KR20230108690A - 플라즈마 라디칼 에지 링 배리어 시일 - Google Patents

Abstract

플라즈마 챔버에서 사용하기 위한 배리어 시일 링은 외경을 따라 상단 표면으로부터 하단 표면으로 수직으로 아래로 연장하는 외측 시일 레그 및 상단 표면으로부터 내경까지 아래로 연장하는 내측 시일 레그를 포함한다. 내측 시일 레그의 상부 레그 부분은 외측 시일 레그에 대해 비스듬히 연장하고 하부 레그 부분은 상부 레그 부분의 하단으로부터 아래로 연장하고 계면은 상부 레그 부분과 하부 레그 부분 사이에 규정된다. 계면은 내측 시일 레그로 하여금 플라즈마 챔버의 하부 전극 내에 배치된 베이스 링의 홈 내에 설치 동안 외측 시일 레그의 내부 표면을 향해 내향으로 폴딩되게 한다.

Description

플라즈마 라디칼 에지 링 배리어 시일{Plasma radical edge ring barrier seal}

본 개시는 반도체 프로세스 모듈에 시일 링 (seal ring) 을 제공하는 것에 관한 것이다.

반도체 프로세싱에서, 웨이퍼는 집적 회로들을 규정하는 피처들을 형성하기 위해 다양한 동작들을 겪는다 (undergo). 예를 들어, 플라즈마 에칭 동작에서, 웨이퍼는 플라즈마 챔버 내로 수용되고 플라즈마 챔버 내에 규정된 플라즈마 프로세싱 영역 내에서 생성된 플라즈마에 노출된다. 플라즈마는 표면으로부터의 궁극적인 제거를 위해 재료들을 제거하거나 개질하도록 웨이퍼의 표면 상의 재료와 상호 작용한다. 형성될 피처의 타입에 따라, 특정한 타입들의 반응 물질 가스들이 챔버에 공급되고, 플라즈마를 생성하기 위해 특정한 반응 물질 가스들을 에너자이징하도록 (energize) RF 전력 소스로부터 무선 주파수 (radio frequency; RF) 신호들이 인가된다. RF 신호들은 반응 물질 가스들을 포함하는 플라즈마 프로세싱 영역을 통해 제공된다.

플라즈마는 플라즈마의 라디칼들이 최적의 플라즈마 에칭 동작을 유발하도록 웨이퍼 위의 영역으로 한정되도록 (confine) 플라즈마 프로세싱 영역에서 제어된다. 에지 링은 하부 전극 내에 규정된 웨이퍼 지지부 (예를 들어, 정전 척 (electrostatic chuck; ESC)) 를 둘러싸도록 규정된다. 고 반응성 플라즈마 라디칼들에 대한 지속적인 노출은 에지 링을 부식되게 하고, 에지 링 수명을 제한한다. 에지 링의 표면이 부식됨에 따라, 에지 링이 하부 전극 상에 지지되는 열적 개스킷 (gasket) 과 같은 에지 링 아래의 다른 컴포넌트들은 또한 이들 컴포넌트들을 손상시키는 플라즈마의 고 반응성 라디칼들에 노출된다. 에지 링의 수명이 다하면 에지 링을 교체해야 한다. 에지 링과 함께, 열적 개스킷도 또한 교체되어야 한다.

RF 신호들의 전송 경로는 플라즈마가 생성되는 방법 및 플라즈마 시스 (sheath) 가 관리되는 방법에 영향을 준다. 예를 들어, 반응 물질 가스들은 보다 많은 양의 RF 신호 전력이 송신되는 플라즈마 프로세싱 영역의 특정한 부분들에서 보다 큰 정도로 에너자이징될 (energize) 수도 있어서, 플라즈마 프로세싱 영역에 걸쳐 플라즈마 특성들의 공간적 불균일도들을 야기한다. 공간적 불균일도들을 유발하는 플라즈마 특성들 중 일부는 이온 밀도, 이온 에너지, 반응 물질 가스 밀도, 등의 불균일도를 포함한다. 플라즈마 특성들의 공간적 불균일도들은 웨이퍼 상의 플라즈마 프로세싱 결과들에서 불균일한 결과들로 변환될 수 있다.

