 내부 공간은 개방될 수 있다. 하우징(110)의 내부 공간은 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간으로 제공될 수 있다. 하우징(110)은 금속 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하우징(110)은 알루미늄을 포함할 수 있다. 하우징(110)은 접지될 수 있다.

하우징(110)의 바닥면에는 배기홀(102)이 제공될 수 있다. 배기홀(102)은 배기 라인(151)과 연결될 수 있다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 하우징(110)의 내부 공간에 잔류하는 가스는 배기 라인(151)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기 과정에 의해 하우징(110) 내부는 소정 압력으로 감압될 수 있다.

커버(120)는 하우징(110)의 개방된 상면을 덮을 수 있다. 커버(120)는 판 형상을 가지며, 하우징(110)의 내부 공간을 밀폐시킬 수 있다. 커버(120)는 유전체(dielectric substance) 창을 포함할 수 있다.

라이너(130)가 하우징(110) 내부에 제공될 수 있다. 라이너(130)는 상면 및 바닥면이 개방된 내부 공간을 가질 수 있다. 다시 말하면, 라이너(130)는 원통 형상을 가질 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면에 상응하는 반경을 가질 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면을 따라 아래로 연장될 수 있다.

라이너(130)는, 그의 상부에 지지 링(131)을 포함할 수 있다. 지지 링(131)은 링 형태를 가지며, 라이너(130)의 둘레를 따라 라이너(130)의 외측으로 돌출될 수 있다. 지지 링(131)은 하우징(110)의 상부에 제공되어, 라이너(130)를 지지할 수 있다.

라이너(130)는 하우징(110)과 동일한 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 라이너(130)는 알루미늄을 포함할 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면을 보호할 수 있다. 예를 들면, 공정 가스가 여기되는 과정에서 챔버(100) 내부에는 아크(Arc) 방전이 발생될 수 있다. 아크 방전은 주변 장치들을 손상시킬 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면을 보호하여 하우징(110)의 내측면이 아크 방전으로 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 기판 처리 공정 중에 발생한 반응 부산물이 하우징(110)의 내측벽에 증착되는 것을 방지할 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110)에 비하여 비용이 저렴하고, 교체가 용이할 수 있다. 따라서, 아크 방전으로 라이너(130)가 손상될 경우, 손상된 라이너(130)는 새로운 라이너(130)로 교체될 수 있다.

지지 유닛(200)은 챔버(100) 내부의 처리 공간 내에서 기판(W)을 지지할 수 있다. 예를 들면, 지지 유닛(200)은 하우징(110)의 내부에 배치될 수 있다. 지지 유닛(200)은 정전기력(electrostatic force)을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전척 방식으로 제공될 수 있다. 다른 예로, 지지 유닛(200)은 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수도 있다. 이하에서는 정전척 방식으로 제공된 지지 유닛(200)에 대하여 설명한다.

지지 유닛(200)은 척(220, 230, 250) 및 에지 링(240)을 포함할 수 있다. 척(220, 230, 250)은 공정 수행 시 기판(W)을 지지할 수 있다. 척(220, 230, 250)은 지지판(220), 유로 형성판(230) 및 절연 플레이트(250)를 포함할 수 있다.

지지판(220)은 지지 유닛(200)의 상부에 위치할 수 있다. 지지판(220)은 원판 형상의 유전체(dielectric substance)로 제공될 수 있다. 예를 들어, 지지판(220)은 쿼츠를 포함할 수 있다. 지지판(220)의 상면에는 기판(W)이 배치될 수 있다. 지지판(220)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 가질 수 있다. 지지판(220)에는, 기판(W)의 바닥면으로 열 전달 가스가 공급되는 통로로 이용되는 제1 공급 유로(221)가 제공될 수 있다. 지지판(220) 내에는 정전 전극(223)과 히터(225)가 매립될 수 있다.

정전 전극(223)은 히터(225) 상에 위치할 수 있다. 정전 전극(223)은 제1 하부 전원(223a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 정전 전극(223)에 인가된 전류에 의해 정전 전극(223)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 지지판(220)에 흡착될 수 있다.

히터(225)는 제2 하부 전원(225a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 히터(225)는 제2 하부 전원(225a)에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킬 수 있다. 발생된 열은 지지판(220)을 통해 기판(W)으로 전달될 수 있다. 히터(225)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 설정 온도로 유지될 수 있다. 히터(225)는 나선 형상의 코일을 포함할 수 있다.

