KR20230067308A - 포커스 링, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법 - Google Patents

포커스 링, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법 Download PDF

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백승한
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김남균
남상기
윤귀현
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Abstract

제1 방향으로 연장되는 축을 갖는 제1 링; 및 제2 링; 을 포함하며, 상기 제2 링의 내측면의 일부는, 상기 제1 링의 외측면의 일부에 접촉하되, 상기 외측면이 상기 제1 방향과 이루는 제1 각도는, 상기 내측면이 상기 제1 방향과 이루는 제2 각도와 다른 포커스 링이 제공된다.

Description

포커스 링, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법{Focus ring, apparatus for substrate treatment including the same and method for substrate treatment using the same}
본 발명은 포커스 링, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마의 산포를 제어할 수 있는 포커스 링, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 소자는 다양한 공정을 거쳐 제조될 수 있다. 예를 들어, 반도체 소자는 실리콘 등의 웨이퍼에 대한 포토 공정, 식각 공정, 증착 공정 등을 거쳐 제조될 수 있다. 반도체 소자의 제조를 위한 식각 공정에서, 플라즈마가 사용될 수 있다. 플라즈마를 이용한 웨이퍼 식각 공정에서, 플라즈마의 분포를 제어하기 위해 포커스 링이 사용될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 에지 영역 상의 플라즈마를 독립적으로 제어할 수 있는 포커스 링, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 포커스 링의 일부를 자동으로 신속하게 교체할 수 있는 포커스 링, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 포커스 링의 온도를 낮추어 기판에 대한 식각 수율을 향상시킬 수 있는 포커스 링, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 포커스 링은 제1 방향으로 연장되는 축을 갖는 제1 링; 및 제2 링; 을 포함하며, 상기 제2 링의 내측면의 일부는, 상기 제1 링의 외측면의 일부에 접촉하되, 상기 외측면이 상기 제1 방향과 이루는 제1 각도는, 상기 내측면이 상기 제1 방향과 이루는 제2 각도와 다를 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 정전 척; 상기 정전 척 상의 포커스 링; 및 상기 포커스 링을 둘러싸는 외측 링(outer ring); 을 포함하며, 상기 포커스 링은: 제1 링; 및 제2 링; 을 포함하되, 상기 제1 링은: 제1 링 몸체; 및 상기 제1 링 몸체로부터 외측으로 연장되는 돌출 부재; 를 포함하고, 상기 돌출 부재의 상면의 레벨은 상기 제1 링 몸체의 상면의 레벨보다 낮으며, 상기 제2 링의 일부는 상기 돌출 부재 상에 위치하고, 상기 제2 링의 다른 일부는 상기 외측 링 상에 위치하되, 상기 제2 링의 하면은 상기 돌출 부재의 상기 상면에 접하지 않도록 상기 돌출 부재의 상기 상면으로부터 위로 이격되어, 상기 제2 링과 상기 돌출 부재 사이에 갭(gap)이 형성될 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 정전 척; 상기 정전 척 상의 포커스 링; 및 제1 방향으로 연장되는 링 리프트 핀; 을 포함하되, 상기 포커스 링은: 상기 제1 방향에 평행한 축을 갖는 제1 링; 및 적어도 일부가 상기 제1 링보다 외측에 위치하는 제2 링; 을 포함하고, 상기 링 리프트 핀은 상기 제2 링의 아래에 위치할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법은 정전 척 상의 포커스 링 내에 기판을 배치하는 것; 상기 기판이 배치된 공정 챔버 내에 공정 가스를 공급하는 것; 상기 정전 척의 플라즈마 전극에 제1 RF 파워를 인가하는 것; 상기 정전 척으로부터 상기 기판을 제거하는 것; 및 상기 기판이 상기 공정 챔버로부터 제거된 상태에서, 상기 포커스 링의 일부를 교체하는 것; 을 포함하되, 상기 포커스 링은: 제1 링; 및 상기 제1 링에 접하되 적어도 일부가 상기 제1 링의 외측으로 돌출되는 제2 링; 을 포함하고, 상기 제1 링과 상기 정전 척 사이에 열전달 패드가 배치되어, 상기 열전달 패드는 상기 제1 링의 하면 및 상기 정전 척의 상면에 접하며, 상기 포커스 링의 일부를 교체하는 것은, 상기 제2 링을 상기 제1 링으로부터 분리하여 상기 제2 링을 교체하는 것을 포함할 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 포커스 링, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 따르면, 에지 영역 상의 플라즈마를 독립적으로 제어할 수 있다.
본 발명의 포커스 링, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 따르면, 포커스 링의 일부를 자동으로 신속하게 교체할 수 있다.
본 발명의 포커스 링, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 따르면, 포커스 링의 온도를 낮추어 기판에 대한 식각 수율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 X 영역을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 포커스 링을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 포커스 링을 나타낸 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 포커스 링을 나타낸 분해 단면도이다.
도 6A는 본 발명의 실시 예들에 따른 포커스 링을 나타낸 단면도이다.
도 6B는 도 6A의 Y 영역을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예들에 따른 포커스 링에 리프트 핀들을 중첩하여 나타낸 평면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예들에 따른 기판 처리 방법을 나타낸 순서도이다.
도 9 내지 도 16은 도 8의 순서도에 따른 기판 처리 방법을 순차적으로 나타낸 단면도들이다.
도 17 내지 도 27의 각각은 본 발명의 실시 예들에 따른 기판 처리 장치의 일부를 나타낸 단면도들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명한다. 명세서 전문에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 단면도이다.
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 위 방향, 제1 방향(D1)의 반대 방향은 아래 방향이라 칭할 수도 있다. 또는, 제1 방향(D1)은 수직 방향이라 칭할 수 있다. 또한, 제2 방향(D2) 및 제3 방향(D3)의 각각은 수평 방향이라 칭할 수도 있다.
도 1을 참고하면, 기판 처리 장치(A)가 제공될 수 있다. 기판 처리 장치(A)는 기판을 식각하는 장치일 수 있다. 보다 구체적으로, 기판 처리 장치(A)는 플라즈마를 이용해 기판의 일면을 식각하는 장치를 의미할 수 있다. 기판 처리 장치(A)는 다양한 방법으로 플라즈마를 생성할 수 있다. 예를 들어, 기판 처리 장치(A)는 CCP(Capacitor Couple Plasma), ICP(Inductive Coupled Plasma) 또는 MERIE(Magnetically Enhanced RIE) 등의 방식을 이용해 플라즈마를 생성할 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 기판 처리 장치(A)는 다른 방법으로 기판을 식각할 수도 있다. 이하에서, 편의 상 CCP를 기준으로 기판 처리 장치(A)를 서술하도록 한다.
기판 처리 장치(A)는 공정 챔버(CH), 가스 공급부(GS), 샤워 헤드(SH), 한정 링(CR), 스테이지(ST), 링 리프트 핀 구동부(RPM), 기판 리프트 핀 구동부(WPM), 제1 RF 파워 공급부(ED1) 및 제2 RF 파워 공급부(ED2)를 포함할 수 있다.
공정 챔버(CH)는 공정 공간(Ch)을 제공할 수 있다. 공정 공간(Ch)에 스테이지(ST)가 위치할 수 있다. 공정 챔버(CH) 내의 스테이지(ST) 상에 기판이 배치될 수 있다. 공정 공간(Ch)에 스테이지(ST)가 배치된 상태에서, 기판에 대한 식각 공정이 진행될 수 있다.