공간적 불균일도를 해결하고 플라즈마 시스의 프로파일을 제어하기 위해, 튜닝 가능한 에지 시스 (tunable edge sheath; TES) 어셈블리가 에지 전극에 독립적으로 전력을 공급하도록 규정된다. 에지 전극은 플라즈마 프로세싱 영역에서 수용된 반응 물질 가스들에 전력을 공급하기 위해 RF 신호들을 전송하도록 사용되는 메인 전극으로부터 분리된다. TES 어셈블리는 복수의 석영 컴포넌트들/엘리먼트들, 세라믹 지지부 및 에지 링을 통해 RF 전력을 플라즈마 프로세싱 영역에 제공하도록 RF 전력 소스에 연결된 에지 전극을 포함한다. TES 어셈블리의 도입과 함께, 플라즈마 라디칼들에 의한 공격에 민감한 (susceptible) 부가적인 컴포넌트들 (예를 들어, 플라스틱 컴포넌트들) 이 또한 도입되었다. 라디칼 공격에 기인한 이들 TES 어셈블리 컴포넌트들의 부식은 세정 사이의 평균 시간 (mean time between clean; MTBC) 과 소모품 부가기 (adder) 의 고비용에 영향을 주는 제한 인자가 되었다.

이 맥락에서 본 발명의 실시 예들이 발생한다.

본 명세서에 논의된 다양한 구현 예들에서, 배리어 시일 링 (seal ring) 은 플라즈마 프로세스 챔버의 하부 부분 (또는 단순히 "플라즈마 챔버"로 지칭됨) 에 규정된 튜닝 가능한 에지 시스 (tunable edge sheath; TES) 어셈블리 내로 도입된다. 일부 구현 예에서, 플라즈마 챔버의 하부 부분은 RF 전력 소스에 의해 전력이 공급되는 하부 전극을 포함하고, TES 어셈블리는 웨이퍼 지지 표면 (예를 들어, 하부 전극에서 규정된 정전 척 (ESC)) 을 둘러싸는 에지 링 아래에 규정된다. TES 어셈블리는 웨이퍼의 에지 위의 플라즈마 시스의 프로파일을 보다 양호하게 제어하도록 플라즈마 챔버 내로 도입된다. TES 어셈블리는 플라즈마 챔버 내의 ESC (즉, 하부 전극) 에 전력을 공급하는 주 전극과 상이한, 에지 링 아래에 배치된 에지 전극에 독립적으로 전력을 공급하도록 제공된다. 배리어 시일 링은 TES 어셈블리 내로 통합되고 플라즈마 라디칼들이 TES 어셈블리의 다른 아래에 놓인 컴포넌트들 (예를 들어, 플라스틱 컴포넌트들) 에 도달하는 것을 성공적으로 차단하도록 TES 어셈블리의 일부 컴포넌트들 사이의 갭을 시일하도록 사용된다. 배리어 시일 링은 보다 낮은 부식 레이트를 갖는 재료로 이루어진다. TES 어셈블리의 컴포넌트들로의 경로를 차단하는 것은 부가적인 컴포넌트들의 개선된 수명, 감소된 소모품들의 비용 (cost of consumables; CoC) 및 TES 어셈블리의 컴포넌트들의 개선된 세정 사이의 평균 시간을 발생시킨다.

통상적으로, 에지 링은 에지 링과 에지 링에 인접한 상이한 컴포넌트들 사이에 갭들을 포함하도록 설계된다. 이들 갭들은 열적 팽창 허용치 (allowances) 및/또는 기계적 허용 오차 허용치 (tolerance allowances) 를 고려하여 도입된다. 에지 링과 에지 링에 인접한 상이한 컴포넌트들 사이에 갭들을 갖는 것의 단점은 갭들이 플라즈마 챔버에서 에지 링 아래에 배치된 재료를 따르고 공격하도록 플라즈마 라디칼들에 대해 최소 저항의 경로를 제공한다는 것이다. 플라즈마 챔버에 TES 어셈블리의 도입 전에, 에지 링 어셈블리의 상이한 컴포넌트들 사이의 갭들은 하부 전극의 상이한 컴포넌트들이 플라즈마 라디칼들로부터의 공격에 보다 덜 민감하기 (susceptible) 때문에 에지 링 아래의 플라즈마 챔버의 상이한 컴포넌트들의 무결성 (integrity) 에 영향을 주지 않았다. 그러나, TES 어셈블리의 도입으로, 플라스틱 컴포넌트들과 같은 절연 컴포넌트들이 에지 전극에 전력을 제공하는 전도성 로드 (rod) 를 둘러싸도록 도입되었다. 에지 링과 인접한 컴포넌트들 사이의 갭들은 플라즈마 라디칼들로 하여금 갭들을 통해 흐르고 민감한 플라스틱 컴포넌트들을 공격하게 하여, 컴포넌트들의 기계적 약화 및 내부에 포함된 부품 (예를 들어, 전도성 로드) 의 가시적인 부식을 발생시킨다.