지지판(220)의 아래에 유로 형성판(230)이 제공될 수 있다 지지판(220)의 바닥면과 유로 형성판(230)의 상면은 접착제(236)에 의해 서로 접착될 수 있다. 유로 형성판(230) 내에 제1 순환 유로(231), 제2 순환 유로(232), 및 제2 공급 유로(233)가 제공될 수 있다. 제1 순환 유로(231)는 열 전달 가스가 순환하는 통로로 제공될 수 있다. 제2 순환 유로(232)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공될 수 있다. 제2 공급 유로(233)는 제1 순환 유로(231)와 제1 공급 유로(221)를 서로 연결할 수 있다. 예를 들어, 유로 형성판(230)은 쿼츠를 포함할 수 있다.

일 실시 예로, 제1 순환 유로(231)는 유로 형성판(230) 내부에 나선 형상으로 제공될 수 있다. 다른 실시 예로, 제1 순환 유로(231)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들을 포함할 수 있다. 상기 링 형상의 유로들은 동일한 중심축을 갖도록 배치될 수 있다.

제1 순환 유로(231)는 열전달 매체 공급라인(231b)을 통해 열전달 매체 저장부(231a)와 연결될 수 있다. 열전달 매체 저장부(231a)에는 열전달 매체가 저장될 수 있다. 열전달 매체는 불활성 가스를 포함할 수 있다. 일 실시 예로, 열전달 매체는 헬륨(He) 가스를 포함할 수 있다. 헬륨 가스는 공급 라인(231b)을 통해 제1 순환 유로(231)에 공급되며, 제2 공급 유로(233)와 제1 공급 유로(221)를 순차적으로 거쳐 기판(W)의 바닥면으로 공급될 수 있다. 헬륨 가스는 기판(W)과 지지판(220) 간에 열 교환을 돕는 매개체 역할을 수행할 수 있다. 따라서 기판(W)은 전체적으로 온도가 균일할 수 있다.

제2 순환 유로(232)는 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 냉각 유체 저장부(232a)와 연결될 수 있다. 냉각 유체 저장부(232a)에는 냉각 유체가 저장될 수 있다 냉각 유체 저장부(232a) 내에는 냉각기(232b)가 제공될 수 있다. 냉각기(232b)는 냉각 유체를 소정 온도로 냉각시킬 수 있다. 이와 달리, 냉각기(232b)는 냉각 유체 공급 라인(232c) 상에 설치될 수도 있다. 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 제2 순환 유로(232)에 공급된 냉각 유체는 제2 순환 유로(232)를 따라 순환하며 유로 형성판(230)을 냉각할 수 있다. 유로 형성판(230)은 냉각되면서 지지판(220)과 기판(W)을 함께 냉각시켜 기판(W)을 소정 온도로 유지시킬 수 있다. 상술한 바와 같은 이유로, 일반적으로, 에지 링(240)의 하부는 상부에 비해 온도가 낮을 수 있다.

유로 형성판(230)의 아래에 절연 플레이트(250)가 제공될 수 있다. 절연 플레이트(250)는 절연 물질을 포함할 수 있으며, 유로 형성판(230)과 하부 커버(270)를 서로 전기적으로 절연시킬 수 있다.

지지 유닛(200)의 아래에 하부 커버(270)가 제공될 수 있다. 하부 커버(270)는 하우징(110)의 바닥으로부터 수직적으로 이격되어 배치될 수 있다. 하부 커버(270)는 상면이 개방된 내부 공간을 가질 수 있다. 하부 커버(270)의 상면은 절연 플레이트(250)에 의해 덮일 수 있다. 따라서 하부 커버(270)의 단면의 외부 반경은 절연 플레이트(250)의 외부 반경과 동일한 길이로 제공될 수 있다. 하부 커버(270)의 내부 공간에는 반송되는 기판(W)을 외부의 반송 부재로부터 전달받아 지지판(220)으로 안착시키는 리프트 핀이 위치할 수 있다.

하부 커버(270)는 연결 부재(273)를 포함할 수 있다. 연결 부재(273)는 하부 커버(270)의 외측면과 하우징(110)의 내측벽을 서로 연결할 수 있다. 연결 부재(273)는 하부 커버(270)의 외측면에 일정한 간격으로 복수개 제공될 수 있다. 연결 부재(273)는 지지 유닛(200)을 지지할 수 있다. 또한, 연결 부재(273)는 하우징(110)의 내측벽과 연결됨으로써 하부 커버(270)가 접지(grounding)되도록 할 수 있다. 제1 하부 전원(223a)과 연결되는 제1 전원라인(223c), 제2 하부 전원(225a)과 연결되는 제2 전원라인(225c), 열전달 매체 저장부(231a)와 연결된 열전달 매체 공급라인(231b) 그리고 냉각 유체 저장부(232a)와 연결된 냉각 유체 공급 라인(232c)은 연결 부재(273)의 내부 공간을 통해 하부 커버(270) 내부로 연장될 수 있다.