가스 공급부(GS)는 공정 챔버(CH)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 가스 공급부(GS)는 가스 유입구(Ih)를 통해 공정 공간(Ch)에 연결될 수 있다. 가스 공급부(GS)는 플라즈마가 될 공정 가스를 공급할 수 있다. 이를 위해 가스 공급부(GS)는 가스 탱크 및 압축기 등을 포함할 수 있다.
샤워 헤드(SH)는 공정 챔버(CH) 상측에 결합될 수 있다. 샤워 헤드(SH) 상에 분배 공간(Dh)이 제공될 수 있다. 분배 공간(Dh)은 가스 유입구(Ih)를 통해 가스 공급부(GS)에 연결될 수 있다. 샤워 헤드(SH)는 분배구(GH)를 제공할 수 있다. 분배구(GH)를 통해 가스 공급부(GS)로부터 공급된 공정 가스가 스테이지(ST) 상으로 이동할 수 있다. 샤워 헤드(SH)의 하면은 평면 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 즉, 샤워 헤드(SH)의 하면은 도 1에 도시된 것과는 달리 구불구불한 곡면 형상을 가질 수도 있다.
한정 링(CR)은 샤워 헤드(SH)과 스테이지(ST) 사이의 공간을 둘러쌀 수 있다. 한정 링(CR)은 슬릿(CRe)을 제공할 수 있다. 슬릿(CRe)을 통해 스테이지(ST) 상의 유체가 아래로 빠져나갈 수 있다. 한정 링(CR)은 한정 링 그라운드 부재(CRg)에 의해 그라운드될 수 있다.
스테이지(ST)는 공정 챔버(CH) 내에 위치할 수 있다. 스테이지(ST) 상에 기판이 배치될 수 있다. 스테이지(ST)는 정전 척(5), 포커스 링(FR), 커플링 링(7), 외측 전극(8), 외측 링(9), 기판 리프트 핀(4) 및 링 리프트 핀(2)을 포함할 수 있다.
정전 척(5)은 기판을 지지 및/또는 고정할 수 있다. 예를 들어, 정전 척(5) 상에 기판이 배치되면, 정전 척(5)은 정전기력을 이용해 기판을 일정 위치에 고정할 수 있다. 정전 척(5)에 대한 상세한 내용은 후술하도록 한다.
포커스 링(FR)은 정전 척(5) 상에 배치된 기판을 둘러쌀 수 있다. 포커스 링(FR)은 축(CA)을 기준으로 하는 회전체일 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니다. 포커스 링(FR)의 축(CA)은 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 포커스 링(FR)은 실리콘(Si) 및/또는 실리콘 카바이드(SiC)를 포함할 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 포커스 링(FR)은 다른 물질을 포함할 수도 있다. 포커스 링(FR)은 2개 이상의 부재로 분리될 수 있다. 포커스 링(FR)의 2개 이상의 부재는 서로 다른 물질을 포함할 수 있다. 이에 대한 상세한 내용은 후술하도록 한다.
커플링 링(7)은 포커스 링(FR) 밑에 위치할 수 있다. 커플링 링(7)은 정전 척(5)을 둘러쌀 수 있다. 보다 구체적으로, 평면적 관점에서 커플링 링(7)은 정전 척(5)을 외측에서 둘러쌀 수 있다. 커플링 링(7)은 알루미나(Al2O3)를 포함할 수 있다.
외측 전극(8)은 포커스 링(FR) 밑에 위치할 수 있다. 예를 들어, 외측 전극(8)은 커플링 링(7) 내에 위치할 수 있다. 외측 전극(8)은 텡스텐(W) 및/또는 백금(Pt)을 포함할 수 있다. 외측 전극(8)은 제2 RF 파워 공급부(ED2)에 전기적으로 연결될 수 있다. 외측 전극(8)은 제2 RF 파워 공급부(ED2)로부터 RF 파워를 전달받을 수 있다.
외측 링(9)은 정전 척(5)을 둘러쌀 수 있다. 외측 링(9)은 쿼츠 링(91) 및 그라운드 링(93)을 포함할 수 있다. 쿼츠 링(91)은 포커스 링(FR)을 둘러쌀 수 있다. 쿼츠 링(91)은 그라운드 링(93) 상에 위치할 수 있다. 그라운드 링(93)은 커플링 링(7)을 둘러쌀 수 있다.
기판 리프트 핀(4)은 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 기판 리프트 핀(4)은 정전 척(5)을 상하로 관통할 수 있다. 기판 리프트 핀(4)은 기판 리프트 핀 구동부(WPM)에 의해 상하로 이동 가능할 수 있다. 기판 리프트 핀(4)은 상하로 이동하며, 정전 척(5) 상에 기판을 로딩하거나 언로딩할 수 있다. 기판 리프트 핀(4)은 복수 개가 제공될 수 있다. 예를 들어, 3개의 기판 리프트 핀(4)이 제공될 수 있다. 복수 개의 기판 리프트 핀(4)은 서로 수평 방향으로 이격 배치될 수 있다. 그러나 이하에서 편의 상 기판 리프트 핀(4)은 단수로 기술하도록 한다.
링 리프트 핀(2)은 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 링 리프트 핀(2)은 정전 척(5)의 외측에 위치할 수 있다. 링 리프트 핀(2)은 외측 링(9)의 적어도 일부를 상하로 관통할 수 있다. 링 리프트 핀(2)은 링 리프트 핀 구동부(RPM)에 의해 상하로 이동 가능할 수 있다. 링 리프트 핀(2)은 상하로 이동하며, 포커스 링(FR)의 일부를 로딩하거나 언로딩할 수 있다. 링 리프트 핀(2)은 복수 개가 제공될 수 있다. 예를 들어, 3개의 링 리프트 핀(2)이 제공될 수 있다. 복수 개의 링 리프트 핀(2)은 서로 수평 방향으로 이격 배치될 수 있다. 그러나 이하에서 편의 상 링 리프트 핀(2)은 단수로 기술하도록 한다.
링 리프트 핀 구동부(RPM)는 링 리프트 핀(2)을 상하로 이동시킬 수 있다. 이를 위해 링 리프트 핀 구동부(RPM)는 전기 모터 및/또는 유압 모터 등의 액츄에이터를 포함할 수 있다.
기판 리프트 핀 구동부(WPM)는 기판 리프트 핀(4)을 상하로 이동시킬 수 있다. 이를 위해 기판 리프트 핀 구동부(WPM)는 전기 모터 및/또는 유압 모터 등의 액츄에이터를 포함할 수 있다.
제1 RF 파워 공급부(ED1)는 정전 척(5)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 RF 파워 공급부(ED1)는 정전 척(5)에 제1 RF 파워를 전달할 수 있다.
제2 RF 파워 공급부(ED2)는 외측 전극(8)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 RF 파워 공급부(ED2)는 외측 전극(8)에 제2 RF 파워를 전달할 수 있다. 제2 RF 파워는 제1 RF 파워와 구분될 수 있다.
도 2는 도 1의 X 영역을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 2를 참고하면, 정전 척(5)은 플라즈마 전극(51) 및 척(53)을 포함할 수 있다.