민감한 절연 컴포넌트들 (예를 들어, 플라스틱 컴포넌트들) 에 대한 공격을 방지하기 위해, 배리어 시일 링은 플라스틱 컴포넌트들을 향한 플라즈마 라디칼들의 플로우를 차단하도록 TES 어셈블리의 플라스틱 컴포넌트들 위에 도입된다. 배리어 시일 링은 에지 링 아래에 배치되는 TES 어셈블리의 베이스 링에 규정된 홈 (groove) 내로 통합된다. 베이스 링은 석영으로 이루어진다. 배리어 시일 링은 플라즈마 라디칼들에 보다 덜 민감하고 베이스 링에 형성된 홈 내 제자리로 용이하게 푸시될 수 있도록 가요성인 (flexible) 재료로 이루어진다. 베이스 링은 TES 링 및 TES 링 아래에 배치된 세라믹 지지 엘리먼트의 일부에 인접하고 TES 링 및 TES 링 아래에 배치된 세라믹 지지 엘리먼트의 일부를 둘러싸도록 배치된다. TES 어셈블리의 절연 재료 (예를 들어, 플라스틱 또는 세라믹 컴포넌트) 는 TES 링 아래에 규정된 세라믹 지지 엘리먼트 내에 임베딩되고 (embed) ESC를 둘러싼다. 배리어 시일 링은 TES 링과 베이스 링 사이의 갭을 시일하도록 사용된다. 갭을 성공적으로 시일함으로써, 배리어 시일 링은 플라즈마 라디칼들이 TES 어셈블리의 세라믹 지지 엘리먼트에 임베딩된 절연 재료에 도달하는 것을 방지하여, 절연 재료 및 내부에 캡슐화된 (encapsulate) 전도성 로드의 무결성을 보존한다. 절연 재료의 부식을 방지함으로써, 배리어 시일 링은 플라스틱 컴포넌트들과 같은 절연 재료가 복수의 습식 세정들을 위해 재사용될 수 있기 때문에 세정 사이의 평균 시간을 개선하고 소모품들의 비용을 감소시킨다.

일 구현 예에서, 플라즈마 챔버에서 사용하기 위한 배리어 시일 링이 개시된다. 배리어 시일 링은 외경을 따라 수직으로 아래로 연장하는 외측 시일 레그 (leg) 를 포함한다. 외측 시일 레그는 배리어 시일 링의 외경을 따라 형성된 상부 챔퍼 (chamfer) 및 하부 챔퍼를 포함한다. 내측 시일 레그는 외측 시일 레그의 상단 부분에 연결된다. 내측 시일 레그는 외측 시일 레그에 대해 비스듬히 (at an angle) 배향된다. 내측 시일 레그는 상부 레그 부분 및 하부 레그 부분을 포함한다. 내측 시일 레그의 하부 레그 부분은 외측 시일 레그와 제 1 거리의 최초 갭을 형성한다. 하부 레그 부분은 최초 갭의 제 1 거리보다 보다 작지만 0보다 보다 큰 제 2 갭을 생성하도록 외측 시일 레그를 향해 구부러지도록 (flex) 구성된다. 배리어 시일 링은 제 1 링의 홈 내에 놓이고 내측 시일 레그가 제 2 링에 대고 (against) 가압될 때 시일을 제공하도록 구성된다. 제 1 링 및 제 2 링은 플라즈마 챔버의 일부이다.

도 1은 일 구현 예에 따른, 배리어 시일 링이 TES 어셈블리 내에 채용되는 플라즈마 챔버의 하부 부분의 간략화된 블록도를 예시한다.
도 2는 배리어 시일 링을 수용하기 위한 홈을 갖는 베이스 링의 측면 사시도를 예시한다.
도 3은 배리어 시일 링의 확대된 단면도를 예시한다.
도 4은 일부 치수들을 식별하는 도 3의 배리어 시일 링의 확대된 단면도를 예시한다.
도 5는 포지셔닝 프로파일들을 식별하는 도 3의 배리어 시일 링의 확대된 단면도를 예시한다.
도 6은 배리어 시일 링의 상단 사시도이다.
도 7은 배리어 시일 링의 측면도이다.
도 8은 배리어 시일 링의 평면도이다.
도 9는 배리어 시일 링의 저면도이다.
도 10a는 배리어 시일 링의 확대된 단면도를 제공하기 위해 사용된 도 7의 측면도이다.
도 10b는 배리어 시일 링의 확대된 단면도이다.