가스 공급 유닛(300)은 챔버(100) 내부의 처리 공간에 공정 가스를 공급할 수 있다. 가스 공급 유닛(300)은 가스 공급 노즐(310), 가스 공급 라인(320), 그리고 가스 저장부(330)를 포함할 수 있다. 가스 공급 노즐(310)은 커버(120)의 중앙부에 제공될 수 있다. 가스 공급 노즐(310)의 바닥면에는 분사구가 형성될 수 있다. 분사구를 통해 챔버(100) 내부로 공정 가스가 공급될 수 있다.

가스 공급 라인(320)은 가스 공급 노즐(310)과 가스 저장부(330)를 서로 연결할 수 있다. 가스 공급 라인(320)은 가스 저장부(330)에 저장된 공정 가스를 가스 공급 노즐(310)에 공급할 수 있다. 가스 공급 라인(320)에는 밸브(321)가 제공될 수 있다. 밸브(321)는 가스 공급 라인(320)을 개폐하며, 가스 공급 라인(320)을 통해 공급되는 공정 가스의 유량을 조절할 수 있다.

플라즈마 소스(400)는, 챔버(100) 내에 공급된 공정 가스로부터 플라즈마를 생성할 수 있다. 플라즈마 소스(400)는 챔버(100)의 처리 공간의 외부에 제공될 수 있다. 일 실시 예로, 플라즈마 소스(400)로 유도결합형 플라즈마(ICP: inductively coupled plasma) 소스가 사용될 수 있다. 플라즈마 소스(400)는 안테나 실(410), 안테나(420), 그리고 플라즈마 전원(430)을 포함할 수 있다.

안테나 실(410)은 하부가 개방된 원통 형상을 가질 수 있다. 안테나 실(410)은 챔버(100)와 대응되는 직경을 가질 수 있다. 안테나 실(410)의 하단은 커버(120)에 탈착 가능하도록 제공될 수 있다.

안테나(420)는 안테나 실(410)의 내부에 배치될 수 있다. 안테나(420)는 나선 형상의 코일 형태를 가질 수 있다. 안테나(420)는 플라즈마 전원(430)과 연결될 수 있다. 안테나(420)는 플라즈마 전원(430)으로부터 전력을 인가 받을 수 있다. 플라즈마 전원(430)은 챔버(100) 외부에 위치할 수 있다. 전력이 인가된 안테나(420)는 챔버(100)의 처리 공간에 전자기장을 형성할 수 있다. 공정 가스는 전자기장에 의해 플라즈마 상태로 여기될 수 있다.

배기 유닛(500)은 하우징(110)의 내측벽과 지지 유닛(200)의 사이에 제공될 수 있다. 배기 유닛(500)은 관통홀(511)이 형성된 배기판(510)을 포함할 수 있다. 배기판(510)은 환형의 링 형태를 가질 수 있다. 배기판(510)에는 복수의 관통홀들(511)이 제공될 수 있다. 하우징(110) 내에 제공된 공정가스는 배기판(510)의 관통홀들(511)을 통과하여 배기홀(102)로 배기될 수 있다. 배기판(510)의 형상 및 관통홀들(511)의 형상에 따라 공정가스의 흐름이 제어될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 에지 링을 설명하기 위한 것으로, 도 1의 X 영역을 확대한 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 에지 링(240)은 지지 유닛(200)의 가장자리 영역 상에 배치될 수 있다. 에지 링(240)은 링 형상을 가질 수 있고, 지지판(220)의 가장 자리를 둘러싸도록 제공될 수 있다. 예를 들면, 에지 링(240)은 지지판(220)의 둘레를 따라 배치될 수 있다.

에지 링(240)은 쉬스(Sheath) 및/또는 플라즈마의 계면을 조절할 수 있다. 에지 링(240)은 포커스 링(7) 및 차폐 링(SHR)을 포함할 수 있다.

포커스 링(7)은 제1 링(71), 제2 링(73) 및 결합 클립(75)을 포함할 수 있다. 제1 링(71)은 유로 형성판(230) 상에 위치할 수 있다. 제2 링(73)은 제1 링(71) 상에 위치할 수 있다. 결합 클립(75)은 제1 링(71)과 제2 링(73)을 결합시킬 수 있다. 예를 들어, 포커스 링(7)의 최대 두께는 2mm 내지 20mm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

제2 링(73)은 상면이 노출될 수 있다. 제2 링(73)의 상면은 지지면 및 최상면을 포함할 수 있다. 지지면은 지지판(220)의 상면과 동일한 높이로 제공되어, 기판(W)의 가장자리의 바닥면과 접할 수 있다. 다른 실시 예로, 제2 링(73)의 지지면은 지지판(220)의 상면보다 소정의 치수만큼 낮게 제공될 수 있고, 이로써 기판(W)의 가장자리의 바닥면과 지지면이 소정의 간격으로 서로 이격될 수도 있다.