플라즈마 전극(51)은 척(53)을 지지할 수 있다. 플라즈마 전극(51)은 제1 RF 파워 공급부(ED1)에 연결될 수 있다. 플라즈마 전극(51)은 제1 RF 파워 공급부(ED1)로부터 제1 RF 파워를 전달받을 수 있다. 플라즈마 전극(51)은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 전극(51)은 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다. 기판 처리 장치(A, 도 1 참고)가 CCP 장치인 경우, 플라즈마 전극(51)은 하부 전극일 수 있다. 또한, 샤워 헤드(SH, 도 1 참고)가 상부 전극일 수 있다. 플라즈마 전극(51)은 전극 몸체(511) 및 플레토(513)를 포함할 수 있다. 전극 몸체(511)는 원통 형상을 가질 수 있다. 전극 몸체(511)는 포커스 링(FR)의 일부를 지지할수 있다. 플레토(513)는 전극 몸체(511) 상에 위치할 수 있다. 플레토(513)의 직경은 전극 몸체(511)의 직경보다 작을 수 있다. 따라서 전극 몸체(511)의 상면(511u)이 플레토(513)의 외측에서 노출될 수 있다.
척(53)은 플라즈마 전극(51) 상에 위치할 수 있다. 척(53)은 기판을 지지 및 고정할 수 있다. 척(53)의 상면에 기판의 지지를 위한 복수 개의 버(burl) 구조가 제공될 수 있다. 척(53)은 척 전극을 포함할 수 있다. 척 전극은 정전기력을 이용해 기판을 척(53) 상의 일정 위치에 고정할 수 있다.
포커스 링(FR)은 정전 척(5) 상에 위치할 수 있다. 보다 구체적으로, 포커스 링(FR)은 정전 척(5)의 상면(5u) 및 커플링 링(7)의 상면(7u) 상에 위치할 수 있다. 정전 척(5)의 상면(5u)이란, 전극 몸체(511)의 상면(511u)을 의미할 수 있다. 포커스 링(FR)은 복수 개의 부재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 포커스 링(FR)은 제1 링(1) 및 제2 링(3)을 포함할 수 있다.
제1 링(1)은 축(CA, 도 1 참고)을 기준으로 하는 회전체일 수 있다. 제1 링(1)은 전극 몸체(511) 및 커플링 링(7) 상에 위치할 수 있다. 제1 링(1)의 하면(1b)은 전극 몸체(511)의 상면(511u) 및 커플링 링(7)의 상면(7u) 상에 위치할 수 있다. 제1 링(1)의 하면(1b)은 전극 몸체(511)의 상면(511u) 및 커플링 링(7)의 상면(7u)의 각각으로부터 위로 이격될 수 있다. 이 경우 제1 링(1) 밑에 열전달 패드(6)가 위치할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 링(1)과 전극 몸체(511) 사이에 제1 열전달 패드(61)가 위치할 수 있다. 제1 열전달 패드(61)는 제1 링(1)의 하면(1b)과 전극 몸체(511)의 상면(511u)에 접할 수 있다. 제1 열전달 패드(61)는 제1 링(1)을 전극 몸체(511) 상에 고정할 수 있다. 즉, 제1 열전달 패드(61)는 일종의 접착제 기능을 가질 수 있다. 제1 링(1)과 커플링 링(7) 사이에 제2 열전달 패드(63)가 위치할 수 있다. 제2 열전달 패드(63)는 제1 링(1)의 하면(1b)과 커플링 링(7)의 상면(7u)에 접할 수 있다. 제2 열전달 패드(63)는 제1 링(1)을 커플링 링(7) 상에 고정할 수 있다. 즉, 제2 열전달 패드(63)는 일종의 접착제 기능을 가질 수 있다. 제1 열전달 패드(61)와 제2 열전달 패드(63)는 서로 수평 방향으로 이격될 수 있다. 혹은 도 2에 도시된 것과는 달리, 제1 열전달 패드(61)와 제2 열전달 패드(63)는 서로 연결될 수도 있다. 열전달 패드(6)은 실리콘(Si) 기반의 물질을 포함할 수 있다. 열전달 패드(6)는 CNT 및/또는 알루미늄(Al) 등의 필러를 포함할 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 열전달 패드(6)는 제공되지 아니할 수도 있다. 이 경우 제1 링(1)의 하면(1b)은 전극 몸체(511)의 상면(511u) 및 커플링 링(7)의 상면(7u)의 각각에 접할 수 있다. 제1 링(1)은 제1 링 몸체(11) 및 돌출 부재(13)를 포함할 수 있다. 돌출 부재(13)는 제1 링 몸체(11)로부터 외측으로 연장되어 돌출된 구성일 수 있다. 돌출 부재(13)의 상면의 레벨은, 제1 링 몸체(11)의 상면의 레벨보다 낮을 수 있다. 제1 링 몸체(11) 및 돌출 부재(13)에 대한 상세한 내용은 도 3 내지 도 7을 참고하여 후술하도록 한다.
제2 링(3)은 제1 링(1)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제2 링(3)은 제1 링(1) 상에 위치할 수 있다. 혹은, 제2 링(3)은 제1 링(1)의 외측에 연결될 수 있다. 제2 링(3)은 제1 링(1)에 접할 수 있다. 예를 들어, 제2 링(3)은 제1 링(1)에 선 접촉(line contact)할 수 있다. 제1 링(1)과 제2 링(3) 간의 접촉 선은, 평면적 관점에서 원일 수 있다. 예를 들어, 제2 링(3)은 제1 링 몸체(11)에 원형으로 선 접촉을 할 수 있다. 제2 링(3)의 일부는 돌출 부재(13) 상에 위치할 수 있다. 제2 링(3)은 돌출 부재(13)에 접하지 아니할 수 있다. 예를 들어, 제2 링(3)은 돌출 부재(13)로부터 위로 이격될 수 있다. 이에 대한 상세한 내용은 후술하도록 한다. 제2 링(3)의 다른 일부는 외측 링(9) 상에 위치할 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 링(3)의 다른 일부는 쿼츠 링(91) 상에 위치할 수 있다. 제2 링(3)은 쿼츠 링(91)으로부터 위로 이격될 수 있다. 예를 들어, 제2 링(3)의 하면(3b)은 쿼츠 링(91)의 상면(91u)으로부터 위로 제1 거리(d1)만큼 이격될 수 있다. 제1 거리(d1)는 약 0.1mm 내지 약 0.5mm일 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 거리(d1)는 약 0.3mm일 수 있다. 이 경우 제2 링(3)은 제1 링 몸체(11)에 선 접촉 하는 것 외에, 다른 구성과는 접하지 아니할 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 제2 링(3)의 하면(3b)은 쿼츠 링(91)의 상면(91u)과 접할 수도 있다. 제1 링(1) 및 제2 링(3)에 대한 상세한 내용은 도 3 내지 도 7을 참고하여 후술하도록 한다.
링 리프트 핀(2)은 제2 링(3) 밑에 위치할 수 있다. 링 리프트 핀(2)은 외측 전극(8)의 외측에 위치할 수 있다. 즉, 링 리프트 핀(2)은 평면적 관점에서 외측 전극(8)과 중첩되지 아니할 수 있다. 링 리프트 핀(2)은 제1 링(1)의 외측에 위치할 수 있다. 즉, 링 리프트 핀(2)은 평면적 관점에서 제1 링(1)과 중첩되지 아니할 수 있다. 링 리프트 핀(2)은 그라운드 링(93)을 상하로 관통할 수 있다. 링 리프트 핀(2)은 커플링 링(7)을 상하로 관통할 수 있다. 이를 위해 커플링 링(7)에 상하로 연장되는 핀 삽입공(미부호)이 제공될 수 있다. 링 리프트 핀(2)은 핀 삽입공에 삽입될 수 있다. 또한, 링 리프트 핀(2)은 쿼츠 링(91)을 상하로 관통할 수 있다. 이를 위해 쿼츠 링(91)에 상하로 연장되는 제2 핀 삽입공(미부호)이 제공될 수 있다. 링 리프트 핀(2)은 제2 핀 삽입공에 삽입될 수 있다. 링 리프트 핀(2)은 쿼츠 링(91)의 상면(91u)에 의해 노출될 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 링 리프트 핀(2)은 제1 링(1)과 평면적 관점에서 중첩될 수도 있다. 이 경우 링 리프트 핀(2)은 제1 링(1)을 상하로 관통할 수 있다. 이에 대한 상세한 내용은 도 27을 참고하여 후술하도록 한다.