프로세스 모듈 내에 규정된 플라즈마 챔버의 상이한 아래에 놓인 컴포넌트들을 향한 플라즈마 라디칼들의 플로우를 차단하고 상이한 컴포넌트들에 대한 공격을 방지하도록 플라즈마 프로세스 모듈 (대안적으로 본 명세서에서 "프로세스 모듈"로 지칭됨) 내에서 사용되는 배리어 시일 링 (seal ring) 의 다양한 컴포넌트들의 특징들이 상세히 기술된다. 배리어 시일 링은 프로세스 모듈의 하부 부분에 규정된 제 2 링에 인접하고 제 2 링을 둘러싸는 제 1 링 내로 통합된다. 일 구현 예에서, 제 1 링은 프로세스 모듈의 하부 부분에 규정된 기판 지지 표면을 둘러싸는 에지 링의 제 1 부분 아래에 배치된 베이스 링이고, 제 2 링은 에지 링의 제 2 부분 아래에 규정된 TES 어셈블리의 튜닝 가능한 에지 시스 (tunable edge sheath; TES) 링이다. 배리어 시일 링은 TES 어셈블리의 절연 (예를 들어, 플라스틱) 컴포넌트들을 포함하는, 상이한 아래에 놓인 컴포넌트들을 공격하도록 플라즈마 라디칼들에 의해 사용된 제 1 링과 제 2 링 사이의 경로를 효과적으로 차단하도록 사용된다. 홈 (groove) 은 베이스 링의 내부 측벽을 따라 규정된다. 홈은 배리어 시일 링을 수용하기 위한 사이즈이다. 배리어 시일 링은 가요성이고 (flexible) 불소 및/또는 플라즈마 라디칼들의 다른 컴포넌트들로부터의 부식에 보다 덜 민감한 (susceptible) 재료로 이루어진다. 챔퍼들 (chamfers) 은 배리어 시일 링으로 하여금 베이스 링에 규정된 홈의 내부 측벽과의 완전한 메이팅 (mate) 및 적절한 안착을 보장하기 위해 홈 내 제자리로 푸시되게 하도록 배리어 시일 링의 다양한 외부 코너들 (상단 및 하단 모두) 에 제공된다. 배리어 시일 링의 사이즈 및 가요성 특성은 배리어 시일 링이 배리어 시일 링의 컴포넌트들 사이 및 홈의 하부 외측 코너와의 어떠한 간섭도 유발하지 않고 홈 내에서 제자리에 완전히 수용되고 홀딩되는 것을 보장한다. 부가적으로, 배리어 시일 링의 사이즈, 형상 및 설계는 플라즈마 라디칼들이 아래에 놓인 컴포넌트들을 공격하는 경로를 찾을 수 없도록 프로세스 모듈의 하부 부분에서 베이스 링과 인접한 컴포넌트들 사이의 경로를 시일하도록 규정된다.

일반적으로 말하면, 플라즈마 챔버는 상부 부재 (또한 "상부 부분"으로 상호 교환 가능하게 지칭됨), 하부 부재 (또한 "하부 부분"으로 상호 교환 가능하게 지칭됨) 및 플라즈마 프로세싱 영역을 규정하도록 상부 부재와 하부 부재 사이에서 연장하는 측벽들을 포함한다. 상부 부재는 반응 물질 가스들을 플라즈마 프로세싱 영역으로 공급하기 위해 가스 소스들에 커플링되도록 구성된다. 하부 부재는 플라즈마 프로세싱 영역에서 플라즈마를 생성하도록 ESC를 통해 반응 물질 가스들에 전력을 제공하는, 무선 주파수 (radio frequency; RF) 전력 소스에 커플링된 적어도 정전 척 (electrostatic chuck; ESC) 을 포함한다. ESC를 통해 반응 물질 가스들에 전력을 제공하는 RF 전력 소스는 주 전력 소스를 나타내고 ESC는 주 전극으로서 작용한다. 주 전력 소스에 더하여, 하부 부재는 또한 ESC를 둘러싸도록 배치된 에지 링 위에 플라즈마 시스 (sheath) 프로파일을 제어하기 위해 RF 전력을 제공하도록 사용되는 제 2 RF 전력 소스를 또한 포함한다. 제 2 전력 소스는 하부 부재에 포함된 TES 어셈블리의 TES 링 내에 임베딩된 (embed) 에지 전극에 커플링된다. TES 어셈블리는 ESC 상에 수용된 웨이퍼의 주변 에지 근방 및 에지 링 위의 플라즈마 시스의 특성들을 제어하도록 사용되며, 제어될 수 있는 특성들은 플라즈마 밀도, 이온들을 끌어 당기거나 밀어내는 것, 등을 포함한다. 플라즈마의 특성들을 제어함으로써, TES 어셈블리는 웨이퍼의 표면에 걸친 방사상 균일도를 개선하도록 웨이퍼 에지에서 플라즈마 시스의 튜닝 (즉, 플라즈마 시스 프로파일에 영향을 줌) 을 가능하게 한다. 방사상 균일도를 개선하는 것은 웨이퍼 상에 형성된 디바이스들의 개선된 품질 및 상승된 수율을 발생시킨다.