제2 링(73)의 최상면은 지지면보다 더 높을 수 있다. 지지면과 최상면 간의 높이 차이로 인해, 쉬스, 플라즈마의 계면 및 전기장이 조절될 수 있다. 결과적으로 포커스 링(7)은 플라즈마가 기판(W) 상으로 집중되도록 유도할 수 있다.

제1 링(71)은 포커스 링(7)의 하부 구조를 구성할 수 있다. 제1 링(71)은 제2 링(73)과 다른 소재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 링(71)은 제1 소재를 포함하고, 제2 링(73)은 제2 소재를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 링(73)은 제2 소재로서 실리콘 카바이드(SiC)를 포함할 수 있고, 제1 링(71)은 제1 소재로서 실리콘(Si)을 포함할 수 있다. 실리콘(Si)은 실리콘 카바이드(SiC)에 비해 비용이 저렴하다. 포커스 링(7) 전체가 실리콘 카바이드(SiC)로 이루어진 것에 비해, 본 발명의 포커스 링(7)은 외부로 노출된 제2 링(73)만이 실리콘 카바이드(SiC)로 이루어지므로 경제적일 수 있다.

포커스 링(7)의 외측에 차폐 링(SHR)이 제공될 수 있다. 차폐 링(SHR)은 포커스 링(7)의 외측을 둘러싸는 링 형상을 가질 수 있다. 차폐 링(SHR)은 포커스 링(7)의 측면이 플라즈마에 직접 노출되거나, 포커스 링(7)의 측면으로 플라즈마가 유입되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 차폐 링(SHR)은 쿼츠를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예로, 도시되진 않았지만, 에지 링(240)의 아래에 커플러가 더 제공될 수 있다. 커플러는 유로 형성판(230) 상에 에지 링(240)을 고정시킬 수 있다. 커플러는 열 전도성이 높은 소재를 포함할 수 있다. 일 예로, 커플러는 알루미늄과 같은 금속을 포함할 수 있다. 커플러는 열전도 접착제에 의해 유로 형성판(230)의 상면에 접합될 수 있다. 에지 링(240)은 열전도 접착제에 의해 커플러의 상면에 접합될 수 있다. 일 예로, 상기 열전도 접착제는 실리콘 패드를 포함할 수 있다.

이하에서, 도 3 내지 도 8을 참고하여 도 2의 포커스 링(7)에 대해 상세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 포커스 링을 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 포커스 링을 나타낸 평면도이다.

도 3 및 도 4를 참고하면, 포커스 링(7)은 전체적으로 중심 축(C-C')을 둘러싼 링 형상을 가질 수 있다. 도 4의 평면도 상에서, 포커스 링(7)의 중심 축(C-C')은 중심점(CP)으로 표현될 수 있다.

결합 클립(75)은 제1 링(71)과 제2 링(73)을 결합시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 결합 클립(75)은 외측에서 내측을 향해 제1 링(71)과 제2 링(73)의 각각에 연결되어, 양자를 결합시킬 수 있다. 본 명세서에서 사용하는 외측이라는 용어는, 포커스 링(7)의 중심 축(C-C')에서 멀어지는 방향을 의미할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용하는 내측이라는 용어는, 포커스 링(7)의 중심 축(C-C')에 가까워지는 방향을 의미할 수 있다. 결합 클립(75)은 포커스 링(7)의 원주 방향으로 일정 길이 연장될 수 있다. 본 명세서에서 사용하는 원주 방향이라는 용어는, 제1 링(71) 및/또는 제2 링(73)의 원주를 따라 진행하는 방향을 의미할 수 있다. 결합 클립(75)은 복수 개가 제공될 수 있다. 복수 개의 결합 클립(75)은 원주 방향으로 서로 이격 배치될 수 있다. 예를 들어, 4개의 결합 클립(75)이 제공될 수 있다. 4개의 결합 클립(75)은 서로 90도 간격으로 이격 배치될 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 결합 클립(75)의 개수와 배치 형태는 구체적 설계 적용에 따라 다양하게 변경될 수도 있다. 결합 클립(75)은 폴리이미드(polyimide) 기판의 고분자를 포함할 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 결합 클립(75)의 보다 구체적인 형태 및 그 결합을 위한 제1 링(71)과 제2 링(73)의 형태에 대해서는, 도 7 및 도 8을 참고하여 후술하도록 한다.