제1 링(1)의 외경을 제1 외경(R1)이라 칭할 수 있다. 외측 전극(8)의 외경을 제2 외경(R2)이라 칭할 수 있다. 제2 링(3)의 외경을 제3 외경(R3)이라 칭할 수 있다. 제2 외경(R2)은 제1 외경(R1)보다 클 수 있다. 따라서 외측 전극(8)은 평면적 관점에서 제1 링(1)의 외측으로 돌출될 수 있다. 또한, 제2 외경(R2)은 제3 외경(R3)보다 작을 수 있다. 따라서 외측 전극(8)은 평면적 관점에서 제2 링(3)의 외측으로 돌출되지 아니할 수 있다.
커플링 링(7)은 제1 링(1) 밑에 위치할 수 있다. 커플링 링(7)의 적어도 일부는 제1 링(1)의 외측으로 돌출될 수 있다. 따라서 커플링 링(7)의 적어도 일부는 돌출 부재(13)의 외측으로 돌출된 제2 링(3)의 밑에 위치할 수 있다. 커플링 링(7)의 외경은 제3 외경(R3)과 실질적으로 동일 또는 유사할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 포커스 링을 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 포커스 링을 나타낸 분해 사시도이며, 도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 포커스 링을 나타낸 분해 단면도이고, 도 6A는 본 발명의 실시 예들에 따른 포커스 링을 나타낸 단면도이며, 도 6B는 도 6A의 Y 영역을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 5를 기준으로 도 3 및 도 4를 참고하면, 제1 링(1)의 내측면(1i)은 축(CA, 도 3 참고)을 향할 수 있다. 제1 링(1)의 내측면(1i)은 축(CA)이 지나는 공간을 정의할 수 있다.
제1 링 몸체(11)의 두께는 제1 두께(t1)라 칭할 수 있다. 제1 두께(t1)는 제1 링 몸체(11)의 상면(11u)과 제1 링 몸체(11)의 하면(11b) 간의 수직 거리를 의미할 수 있다. 제1 두께(t1)는 약 4.5mm 내지 약 8.5mm일 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 두께(t1)는 약 6.5mm일 수 있다. 제1 링 몸체(11)의 상면(11u) 일부는 아래로 함입될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 링 몸체(11)의 상면(11u) 중 내측의 일부가 아래로 함입되어 함입면(11r)을 형성할 수 있다. 함입면(11r)에 의해 제1 링 몸체(11)의 내측에 리세스가 형성될 수 있다.
돌출 부재(13)의 하면(13b)은 제1 링 몸체(11)의 하면(11b)과 실질적으로 동일 평면 상에 위치할 수 있다. 돌출 부재(13)의 외측면(13e)은, 제1 링(1)의 내측면(1i)의 반대쪽에 위치할 수 있다. 돌출 부재(13)의 상면(13u)의 레벨은, 제1 링 몸체(11)의 상면(11u)의 레벨보다 낮을 수 있다. 또한, 돌출 부재(13)의 상면(13u)은, 제1 링 몸체(11)의 외측면(11e)보다 아래에 위치할 수 있다. 실시 예들에서, 돌출 부재(13)는 생략될 수도 있다. 제1 링 몸체(11)의 외측면(11e)은 제1 링(1)의 외측면(1e)이라 볼 수 있다. 이하에서, 제1 링 몸체(11)의 외측면(11e)은 제1 링(1)의 외측면(1e)이라 칭할 수도 있다.
제2 링(3)의 두께는 제2 두께(t2)라 칭할 수 있다. 제2 두께(t2)는 제2 링(3)의 상면(3u)과 제2 링(3)의 하면(3b) 사이의 수직 거리를 의미할 수 있다. 제2 두께(t2)는 약 1mm 내지 약 3mm일 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 두께(t2)는 약 2mm일 수 있다. 제2 링(3)의 내측면(3i)은 제1 방향(D1)에 평행하지 않을 수 있다. 제2 링(3)의 외측면(3e)은, 제2 링(3)의 내측면(3i)의 반대쪽에 위치할 수 있다.
도 6A를 기준으로 도 3 및 도 4를 참고하면, 제2 링(3)은 제1 링(1) 상에 안착될 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 링(3)은 돌출 부재(13) 상에 배치될 수 있다. 그러나 제2 링(3)은 돌출 부재(13)와 접하지 아니할 수 있다.
제1 링(1)의 상면(1u)의 너비는 제1 너비(w1)라 칭할 수 있다. 제1 링(1)의 하면(1b)의 너비는 제2 너비(w2)라 칭할 수 있다. 제2 너비(w2)는 제1 너비(w1)보다 클 수 있다.
도 6B를 기준으로 도 3 및 도 4를 참고하면, 제1 링(1)의 외측면(1e)은 제1 방향(D1)에 평행하지 아니할 수 있다. 즉, 제1 링(1)의 외측면(1e)과 제1 방향(D1) 간의 각도인 제1 각도(n1)는 0˚가 아닐 수 있다. 제1 링(1)의 외측면(1e)은 축(CA, 도 3 참고)을 중심으로 하는 원뿔의 측면의 일부일 수 있다. 제1 링(1)의 외측면(1e)과 제1 방향(D1) 간의 각도란, 제1 방향(D1)에 평행하게 자른 단면 상에 위치하는 제1 링(1)의 외측면(1e)이 제1 방향(D1)과 이루는 각도를 의미할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 각도(n1)는 축(CA, 도 3 참고)을 지나는 단면 상에 위치하는 제1 링(1)의 외측면(1e)이 제1 방향(D1)과 이루는 각도 중 예각을 의미할 수 있다. 즉, 제1 각도(n1)는 제1 링(1)의 외측면(1e)의 모선(generating line)과 제1 방향(D1) 간의 예각을 의미할 수 있다. 제1 링(1)의 외측면(1e)은 외측으로 갈수록 낮아질 수 있다. 제1 링(1)의 외측면(1e)은 제1 링 몸체(11)의 상면(11u)과 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 것과 같이 제1 링(1)의 외측면(1e)과 제1 링 몸체(11)의 상면(11u)은 단면도 상에서 각이 지도록 만날 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 도 7에 도시된 것과는 달리 제1 링(1)의 외측면(1e)과 제1 링 몸체(11)의 상면(11u)이 만나는 부분은 단면도 상에서 각이 지지 않고 곡선으로 이루어질 수도 있다. 제1 링(1)의 외측면(1e)은 돌출 부재(13)의 상면(13u)과 연결될 수 있다.