그러나, 하부 부재에 TES 어셈블리의 도입은 또한 TES 어셈블리의 특정한 컴포넌트들 (예를 들어, 제 2 RF 전력 공급부에 커플링된 전도성 로드 (rod)) 을 둘러싸도록 사용되는, 플라스틱 컴포넌트들과 같은 플라즈마 민감성 엘리먼트들을 도입한다. 예를 들어, 전도성 로드를 갖는 플라스틱 컴포넌트는 TES 링 아래에 배치된 세라믹 지지 엘리먼트 내에 임베딩된다. 플라스틱 컴포넌트는 전도성 로드를 둘러싸는 절연체로서 작용한다. 전도성 로드는 제 1 단부에서 RF 전력 소스에 커플링되고 플라스틱 컴포넌트를 통해 연장하고 제 2 단부에서 TES 링에 임베딩된 에지 전극에 커플링된다. TES 링은 ESC를 둘러싸는 에지 링의 일부 아래에 규정된다. 상이한 웨이퍼들이 플라즈마 프로세싱 영역에서 생성된 플라즈마를 사용하여 프로세싱을 겪기 (undergo) 때문에, 웨이퍼가 수용되는 ESC에 인접한 에지 링은 플라즈마 라디칼들에 지속적으로 노출된다. 지속적인 노출은 에지 링의 표면을 부식시킨다. 에지 링의 표면이 부식됨에 따라, 에지 링과 커버 링, TES 링 (즉, 커플링 링), 등과 같은 인접한 컴포넌트들 사이에 제공된 갭이 넓어지기 시작하고 플라즈마 라디칼들은 TES 어셈블리의 아래에 놓인 컴포넌트들에 대한 갭을 통해 경로를 찾기 시작한다. 에지 링과 인접한 컴포넌트들 사이의 갭은 열적 팽창 허용 오차 또는 기계적 허용 오차를 고려하여 제공된다. 아래에 놓인 컴포넌트들, 특히 TES 어셈블리의 민감한 플라스틱 컴포넌트들의 라디칼 부식을 방지하고, 세정 사이의 평균 시간 (mean time between clean; MTBC) 을 개선하고 소모품들의 비용 (cost of consumables; CoC) 을 감소시키기 위해, 배리어 시일 링이 TES 어셈블리의 플라스틱 컴포넌트들을 향한 플라즈마 라디칼들의 플로우를 차단하고 그리고 플라즈마 라디칼들이 플라스틱 컴포넌트들을 공격하는 것을 방지하도록 플라스틱 컴포넌트들 위의 경로에 도입된다. 배리어 시일 링은 TES 링 (예를 들어, 제 2 링) 에 인접하고 TES 링을 둘러싸는 베이스 링 (예를 들어, 제 1 링) 의 내측 측벽에 규정된 홈 내로 수용된다.

ESC를 둘러싸도록 사용되는 다양한 부품들 (즉, 컴포넌트들) 은 ESC와 접지 링 사이의 임의의 고전압 경로를 폐쇄하도록 선택된다. 아크 (arc) 위험들을 방지하고 고전압 경로를 폐쇄하기 위해, 다양한 부품들이 서로 물리적으로 접촉하도록 (touch) 배치된다. 예를 들어, 에지 링은 열적 개스킷 (gasket) 을 사용하여 ESC에 커플링된다. 대안적으로, 에지 링은 O-링을 사용하여 직접 커플링된다. 베이스 링은 에지 링의 일부 아래에 배치된다. 에지 링 및 베이스 링의 다른 부분은 모두 ESC를 둘러싸는 세라믹 지지부 (즉, 절연체 링) 상에 놓인다. 이러한 컴포넌트들의 스택킹은 특히 에지 링의 하단 표면과 베이스 링 사이에 갭을 남긴다. 에지 링 설계의 과제는 가요성 컴포넌트없이 갭을 폐쇄할 방법이 없다는 것이다. 에지 링을 커플링하는 열적 개스킷 및 다른 수단은 에지 링만큼 플라즈마 라디칼에 민감했고, 따라서 필요한 가요성 및 화학적/기계적 강도를 제공하지 않았다.