제2 링(73)은 제1 돌출부(733)를 포함할 수 있다. 제1 돌출부(733)는 원주 방향을 따라 일정 길이 연장될 수 있다. 제1 돌출부(733)는, 반경 방향으로 결합 클립(75)과 중첩되지 아니할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 제1 돌출부(733)는 복수 개가 제공될 수 있다. 복수 개의 제1 돌출부(733)는 원주 방향을 따라 서로 이격 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 돌출부(733)는 4개가 제공될 수 있다. 4개의 제1 돌출부(733)는 서로 90도 간격으로 이격 배치될 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 제1 돌출부(733)의 개수와 배치 형태는 구체적 설계 적용에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 제1 돌출부(733)의 보다 구체적인 형태에 대해서는, 도 5 및 도 6을 참고하여 후술하도록 한다.

도 5 및 도 6의 각각은 도 3의 I-I'을 따라 절단한 단면도들이다.

도 5 및 도 6을 참고하면, 제1 링(71)은 제1 몸체(711) 및 외측 돌출 부재(717)를 포함할 수 있다. 제1 몸체(711)는 제1 상면(71u), 제1 하면(71b) 및 제1 외측면(71s)을 포함할 수 있다. 제1 상면(71u)은 제2 링(73)과 접할 수 있다. 제1 하면(71b)은 제1 상면(71u)의 반대 쪽에 위치할 수 있다. 제1 외측면(71s)은 제1 몸체(711)의 외측에 위치한 곡면을 의미할 수 있다. 제1 몸체(711)는 제1 하부 리세스(71R)를 제공할 수 있다. 제1 하부 리세스(71R)는 제1 링(71)의 제1 상면(71u)으로부터 아래로 함입된 공간일 수 있다. 즉, 제1 상면(71u)의 가운데 일부가 밑으로 함몰되어, 제1 하부 리세스(71R)를 제공할 수 있다. 제1 하부 리세스(71R)의 바닥면(71Ru)의 레벨은, 제1 상면(71u)의 레벨보다 낮을 수 있다. 제1 외측 돌출 부재(717)는, 제1 몸체(711)의 외측에 위치할 수 있다. 제1 외측 돌출 부재(717)는 계단 형상을 가질 수 있다. 제1 외측 돌출 부재(717)는 차폐 링(SHR, 도 2 참고)과 연결될 수 있다. 즉, 제1 외측 돌출 부재(717)에 의해 제1 링(71)이 차폐 링(SHR)과 결합될 수 있다.

제2 링(73)은 제2 몸체(731) 및 제1 돌출부(733)를 포함할 수 있다. 제2 몸체(731)는 제2 상면(73u), 제2 하면(73b) 및 제2 외측면(73s)을 포함할 수 있다. 제2 상면(73u)은 도 2를 참고하여 설명한 지지면 및 최상면을 포함할 수 있다. 제2 하면(73b)은 제2 상면(73u)의 반대 쪽에 위치할 수 있다. 제2 외측면(73s)은 제2 몸체(731)의 외측에 위치한 곡면을 의미할 수 있다. 제2 외측면(73s)은, 제1 외측면(71s)과 동일한 곡면 상에 위치할 수 있다. 즉, 중심 축(C-C', 도 3 참고)과 제2 외측면(73s) 간의 수평 거리는, 제1 외측면(71s)과 중심 축(C-C') 간의 수평 거리와 실질적으로 동일 또는 유사할 수 있다. 제1 돌출부(733)는 제2 하면(73b)으로부터 밑으로 돌출된 부분일 수 있다. 제1 돌출부(733)의 제1 돌출 하면(733b)의 레벨은, 제2 하면(73b)의 레벨보다 낮을 수 있다. 제1 돌출부(733)는 제1 하부 리세스(71R)에 삽입될 수 있다.

제1 링(71)과 제2 링(73)이 결합된 상태에서, 제1 상면(71u)은 제2 하면(73b)과 접할 수 있다. 실시 예들에서, 제1 링(71)과 제2 링(73)이 결합된 상태에서 제1 돌출 하면(733b)은 제1 하부 리세스(71R)의 바닥면(71Ru)과 접할 수 있다. 즉, 제1 링(71)과 제2 링(73)은 별도의 접착층 없이 직접 접할 수 있다. 특히, 제1 돌출부(733)가 제1 하부 리세스(71R)에 삽입되어, 제1 돌출 하면(733b)은 제1 하부 리세스(71R)의 바닥면(71Ru)과 접할 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 제1 링(71)과 제2 링(73) 사이에 접착제가 위치할 수도 있다.