제2 링(3)의 내측면(3i)은 제1 방향(D1)에 평행하지 아니할 수 있다. 즉, 제2 링(3)의 내측면(3i)과 제1 방향(D1) 간의 각도인 제2 각도(n2)는 0˚가 아닐 수 있다. 제2 링(3)의 내측면(3i)은 축(CA, 도 3 참고)을 중심으로 하는 원뿔의 측면의 일부일 수 있다. 제2 링(3)의 내측면(3i)과 제1 방향(D1) 간의 각도란, 제1 방향(D1)에 평행하게 자른 단면 상에 위치하는 제2 링(3)의 내측면(3i)이 제1 방향(D1)과 이루는 각도를 의미할 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 각도(n2)는 축(CA, 도 3 참고)을 지나는 단면 상에 위치하는 제2 링(3)의 내측면(3i)이 제1 방향(D1)과 이루는 각도 중 예각을 의미할 수 있다. 즉, 제2 각도(n2)는 제2 링(3)의 내측면(3i)의 모선(generating line)과 제1 방향(D1) 간의 예각을 의미할 수 있다. 제2 링(3)의 내측면(3i)은 외측으로 갈수록 낮아질 수 있다. 제2 링(3)의 내측면(3i)은 제2 링(3)의 상면(3u)과 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 것과 같이 제2 링(3)의 내측면(3i)과 제2 링(3)의 상면(3u)은 연결면(3x)을 매개로 연결될 수 있다. 연결면(3x)은 제2 링(3)의 내측면(3i)과 제2 링(3)의 상면(3u)을 연결하는 곡면일 수 있다. 연결면(3x)은 제1 방향(D1)에 평행한 단면도 상에서 곡선으로 나타날 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 도 7에 도시된 것과는 달리 제2 링(3)의 내측면(3i)과 제2 링(3)의 상면(3u)은 직접 연결될 수도 있다. 제2 링(3)의 내측면(3i)은 제2 링(3)의 하면(3b)과 연결될 수 있다.
제2 링(3)의 내측면(3i)의 일부가 제1 링(1)의 외측면(1e)의 일부에 접촉할 수 있다. 제1 각도(n1)와 제2 각도(n2)가 다른 경우, 제1 링(1)의 외측면(1e)과 제2 링(3)의 내측면(3i)은 선 접촉할 수 있다. 제1 링(1)의 외측면(1e)이 제2 링(3)의 내측면(3i)보다 가파른 경우, 제1 링(1)의 외측면(1e)과 제2 링(3)의 내측면(3i) 간의 접선(CL)의 아래에 공간이 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 각도(n1)가 제2 각도(n2)보다 작은 경우, 접선(CL)의 아래에서 제2 링(3)의 내측면(3i)이 제1 링(1)의 외측면(1e)으로부터 위로 이격될 수 있다. 접선(CL)의 아래에서 제2 링(3)의 내측면(3i)과 제1 링(1)의 외측면(1e) 사이에 형성된 공간을 경사 갭(IG)이라 칭할 수 있다.
제2 링(3)은 돌출 부재(13)에 접하지 아니할 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 링(3)의 하면(3b)은 돌출 부재(13)의 상면(13u)으로부터 위로 이격되어, 제2 링(3)의 하면(3b)은 돌출 부재(13)의 상면(13u)과 접하지 아니할 수 있다. 따라서 제2 링(3)의 하면(3b)과 돌출 부재(13)의 상면(13u) 상에 갭(G)이 형성될 수 있다. 제2 링(3)의 하면(3b)과 돌출 부재(13)의 상면(13u) 사이의 이격 거리는 제2 거리(d2)라 칭할 수 있다. 즉, 갭(G)의 높이가 제2 거리(d2)일 수 있다. 제2 거리(d2)는 약 0.05mm 내지 약 0.2mm일 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 거리(d2)는 약 0.1mm일 수 있다. 실시 예들에서, 갭(G)은 경사 갭(IG)과 연결될 수 있다. 즉, 경사 갭(IG)의 아래에 갭(G)에 연결될 수 있다.
이상에서 제1 링(1)의 외측면(1e)과 제2 링(3)의 내측면(3i)의 각각이 축(CA, 도 3 참고)을 지나는 평면을 따라 자른 단면 상에서 직선인 것으로 도시하였으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 링(1)의 외측면(1e)은 도 7의 단면도 상에서 곡선일 수 있다. 이 경우 제1 각도(n1)는 도 7의 단면도 상에서 점으로 표시된 접선(CL)과, 제1 링(1)의 외측면(1e)과 돌출 부재(13)의 상면(13u)이 만나는 점 사이를 연결한 가상의 선분이 제1 방향(D1)과 이루는 예각을 의미할 수 있다. 또한, 제2 링(3)의 내측면(3i)은 도 7의 단면도 상에서 곡선일 수 있다. 이 경우 제2 각도(n2)는 도 7의 단면도 상에서 점으로 표시된 접선(CL)과, 제2 링(3)의 내측면(3i)이 제2 링(3)의 하면(3b)과 만나는 점 사이를 연결한 가상의 선분이 제1 방향(D1)과 이루는 예각을 의미할 수 있다.
또한, 축(CA, 도 3 참고)을 지나는 평면을 따라 자른 단면 상에서 제2 링(3)의 내측면(3i)이 제2 링(3)의 하면(3b)과 연속적으로 연결될 수도 있다. 즉, 도 7에 도시된 것과는 달리 제2 링(3)의 내측면(3i)과 제2 링(3)의 하면(3b)이 각이 지지 않고 곡선으로 연결될 수도 있다. 이 경우 제2 링(3)의 내측면(3i)과 제2 링(3)의 하면(3b)의 구분이 없을 수도 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예들에 따른 포커스 링에 리프트 핀들을 중첩하여 나타낸 평면도이다.
도 7을 참고하면, 기판 리프트 핀(4)은 3개가 제공될 수 있다. 3개의 기판 리프트 핀(4)은 평면적 관점에서 삼각형의 세 꼭지점을 형성할 수 있다. 또한, 링 리프트 핀(2)은 3개가 제공될 수 있다. 3개의 링 리프트 핀(2)은 평면적 관점에서 삼각형의 세 꼭지점을 형성할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예들에 따른 기판 처리 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8을 참고하면, 기판 처리 방법(S)이 제공될 수 있다. 기판 처리 방법(S)은 도 1 내지 도 7을 참고하여 설명한 기판 처리 장치(A, 도 1 참고)를 이용해 기판을 처리하는 방법을 의미할 수 있다. 기판 처리 방법(S)은 정전 척 상에 기판을 배치하는 것(S1), 공정 챔버 내에 공정 가스를 공급하는 것(S2), 플라즈마 전극에 제1 RF 파워를 인가하는 것(S3), 외측 전극에 제2 RF 파워를 인가하는 것(S4), 정전 척으로부터 기판을 제거하는 것(S5), 및 제2 링을 교체하는 것(S6)을 포함할 수 있다.
제2 링을 교체하는 것(S6)은 제2 링을 제1 링으로부터 들어올리는 것(S61) 및 새로운 제2 링을 제1 링 상에 배치하는 것(S62)을 포함할 수 있다.
이하에서, 도 9 내지 도 16을 참고하여 도 8의 기판 처리 방법(S)을 상세히 설명하도록 한다.
도 9 내지 도 16은 도 8의 순서도에 따른 기판 처리 방법을 순차적으로 나타낸 단면도들이다.
도 9 및 도 8을 참고하면, 정전 척 상에 기판을 배치하는 것(S1)은 기판 리프트 핀 구동부(WPM)에 의해 상승한 기판 리프트 핀(4) 상에 기판(W)을 배치하는 것을 포함할 수 있다. 기판(W)은 실리콘(Si) 웨이퍼 등을 의미할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 기판(W)은 로봇 암(미도시) 등에 의해 공정 챔버(CH) 내로 들어올 수 있다. 로봇 암은 기판 리프트 핀(4) 상에 기판(W)을 올려놓을 수 있다.