배리어 시일 링은 플라스틱 컴포넌트 및 다른 아래에 놓인 컴포넌트들의 무결성 (integrity) 을 보존하도록 경로가 완전히 시일되는 것을 보장하기 위해 필요한 가요성 및 화학적/기계적 강도를 제공하도록 설계된다. 배리어 시일 링은 배리어 시일 링이 수용되는 베이스 링에 규정된 홈의 외경과 동일한 외경에 대해 연장하는 외측 시일 레그 (leg), 및 홈의 내경과 동일한 내경까지 연장하는 내측 시일 레그를 포함한다. 배리어 시일 링의 폭은 배리어 시일 링의 외부 직경과 베이스 링 홈의 내부 직경 사이의 콘택트, 뿐만 아니라 배리어 시일 링의 내부 직경과 인접한 TES 링의 외부 직경 사이의 콘택트가 항상 있다는 것을 보장하도록 규정된다. 배리어 시일 링의 외경은 시일이 중심에 있고 베이스 링 홈 내부 직경과의 콘택트를 유지하는 것을 보장하도록 설치 동안 배리어 시일 링의 외경이 베이스 링 내에서 압축되는 것을 보장하도록 규정된다. 배리어 시일 링의 내부 직경은 TES 링의 외경과의 간섭 피트 (fit) 를 보장하도록 규정되고 콘택트가 항상 유지되는 것을 보장하도록 구부러지게 (flex) 설계된다. 배리어 시일 링을 규정하도록 사용된 재료는 배리어 시일 링이 재사용될 수 있도록 플라즈마 라디칼에 보다 덜 민감하도록 선택된다. 외경에서 외측 시일 레그의 높이는 배리어 시일 링이 플라즈마 챔버의 동작 온도들에서 배리어 시일 링이 놓인 베이스 링의 홈의 높이를 과도하게 충진하지 (overfill) 않는 것을 보장하도록 규정된다. 배리어 시일 링의 외측 시일 레그의 높이 및 내측 시일 레그의 높이 및 홈의 사이즈는 내측 시일 레그가 내향으로 구부러질 때 홈 내로 폴딩될 (fold) 수 있다는 것을 보장하도록 설계된다. 챔퍼들은 배리어 시일 링이 외측 시일 레그와 내측 시일 레그 사이 및 홈을 규정하는 베이스 링의 임의의 표면들과의 간섭 없이 베이스 링의 홈 내로 수용될 수 있다는 것을 보장하도록 배리어 시일 링의 외측 코너들에 규정된다. 플라즈마 공격으로부터 아래에 놓인 컴포넌트들을 보호하기 위해 TES 어셈블리에서 배리어 시일 링의 사용은 배리어 시일 링의 일 사용이라는 것을 주의해야 한다. 배리어 시일 링의 개념은 플라즈마 또는 다른 가스들 또는 다른 가스상 (gaseous) 부산물들의 플로우를 수용하지 않아야 하는 영역들로의 이러한 플로우가 방지되도록 TES 어셈블리 이외의 위치들에서 플라즈마 챔버에서 사용하기 위해 그리고 다른 영역을 성공적으로 시일링하는데 사용하기 위해 확장될 수 있다.

도 1은 일 구현 예에 따른, 웨이퍼 프로세싱에 사용된 프로세스 모듈 (100) 의 플라즈마 프로세스 챔버 (또는 간단히 "플라즈마 챔버"로 지칭됨) 의 하부 부분 (즉, 하부 부재 (102)) 의 수직 단면도를 도시한다. 프로세스 모듈 (100) 의 플라즈마 챔버는 플라즈마 라디칼들이 TES 어셈블리의 아래에 놓인 컴포넌트들에 도달하는 것을 방지하기 위해 플라즈마 챔버 내에 규정된 TES 어셈블리 내에 배리어 시일 링 (125) 을 포함하도록 설계된다. 프로세스 모듈 (100) 내의 플라즈마 챔버는 일부 구현 예들에서, 알루미늄과 같은 전도성 엘리먼트로 형성된 전극 (109) 을 포함한다. 세라믹 층 (110) 이 전극 (109) 의 상단 표면 상에 형성된다. 세라믹 층 (110) 은 웨이퍼 (W) 상에서 플라즈마 프로세싱 동작들이 수행될 때 웨이퍼 (W) 를 수용하고 지지하도록 구성된다. 일부 구현 예들에서, 세라믹 층 (110), 전극 (109), 및 연관된 컴포넌트들은 정전 척 (ESC) 을 규정한다.