도 7 및 도 8의 각각은 도 3의 II-II'을 따라 절단한 단면도들이다.

도 7 및 도 8을 참고하면, 제1 링(71)은 제1 삽입 리세스(71h)를 제공할 수 있다. 제1 삽입 리세스(71h)는 제1 외측면(71s)에서 내측으로 일정 길이 함입되어 형성된 공간일 수 있다. 제1 삽입 리세스(71h)는 제1 수평 리세스(711h) 및 제1 수직 리세스(713h)를 포함할 수 있다. 제1 수평 리세스(711h)는 제1 외측면(71s)으로부터 내측을 향해 수평 방향으로 일정 깊이 연장되는 구멍일 수 있다. 제1 수평 리세스(711h)는 제1 상면(71u)으로부터 밑으로 일정 거리 이격될 수 있다. 예를 들어, 제1 수평 리세스(711h)는 제1 상면(71u)으로부터 밑으로 제1 높이(h1)만큼 이격될 수 있다. 제1 수직 리세스(713h)는 제1 수평 리세스(711h)로부터 위로 일정 높이 연장되는 구멍일 수 있다. 제1 수직 리세스(713h)는 제1 외측면(71s) 및 제1 상면(71u)의 각각에 노출될 수 있다.

제2 링(73)은 제2 삽입 리세스(73h)를 제공할 수 있다. 제2 삽입 리세스(73h)는 제2 외측면(73s)에서 내측으로 일정 길이 함입되어 형성된 공간일 수 있다. 제2 삽입 리세스(73h)는 제2 상면(73u)으로부터 밑으로 일정 거리 이격될 수 있다. 예를 들어, 제2 삽입 리세스(73h)는 제2 상면(73u)으로부터 밑으로 제3 높이(h3)만큼 이격될 수 있다. 따라서 제2 삽입 리세스(73h)는 포커스 링(7)의 윗 공간에 노출되지 아니할 수 있다. 제2 삽입 리세스(73h)는 제2 수평 리세스(731h) 및 제2 수직 리세스(733h)를 포함할 수 있다. 제2 수평 리세스(731h)는 제2 외측면(73s)으로부터 내측을 향해 수평 방향으로 일정 깊이 연장되는 구멍일 수 있다. 제2 수평 리세스(731h)는 제2 하면(73b)으로부터 위로 일정 거리 이격될 수 있다. 예를 들어, 제2 수평 리세스(731h)는 제2 하면(73b)으로부터 위로 제2 높이(h2)만큼 이격될 수 있다. 제2 수직 리세스(733h)는 제2 수평 리세스(731h)로부터 아래로 일정 높이 연장되는 구멍일 수 있다. 제2 수직 리세스(733h)는 제2 외측면(73s) 및 제2 하면(73b)의 각각에 노출될 수 있다.

결합 클립(75)은 제1 링(71)과 제2 링(73)을 결합시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 결합 클립(75)은 제1 삽입 리세스(71h) 및 제2 삽입 리세스(73h)의 각각에 삽입되어, 제1 링(71)과 제2 링(73)을 결합시킬 수 있다. 결합 클립(75)은 탄성 복원력이 있는 물질로 구성될 수 있어서, 결합시 탄성 복원력에 의해 제1 링(71)과 제2 링(73)을 상하로 압박하여 양자를 결합시킬 수 있다. 이를 위해, 결합 클립(75)은 하부 삽입 부재(751), 상부 삽입 부재(753) 및 연결 부재(755)를 포함할 수 있다.

하부 삽입 부재(751)는 수평 방향으로 일정 길이 연장될 수 있다. 하부 삽입 부재(751)는 제1 삽입 리세스(71h)에 삽입될 수 있다. 보다 구체적으로, 하부 삽입 부재(751)는 제1 수평 리세스(711h) 및 제1 수직 리세스(713h)의 하부에 삽입될 수 있다.

상부 삽입 부재(753)는 하부 삽입 부재(751)로부터 위로 이격될 수 있다. 상부 삽입 부재(753)는 수평 방향으로 일정 길이 연장될 수 있다. 상부 삽입 부재(753)는 제2 삽입 리세스(73h)에 삽입될 수 있다. 보다 구체적으로, 상부 삽입 부재(753)는 제2 수평 리세스(731h) 및 제2 수직 리세스(733h)의 상부에 삽입될 수 있다.