도 10 및 도 11을 참고하면, 리프트 핀 구동부(WPM)에 의해 기판 리프트 핀(4)이 하강할 수 있다. 기판(W)은 정전 척(5) 상에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 기판(W)은 척(53)의 상면 상에 안착될 수 있다. 척(53)은 척 전극이 제공하는 정전기력을 이용해 기판(W)을 일정 위치에 고정할 수 있다.
도 12 및 도 8을 참고하면, 공정 챔버 내에 공정 가스를 공급하는 것(S2)은 가스 공급부(GS)가 공정 챔버(CH) 내에 공정 가스(PG)를 공급하는 것을 포함할 수 있다. 공정 가스(PG)는 가스 유입구(Ih), 분배 공간(Dh) 및 분배구(GH)를 거쳐 기판(W) 상으로 이동할 수 있다.
도 13, 도 14 및 도 8을 참고하면, 플라즈마 전극에 제1 RF 파워를 인가하는 것(S3)은 제1 RF 파워 공급부(ED1)가 플라즈마 전극(51)에 제1 RF 파워를 전달하는 것을 포함할 수 있다. 제1 RF 파워가 인가된 플라즈마 전극(51)은 기판(W) 상의 공간에 전기장을 형성할 수 있다. 공정 가스가 채워진 공간에 전기장이 형성되어, 공정 가스가 플라즈마(PL)가 될 수 있다. 플라즈마(PL)에 의해 기판(W)에 대한 처리 공정이 진행될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마(PL)에 의해 기판(W)의 상면이 식각될 수 있다.
외측 전극에 제2 RF 파워를 인가하는 것(S4)은 제2 RF 파워 공급부(ED2)가 외측 전극(8)에 제2 RF 파워를 전달하는 것을 포함할 수 있다. 제2 RF 파워는 제1 RF 파워와 구분될 수 있다. 예를 들어, 제1 RF 파워가 약 60MHz이고, 제2 RF 파워는 약 400kHz일 수 있다. 외측 전극(8)에 인가된 제2 RF 파워에 의해, 외측 전극(8) 상의 공간에 전기장이 형성될 수 있다. 이에 의해 외측 전극(8) 상의 공간에 있는 플라즈마의 거동이 제어될 수 있다.
도 15 및 도 8을 참고하면, 정전 척으로부터 기판을 제거하는 것(S5)은 처리 공정이 끝난 기판이 정전 척(5)으로부터 제거되어, 공정 챔버의 외부로 이송되는 것을 포함할 수 있다. 이 과정에서 기판 리프트 핀(4, 도 19 참고)이 상승하여 기판을 정전 척(5)으로부터 들어올릴 수 있다. 기판은 로봇 암 등에 의해 공정 챔버의 외부로 이송될 수 있다.
도 16 및 도 8을 참고하면, 제2 링을 제1 링으로부터 들어올리는 것(S61)은 제2 링(3)이 상승하여 제1 링(1)으로부터 분리되는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 링 리프트 핀(2)이 상승하여 제2 링(3)이 제1 링(1)으로부터 들어올려질 수 있다. 제2 링(3)이 제1 링(1) 상에 선 접촉 형태로 안착되어 있으므로, 링 리프트 핀(2)을 이용해 용이하게 제2 링(3)을 제1 링(1)으로부터 분리할 수 있다. 제1 링(1)으로부터 분리된 제2 링(3)은 로봇 암 등에 의해 공정 챔버의 외부로 이송될 수 있다.
새로운 제2 링을 제1 링 상에 배치하는 것(S62)은 링 리프트 핀(2) 상에 새로운 제2 링을 배치하는 것을 포함할 수 있다. 새로운 제2 링은 링 리프트 핀(2)의 하강에 의해, 제1 링(1) 상에 배치될 수 있다. 이후 정전 척 상에 기판을 배치하는 것(S1)부터 시작해서 유사한 과정이 다시 수행될 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 포커스 링, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 의하면, 포커스 링을 2개 이상으로 나누어, 그 일부만 교체할 수 있다. 예를 들어, 외측에 위치한 제2 링만을 제1 링으로부터 분리하여 교체할 수 있다. 직경이 다른 여러 개의 제2 링을 사용해가며, 최적의 직경을 가진 제2 링을 선별할 수 있다. 이에 따라 제2 링 상의 플라즈마의 밀도 분포를 효과적으로 제어할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 포커스 링, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 의하면, 플라즈마 전극과는 구분되는 별도의 외측 전극을 사용하여 에지 영역 상의 플라즈마를 독립적으로 제어할 수 있다. 즉, 플라즈마 전극에 가하는 RF 파워와는 구분되는 별도의 RF 파워를 외측 전극에 가하여, 플라즈마 전극에 미치는 영향을 줄이며 외측 전극 상에 전기장을 형성할 수 있다. 이에 따라 에지 영역 상의 플라즈마만을 독립적으로 제어할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 포커스 링, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 의하면, 링 리프트 핀을 사용해 제2 링만을 신속하고 간편하게 교체할 수 있다. 즉, 장비를 해체할 필요 없이, 링 리프트 핀과 로봇 암만을 이용해 제2 링을 공정과 공정 사이에 신속하게 교체할 수 있다. 이에 따라 공정 시간을 단축하고 수율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 포커스 링, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 의하면, 제1 링이 플라즈마에 노출되는 면적을 줄일 수 있다. 따라서 고온의 유체로부터 제1 링으로 전달되는 열을 줄일 수 있다. 또한, 제1 링이 정전 척 및/또는 커플링 링 상에 연결되므로, 제1 링의 열이 하부로 원활히 배출될 수 있다. 이때 제1 링의 하면의 너비가 제1 링의 상면의 너비보다 크면, 열 방출 면적이 열 흡수 면적보다 클 수 있다. 따라서 제1 링은 효과적으로 냉각될 수 있다. 제1 링이 열전달 패드를 통해 정전 척 및/또는 커플링 링 상에 접촉되는 경우, 계면 간의 접촉 면적이 증가하여 효율적인 열 방출이 가능할 수 있다. 따라서 제1 링의 온도가 비교적 낮게 유지될 수 있다. 제1 링의 온도가 상대적으로 낮으므로, 폴리머 등의 입자가 제1 링 쪽으로 편향될 수 있다. 따라서 공정 중에 폴리머 등의 입자가 기판 상에 달라붙는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 기판에 대한 식각 수율이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 포커스 링, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 의하면, 제2 링이 제1 링의 일부를 덮을 수 있다. 따라서 제1 링에 전달되던 열의 일부가 제2 링으로 흡수될 수 있다. 제2 링과 제1 링의 접촉 면적은 비교적 작을 수 있다. 제2 링이 제1 링과 선 접촉을 할 경우, 제2 링으로 흡수된 열이 제1 링으로 전달되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제2 링의 하면이 돌출 부재의 상면으로부터 이격되어 있으므로, 제2 링으로 흡수된 열이 제1 링으로 전달되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 제1 링의 온도가 일정 수준 이상으로 상승하는 것을 막을 수 있다. 온도가 상승한 제2 링은 링 리프트 핀 등에 의해 용이하게 교체될 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 포커스 링, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 의하면, 제2 링이 선 접촉 방식에 의해 제1 링 상에 안착될 수 있다. 또한, 제2 링이 쿼츠 링으로부터 위로 이격되어 있으므로, 제2 링과 제1 링의 정렬이 간단하고 정확할 수 있다. 즉, 신속하고 정밀하게 제1 링과 제2 링을 조립할 수 있다.