전력은 RF 전력 소스로부터 ESC로 제공된다. 일 구현 예에서, RF 전력 소스는 임피던스 매칭 시스템 (impedance matching system; IMS) (140) 과 같은 매칭 회로를 통해 전력(들)을 제공하는 하나 이상의 RF 신호 생성기들을 포함한다. 도 1에 도시된 예시적인 구현 예에서, RF 전력 소스는 ESC에 전력을 제공하기 위해 2 개의 RF 신호 생성기들을 포함한다. 따라서, 임피던스 매칭 시스템 (IMS) (140) 을 통해 전극 (109) 에 제 1 RF 신호 생성기 (141) 는 약 60 ㎒의 RF 전력을 제공하도록 채용되고 제 2 RF 신호 생성기 (142) 는 약 400 ㎑의 RF 전력을 제공하도록 채용된다. 제 1 RF 신호 생성기 (141), 제 2 RF 신호 생성기 (142) 및 IMS (140) 를 포함하는 RF 전력 소스는 프로세스 모듈의 주 전력 소스를 나타내고 전극 (109) 은 주 전극이 되도록 규정된다. 전극 (109) 에 제공된 RF 전력은 웨이퍼 프로세싱 동작, 예컨대 에칭을 위해 플라즈마를 생성하도록 세라믹 층 (110) 위에 규정된 플라즈마 프로세싱 영역 (180) 내에 도입된 반응성 가스들 (즉, 가스상 종) 에 인가된다. 에지 링 (112) 은 세라믹 층 (110) 을 둘러싸도록 규정되고, 웨이퍼 (W) 의 주변 에지 근방의 프로세스 결과들을 개선하기 위해 웨이퍼 (W) 의 주변 에지를 넘어 방사상으로 외향으로 플라즈마 시스의 연장을 용이하게 하도록 구성된다. 에지 링, ESC 및 RF 전력 소스에 더하여, 플라즈마 챔버의 하부 부재는 또한 에지 링 (112) 에 인접하고 에지 링 (112) 을 둘러싸게 규정되는 커버 링 (114) 을 포함한다. 커버 링 (114) 은 절연 재료로 이루어진다. 갭들은 열적 팽창 허용치 (allowances) 또는 기계적 허용 오차 허용치 (tolerance allowances) 를 고려하여 에지 링 (112) 에 인접하게 도입된다.

TES 어셈블리는 플라즈마 프로세싱 영역 (180) 에서 생성된 플라즈마의 플라즈마 시스 특성들을 보다 잘 제어하도록 플라즈마 챔버의 하부 부재에서 구현된다. TES 어셈블리는 플라즈마 시스 특성들을 제어함으로써, 특히 웨이퍼 (W) 의 주변 에지 영역에서 플라즈마 시스 프로파일을 보다 양호하게 제어하도록 에지 링 (112) 아래에 배치된다. TES 어셈블리는 TES 링 (또한 본 명세서에서 커플링 링으로 지칭됨) (150) 내에 배치된 (임베디드된) TES 전극 (또한 "에지 전극"으로 지칭됨) (158) 을 포함한다. TES 링 (150) 은 에지 링 (112) 의 제 1 부분 아래에 배치되고 전극 (109) 의 적어도 제 1 부분을 둘러싸도록 구성된다. 일 구현 예에서, 전기적으로 전도성 겔 (113) 또는 열적 개스킷 (미도시) 이 전극 (109) 의 상단의 일부 위에 그리고 TES (커플링) 링 (150) 위에 에지 링 (112) 을 설치하도록 사용된다. 대안적인 구현 예에서, 에지 링 (112) 은 TES 링 (150) 에 직접 부착된다. 다른 구현 예들에서, 다른 설치 수단이 전극 (109) 및 TES 링 (150) 의 부분들 위에 에지 링 (112) 을 설치하도록 인게이지될 (engage) 수도 있다. 세라믹 지지부 (118) 는 TES 링 (150) 아래에 배치되고 전극 (109) 의 제 2 부분을 둘러싸도록 구성된다. 절연 컴포넌트는 세라믹 지지부 (118) 내에 임베딩되고 세라믹 지지부 (118) 의 상단 표면으로부터 하단 표면으로 규정된 제 1 길이를 연장한다. 일 구현 예에서, 절연 컴포넌트는 슬리브 (122) 이다. 일부 구현 예들에서, 슬리브 (122) 는 전도성 로드 (160) 를 보호하고 캡슐화하도록 (encapsulate), 플라스틱 또는 세라믹 또는 다른 절연 재료로 이루어진다. TES RF 신호 생성기 (154) 는 TES IMS (152) 를 통해 TES 전극 (158) 에 RF 전력을 제공하도록 인게이지된다. 결과적으로, 전도성 로드 (160) 의 제 1 단부는 TES IMS (152) 를 통해 TES RF 신호 생성기 (154) 에 커플링되고 전도성 로드 (160) 의 제 2 단부는 TES 전극 (158) 에 커플링된다. 일 구현 예에서, TES RF 신호 생성기 (154) 로부터의 전력은 TES RF 신호 필터 (156) 를 통해 TES 전극 (158) 에 제공된다. TES RF 신호 생성기 (154) 에 의해 생성된 RF 전력은 TES IMS (152) 및 TES RF 신호 필터 (156) (가능한 경우) 를 통해 전도성 로드 (160) 로 송신된다. 전도성 로드 (160) 는 제 2 길이로 연장하고, 제 2 길이는 세라믹 지지부 (118) 내의 슬리브 (122) 의 제 1 길이 및 TES 링 (150) 의 하단 표면으로부터 TES 전극 (158) 의 하단까지 TES 링 (150) 내의 길이를 포함하도록 규정된다. TES 어셈블리는 플라즈마 시스의 특성들, 플라즈마 밀도를 제어하는 것, 및 이온들을 끌어 당기거나 밀어내는 것과 같은, 웨이퍼 (W) 의 주변 에지 근방의 플라즈마의 특성들을 제어하도록 사용된다. 일반적으로 말하면, TES 전극 (158) 에 RF 전력의 인가를 통해, TES 시스템은 방사상 균일도를 개선하도록 웨이퍼의 에지에서 플라즈마 시스의 프로파일의 튜닝을 가능하게 한다.