연결 부재(755)는 상하로 연장되어 하부 삽입 부재(751)와 상부 삽입 부재(753)를 연결시킬 수 있다. 연결 부재(755)는 제1 수직 리세스(713h) 및 제2 수직 리세스(733h)에 삽입될 수 있다. 연결 부재(755)는 하부 삽입 부재(751) 및 상부 삽입 부재(753)의 외측에서 양자를 연결시킬 수 있다. 따라서 결합 클립(75)의 단면은, 전체적으로 'ㄷ'자 형상을 가질 수 있다. 하부 삽입 부재(751), 상부 삽입 부재(753) 및 연결 부재(755) 사이에, 클립 내측 공간(75h)이 정의될 수 있다.

실시 예들에서, 하부 삽입 부재(751), 상부 삽입 부재(753) 및 연결 부재(755)가 서로 결합되었을 때, 연결 부재(755)의 외측면(755s)과 중심 축(C-C', 도 3 참고) 간의 수평 거리는, 제1 링(71)의 제1 외측면(71s) 및/또는 제2 링(73)의 제2 외측면(73s)의 각각과 중심 축(C-C') 간의 수평 거리와 실질적으로 동일 또는 유사할 수 있다. 따라서 연결 부재(755)의 외측면(755s)과 제1 링(71)의 제1 외측면(71s) 및/또는 제2 링(73)의 제2 외측면(73s)의 각각은 실질적으로 동일한 곡면 상에 위치할 수 있다. 예를 들어, 연결 부재(755)의 외측면(755s)은 제1 외측면(71s) 및 제2 외측면(73s)과 연속적으로 이어져, 원기둥의 외면과 같은 곡면을 형성할 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 연결 부재(755)의 외측면(755s)과 중심 축(C-C') 간의 수평 거리는, 제1 외측면(71s) 및/또는 제2 외측면(73s)의 각각과 중심 축(C-C') 간의 수평 거리보다 작을 수도 있다. 이 경우 연결 부재(755)의 외측면(755s)은 제1 외측면(71s) 및 제2 외측면(73s)이 연결되어 형성하는 곡면보다 내측에 위치할 수 있다.

도 4를 참고하여 설명한 것과 같이, 결합 클립(75)은 복수 개가 서로 원주 방향으로 이격 배치된 형태로 제공될 수 있다. 이를 위해, 제1 삽입 리세스(71h) 및 제2 삽입 리세스(73h)도 결합 클립(75)과 마찬가지로 복수 개가 서로 원주 방향으로 이격 배치된 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 삽입 리세스(71h) 및 제2 삽입 리세스(73h)의 각각은 4개씩 제공될 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 포커스 링 및 이를 포함하는 플라즈마 장치에 의하면, 제1 링과 제2 링을 구분하여 제조한 후, 이를 조립하여 하나의 포커스 링을 만들 수 있다. 따라서 플라즈마에 노출이 잦은 제2 링과, 제1 링을 서로 다른 재질로 만들 수 있다. 특히, 제1 링은 비교적 저렴한 재질로 만들 수 있어, 제조 비용을 절감할 수 있다. 동시에, 제2 링은 플라즈마 식각에 강한 물질로 만들어, 포커스 링의 수명을 증가시킬 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 포커스 링 및 이를 포함하는 플라즈마 장치에 의하면, 접착제를 사용하지 않고 제1 링과 제2 링을 결합시킬 수 있다. 즉, 결합 클립을 사용해 양자를 결합시킬 수 있다. 따라서 포커스 링의 조립 과정이 간단하고 신속할 수 있다. 또한, 접착제를 사용하지 않아 제조 단가를 낮출 수 있다. 나아가, 결합 클립의 위치가 특정되므로, 결합의 정확성이 담보될 수 있다. 또한, 제1 돌출부와 제1 하부 리세스를 사용해 제1 링과 제2 링의 결합 위치를 특정하므로, 더 신속하고 정확한 조립이 가능할 수 있다. 접착제가 아닌 결합 클립에 의한 조립 방식이므로, 사용 후 제1 링과 제2 링의 용이한 분리가 가능할 수도 있다.

본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 포커스 링 및 이를 포함하는 플라즈마 장치에 의하면, 결합 클립의 삽입을 위한 제2 삽입 리세스가 제2 링의 상면으로부터 밑으로 이격되어 있으므로, 결합 클립이 공정 중에 포커스 링의 상부 공간에 노출되지 아니할 수 있다. 따라서 공정 중에 플라즈마에 의한 결합 클립의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 결합 클립의 외측면이 제1 외측면 및 제2 외측면과 동일 곡면 상에 위치하거나, 혹은 그보다 더 내측으로 함입되어 있으므로, 결합 클립을 사용한 포커스 링을 배치하기 위해 차폐 링 등의 형상을 변형시킬 필요가 없을 수 있다. 따라서 다른 부품은 기존의 장비를 그대로 사용하면서, 포커스 링만 교체할 수 있다.