도 17 내지 도 27의 각각은 본 발명의 실시 예들에 따른 기판 처리 장치의 일부를 나타낸 단면도들이다.
이하에서, 도 1 내지 도 16을 참고하여 설명한 것과 실질적으로 동일 또는 유사한 내용에 대한 것은 편의 상 그 설명을 생략할 수 있다.
도 17을 참고하면, 포커스 링(FRa)은 제1 링(1a) 및 제2 링(3a)을 포함할 수 있다. 제1 링(1a)은 제1 링 몸체(11a) 및 돌출 부재(13a)를 포함할 수 있다. 제2 링(3a)의 내측면(3ia)은, 제1 링(1a)의 외측면(1ea)보다 가파를 수 있다. 즉, 제1 각도(n1a)가 제2 각도(n2a)보다 클 수 있다. 접선(CLa)의 위에서 제2 링(3a)의 내측면(3ia)이 제1 링(1a)의 외측면(1ea)으로부터 위로 이격되어, 그 사이에 경사 갭(IGa)이 형성될 수 있다. 경사 갭(IGa)은 갭(Ga)과 연결되지 아니할 수 있다.
도 18을 참고하면, 포커스 링(FRc)은 제1 링(1c) 및 제2 링(3c)을 포함할 수 있다. 제1 링(1c)은 돌출 부재를 포함하지 아니할 수 있다. 제1 링(1c)의 외측면(1ec)과 제2 링(3c)의 내측면(3ic)은 선 접촉할 수 있다. 경사 갭(IGc)은 커플링 링(7)의 상면에 노출될 수 있다. 제2 링(3c)의 하면(3bc)은 커플링 링(7)의 상면과 마주할 수 있다. 제2 링(3c)의 하면(3bc)은 커플링 링(7)의 상면으로부터 위로 이격될 수 있다.
도 19를 참고하면, 포커스 링(FRd)은 제1 링(1d) 및 제2 링(3d)을 포함할 수 있다. 제1 링(1d)은 제1 링 몸체(11d)와 돌출 부재(13d)를 포함할 수 있다. 제1 링(1d)의 외측면(1ed)은 제1 방향(D1)에 실질적으로 평행할 수 있다. 제1 링(1d)의 외측면(1ed)은 제2 링(3d)의 내측면(3id)과 선 접촉할 수 있다. 접선(IGd)의 아래에서, 제2 링(3d)의 내측면(3id)은 제1 링(1d)의 외측면(1ed)으로부터 위로 이격되어 경사 갭(IGd)이 형성될 수 있다. 경사 갭(IGd)은 갭(Gd)과 연결될 수 있다.
도 20을 참고하면, 포커스 링(FRf)은 제1 링(1f) 및 제2 링(3f)을 포함할 수 있다. 제1 링(1f)은 제1 링 몸체(11f) 및 돌출 부재(13f)를 포함할 수 있다. 제2 링(3f)의 내측면(3if)은 제1 방향(D1)에 실질적으로 평행할 수 있다. 제1 링(1f)의 외측면(1ef)과 제2 링(3f)의 내측면(3if)은 면 접촉을 할 수 있다. 제2 링(3f)의 내측면(3if) 아래에 경사 갭(IGf)이 제공될 수 있다. 제2 링(3f)은 그 하면 상에 결합되는 지지 부재(미부호)를 포함할 수 있다. 지지 부재에 의해 제2 링(3f)은 돌출 부재(13f) 및/또는 쿼츠 링(91) 상에서 지지될 수 있다.
도 21을 참고하면, 포커스 링(FRg)은 제1 링(1g) 및 제2 링(3g)을 포함할 수 있다. 제1 링(1g)의 외측면(1eg)은, 외측으로 갈수록 높아질 수 있다. 제2 링(3g)의 내측면(3ig)은 제1 링(1g)의 외측면(1eg)과 선 접촉할 수 있다. 제2 링(3g)의 내측면(3ig)과 제1 링(1g)의 외측면(1eg) 사이에 경사 갭(IGg)이 제공될 수 있다. 제2 링(3g)의 상면의 레벨은, 제1 링(1g)의 상면의 레벨보다 높을 수 있다.
도 22를 참고하면, 포커스 링(FRh)은 제1 링(1h) 및 제2 링(3h)을 포함할 수 있다. 제2 링(3h)의 내측면(3ih)은 단차 구조를 가질 수 있다. 제1 링(1h)의 외측면(1eh)과 제2 링(3h)의 내측면(3ih) 사이에 경사 갭(IGh)이 제공될 수 있다.
도 23을 참고하면, 포커스 링(FRk)은 제1 링(1k) 및 제2 링(3k)을 포함할 수 있다. 제1 링(1k)은 제1 링 몸체(11k) 및 돌출 부재(13k)를 포함할 수 있다. 제2 링(3k)의 상면(3uk)의 레벨은, 제1 링 몸체(11k)의 상면(11uk)의 레벨보다 낮을 수 있다.
도 24를 참고하면, 포커스 링(FRm)은 제1 링(1m) 및 제2 링(3m)을 포함할 수 있다. 제1 링(1m)은 제1 링 몸체(11m) 및 돌출 부재(13m)를 포함할 수 있다. 외측 링(9)은 쿼츠 링(91m) 및 그라운드 링(93)을 포함할 수 있다. 쿼츠 링(91m)이 제공하는 안착 리세스(91hm)는, 제2 링(3m)보다 클 수 있다. 따라서 쿼츠 링(91m) 상에 다양한 크기의 제2 링(3m)을 배치할 수 있다.
도 25를 참고하면, 포커스 링(FRn)은 제1 링(1n) 및 제2 링(3n)을 포함할 수 있다. 제1 링(1n)은 제1 링 몸체(11n) 및 돌출 부재(13n)를 포함할 수 있다. 제1 링(1n)의 외측면(1en)과 제2 링(3n)의 내측면(3in)은 선 접촉할 수 있다. 제2 링(3n)의 내측면(3in)은, 제2 링(3n)의 상면(3un)과 직접 연결될 수 있다. 축(CA, 도 3 참고)을 포함하는 평면으로 자른 단면도 상에서, 제2 링(3n)의 내측면(3in)은 직선일 수 있다. 제1 링(1n)의 상면(1un)의 레벨과, 제2 링(3n)의 상면(3un)의 레벨은 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 제2 링(3n)의 상면(3un)은 제1 링(1n)의 상면(1un)에 연결될 수 있다.
도 26을 참고하면, 제2 링(3s, 3t)과 쿼츠 링(91s, 91t)이 일체로 제공될 수 있다. 따라서 제2 링(3s, 3t)의 교체 시, 쿼츠 링(91s, 91t)도 함께 교체할 수 있다. 제2 링과 함께 쿼츠 링을 교체하여 다른 직경의 제2 링을 사용할 수 있다.
도 27을 참고하면, 포커스 링(FRp)은 제1 링(1p) 및 제2 링(3p)을 포함할 수 있다. 제1 링(1p)은 제1 링 몸체(11p) 및 돌출 부재(13p)를 포함할 수 있다. 링 리프트 핀(2p)은 제1 링(1p)을 상하로 관통할 수 있다. 보다 구체적으로, 링 리프트 핀(2p)은 커플링 링(7), 외측 전극(8), 제2 열전달 패드(63) 및 돌출 부재(13p)를 상하로 관통할 수 있다. 이를 위해 돌출 부재(13p)는 핀 관통 삽입공(미부호)을 제공할 수 있다. 링 리프트 핀(2p)은 돌출 부재(13p)의 상면에 노출될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 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.