이상, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (13)

1. 제1 소재로 이루어진 제1 링;
   상기 제1 소재와는 다른 제2 소재로 이루어진 제2 링; 및
   결합 클립을 포함하되,
   상기 제2 링은 상기 제1 링 상에 위치하고,
   상기 제1 링은 상기 제1 링의 외측면에서 내측으로 함입되는 제1 삽입 리세스를 제공하며,
   상기 제2 링은 상기 제2 링의 외측면에서 내측으로 함입되는 제2 삽입 리세스를 제공하되,
   상기 결합 클립은 상기 제1 삽입 리세스 및 상기 제2 삽입 리세스에 삽입되어 상기 제1 링과 상기 제2 링을 결합시키는 포커스 링.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 결합 클립은:
   상기 제1 삽입 리세스에 삽입되는 하부 삽입 부재;
   상기 제2 삽입 리세스에 삽입되는 상부 삽입 부재; 및
   상기 하부 삽입 부재와 상기 상부 삽입 부재를 연결하도록 상하로 연장되는 연결 부재; 를 포함하는 포커스 링.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 연결 부재의 외측면과 상기 제2 링의 중심 축 사이의 수평 거리는, 상기 제2 링의 외측면과 상기 제2 링의 중심 축 사이의 수평 거리보다 작거나 같은 포커스 링.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 링은 실리콘(Si)을 포함하고,
   상기 제2 링은 실리콘 카바이드(SiC)를 포함하는 포커스 링.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2 삽입 리세스는 상기 제2 링의 상면으로부터 밑으로 일정 거리 이격되는 포커스 링.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 결합 클립은 폴리이미드 기반의 고분자를 포함하는 포커스 링.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2 삽입 리세스는 상기 제2 링의 원주 방향을 따라 일정 길이 연장되고,
   상기 제2 삽입 리세스는 복수 개가 제공되되,
   상기 복수 개의 제2 삽입 리세스는 상기 제2 링의 원주 방향을 따라 서로 이격 배치되는 포커스 링.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 제2 삽입 리세스는 4개가 제공되는 포커스 링.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 결합 클립은 4개가 제공되어, 상기 4개의 결합 클립의 각각은 상기 4개의 제2 삽입 리세스의 각각에 삽입되는 포커스 링.
   
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 링은 상기 제1 링의 상면으로부터 아래로 함입된 제1 하부 리세스를 제공하며,
    상기 제2 링은 상기 제2 링의 하면으로부터 아래로 돌출된 제1 돌출부를 포함하고,
    상기 제1 돌출부는 상기 제1 하부 리세스에 삽입되는 포커스 링.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 하부 리세스는 상기 제1 링의 원주 방향을 따라 일정 길이 연장되고,
    상기 제1 하부 리세스는 복수 개가 제공되되,
    상기 복수 개의 제1 하부 리세스는 상기 제1 링의 원주 방향을 따라 서로 이격 배치되는 포커스 링.
    
12. 기판이 배치될 수 있는 지지판; 및
    상기 지지판의 가장 자리를 둘러싸도록 제공된 에지 링을 포함하되,
    상기 에지 링은:
    포커스 링; 및
    상기 포커스 링의 외측에 제공된 차폐 링을 포함하고,
    상기 포커스 링은:
    제1 소재로 이루어진 제1 링;
    상기 제1 소재와는 다른 제2 소재로 이루어진 제2 링; 및
    결합 클립을 포함하되,
    상기 제2 링은 상기 제1 링 상에 위치하고,
    상기 제1 링은 상기 제1 링의 외측면에서 내측으로 함입되는 제1 삽입 리세스를 제공하며,
    상기 제2 링은 상기 제2 링의 외측면에서 내측으로 함입되는 제2 삽입 리세스를 제공하되,
    상기 결합 클립은 상기 제1 삽입 리세스 및 상기 제2 삽입 리세스에 삽입되어 상기 제1 링과 상기 제2 링을 결합시키는 플라즈마 장치.
    
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 결합 클립은:
    상기 제1 삽입 리세스에 삽입되는 하부 삽입 부재;
    상기 제2 삽입 리세스에 삽입되는 상부 삽입 부재; 및
    상기 하부 삽입 부재와 상기 상부 삽입 부재를 연결하도록 상하로 연장되는 연결 부재; 를 포함하는 플라즈마 장치.
    

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