A: 기판 처리 장치
CH: 공정 챔버
Ch: 공정 공간
GS: 가스 공급부
ED1: 제1 RF 파워 공급부
ED2: 제2 RF 파워 공급부
RPM: 링 리프트 핀 구동부
WPM: 기판 리프트 핀 구동부
CR: 한정 링
SH: 샤워 헤드
ST: 스테이지
FR: 포커스 링
CA: 축
1: 제1 링
11: 제1 링 몸체
1e: 외측면
13: 돌출 부재
3: 제2 링
3i: 내측면
G: 갭
IG: 경사 갭
5: 정전 척
7: 커플링 링
9: 외측 링
2: 링 리프트 핀
4: 기판 리프트 핀
6: 열전달 패드
8: 외측 전극

Claims (20)

  1. 제1 방향으로 연장되는 축을 갖는 제1 링; 및
    제2 링; 을 포함하며,
    상기 제2 링의 내측면의 일부는, 상기 제1 링의 외측면의 일부에 접촉하되,
    상기 외측면이 상기 제1 방향과 이루는 제1 각도는, 상기 내측면이 상기 제1 방향과 이루는 제2 각도와 다른 포커스 링.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 각도는 상기 제2 각도보다 작고,
    상기 내측면과 상기 외측면이 접촉하는 접선(contact line)의 아래에서, 상기 내측면은 상기 외측면으로부터 위로 이격되어 상기 내측면과 상기 외측면 사이에 경사 갭(incline gap)이 형성되는 포커스 링.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 링은 상기 외측면의 아래에서 외측으로 더 연장되는 돌출 부재를 포함하되,
    상기 돌출 부재의 상면의 레벨은 상기 외측면의 레벨보다 낮고,
    상기 제2 링의 적어도 일부는 상기 돌출 부재 상에 위치하는 포커스 링.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2 링의 하면은 상기 돌출 부재의 상기 상면으로부터 위로 이격되어, 상기 제2 링과 상기 돌출 부재 사이에 갭이 형성되는 포커스 링.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2 링의 수평 방향으로의 길이는 상기 돌출 부재의 수평 방향으로의 길이보다 커, 상기 제2 링의 일부는 상기 돌출 부재의 외측으로 더 돌출되는 포커스 링.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2 링의 상면은, 상기 제1 링 중 상기 돌출 부재의 내측에 위치한 부분인 제1 링 몸체의 상면과 동일 평면 상에 위치하는 포커스 링.
  7. 정전 척;
    상기 정전 척 상의 포커스 링; 및
    상기 포커스 링을 둘러싸는 외측 링(outer ring); 을 포함하며,
    상기 포커스 링은:
    제1 링; 및
    제2 링; 을 포함하되,
    상기 제1 링은:
    제1 링 몸체; 및
    상기 제1 링 몸체로부터 외측으로 연장되는 돌출 부재; 를 포함하고,
    상기 돌출 부재의 상면의 레벨은 상기 제1 링 몸체의 상면의 레벨보다 낮으며,
    상기 제2 링의 일부는 상기 돌출 부재 상에 위치하고, 상기 제2 링의 다른 일부는 상기 외측 링 상에 위치하되,
    상기 제2 링의 하면은 상기 돌출 부재의 상기 상면에 접하지 않도록 상기 돌출 부재의 상기 상면으로부터 위로 이격되어, 상기 제2 링과 상기 돌출 부재 사이에 갭(gap)이 형성되는 기판 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 링 몸체는 외측으로 갈수록 낮아지는 외측면을 포함하고,
    상기 제2 링은 외측으로 갈수록 낮아지는 내측면을 포함하며,
    상기 외측면의 레벨은 상기 돌출 부재의 상기 상면의 레벨보다 높되,
    상기 내측면 일부는 상기 외측면의 일부에 접촉하고,
    상기 외측면의 경사는 상기 내측면의 경사보다 가파른 기판 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 내측면과 상기 외측면이 접촉하는 접선의 아래에서, 상기 내측면은 상기 외측면으로부터 위로 이격되어 상기 내측면과 상기 외측면 사이에 경사 갭이 형성되되,
    상기 경사 갭은 상기 갭과 연결되는 기판 처리 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 갭의 높이는 0.05mm 내지 0.2mm인 기판 처리 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 링 몸체와 상기 정전 척 사이에서 상기 제1 링 몸체의 하면과 상기 정전 척의 상면에 접하는 제1 열전달 패드를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 포커스 링 아래에 위치하며 상기 정전 척을 둘러싸는 커플링 링을 더 포함하되,
    상기 커플링 링 내에 외측 전극에 제공되는 기판 처리 장치.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 링 몸체의 두께는 4.5mm 내지 8.5mm이고,
    상기 제2 링의 두께는 1mm 내지 3mm인 기판 처리 장치.
  14. 정전 척;
    상기 정전 척 상의 포커스 링; 및
    제1 방향으로 연장되는 링 리프트 핀; 을 포함하되,
    상기 포커스 링은:
    상기 제1 방향에 평행한 축을 갖는 제1 링; 및
    적어도 일부가 상기 제1 링보다 외측에 위치하는 제2 링; 을 포함하고,
    상기 링 리프트 핀은 상기 제2 링의 아래에 위치하는 기판 처리 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제2 링의 내측면의 일부는 상기 제1 링의 외측면의 일부에 접촉하되,
    상기 외측면의 모선(generating line)이 상기 제1 방향과 이루는 제1 각도는, 상기 내측면의 모선이 상기 제1 방향과 이루는 제2 각도와 다른 기판 처리 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 링 리프트 핀은 상기 제1 링의 외측에 위치하는 기판 처리 장치.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 링은 상기 제1 방향으로 연장되는 핀 관통 삽입공을 제공하고,
    상기 링 리프트 핀은 상기 핀 관통 삽입공을 지나는 기판 처리 장치.
  18. 정전 척 상의 포커스 링 내에 기판을 배치하는 것;
    상기 기판이 배치된 공정 챔버 내에 공정 가스를 공급하는 것;
    상기 정전 척의 플라즈마 전극에 제1 RF 파워를 인가하는 것;
    상기 정전 척으로부터 상기 기판을 제거하는 것; 및
    상기 기판이 상기 공정 챔버로부터 제거된 상태에서, 상기 포커스 링의 일부를 교체하는 것; 을 포함하되,
    상기 포커스 링은:
    제1 링; 및
    상기 제1 링에 접하되 적어도 일부가 상기 제1 링의 외측으로 돌출되는 제2 링; 을 포함하고,
    상기 제1 링과 상기 정전 척 사이에 열전달 패드가 배치되어, 상기 열전달 패드는 상기 제1 링의 하면 및 상기 정전 척의 상면에 접하며,
    상기 포커스 링의 일부를 교체하는 것은, 상기 제2 링을 상기 제1 링으로부터 분리하여 상기 제2 링을 교체하는 것을 포함하는 기판 처리 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 포커스 링의 밑에서 상기 정전 척을 둘러싸는 외측 전극에 제2 RF 파워를 인가하는 것을 더 포함하는 기판 처리 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 외측 전극의 외경은 상기 제2 링의 외경보다 작고 상기 제1 링의 외경보다 큰 기판 처리 방법.
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