베이스 링 (116) 은 에지 링 (112) 의 제 2 부분 아래에 규정된다. 베이스 링 (116) 은 TES 어셈블리의 컴포넌트들을 전기적으로 절연하도록 TES 링 (150) 과 세라믹 지지부 (118) 의 일부에 인접하고 TES 링 (150) 과 세라믹 지지부 (118) 의 일부를 둘러싸게 배치된다. 일 구현 예에서, 베이스 링 (116) 은 석영으로 이루어진다. 홈 (117) 은 TES 링 (150) 에 인접한 베이스 링 (116) 의 내부 측벽의 일부에 규정된다. 베이스 링 (116) 의 내부 측벽에서 홈 (117) 의 위치는 세라믹 지지부 (118) 의 상단 표면 위에 있는 것으로 식별된다. 홈 (117) 은 베이스 링 (116) 의 제 1 내경 (FID1) 으로부터 제 2 내경 (FID2) 으로 연장하도록 규정되고, 제 2 내경 (FID2) 은 제 1 내경 (FID1) 보다 보다 크다. 홈 (117) 은 배리어 시일 링 (125) 을 수용하기에 적합한 치수들을 갖도록 규정된다. 배리어 시일 링 (125) 은 TES 링 (150) 과 베이스 링 (116) 사이의 갭에 의해 규정된 경로를 차단하도록 홈 (117) 내로 수용된다. 접지 링 (120) 은 적어도 커버 링 (114) 의 일부, 베이스 링 (116), 및 세라믹 지지부 (118) 의 일부에 인접하고 적어도 커버 링 (114) 의 일부, 베이스 링 (116), 및 세라믹 지지부 (118) 의 일부를 둘러싸게 규정된다. 배리어 시일 링 (125) 이 에지 링과 하부 전극의 다른 컴포넌트들 사이에 규정된 갭들을 통해 플라즈마 라디칼들의 경로를 찾는 것을 차단하도록 사용되기 때문에, 배리어 시일 링 (125) 은 또한 "플라즈마 라디칼 에지 링 배리어 시일"로 지칭된다.

플라즈마의 반응성 라디칼들에 대한 지속적인 노출로 인해, 에지 링 (112) 의 표면이 부식되기 시작한다. 열적 팽창 허용치 또는 기계적 허용 오차 허용치를 고려하여, 에지 링 (112) 과 인접한 컴포넌트들 (예를 들어, 커버 링 (114)) 사이에 규정된 갭들은 플라즈마 라디칼들이 경로를 따라 이동하고 약한 재료들을 부식시키기 위한 경로들을 제공한다. 일부 구현 예들에서, TES 어셈블리는 전도성 로드(들)를 캡슐화하기 위한 설계에 플라스틱 샤프트(들)를 통합한다. 도 1을 참조하면, 배리어 시일 링 (125) 없이, 플라즈마 라디칼들은 슬리브 (122) 에 도달하도록 갭들 (예를 들어, 에지 링 (112) 과 커버 링 (114) 사이, 에지 링 (112) 과 베이스 링 (116) 사이, 커플링 링 (150) 과 베이스 링 (116) 사이 등) 을 따라 이동할 수 있다. 플라즈마 라디칼들은 슬리브 (122) 의 기계적/재료 약화를 유발할 수 있고 이러한 부식은 슬리브 (122) 의 유용한 수명을 단축시킬뿐만 아니라 내부에 캡슐화된 전도성 로드 (160) 를 손상시킬 수 있다. 에지 링 (112) 의 표면 부식이 프로세스 동작 각각과 함께 진행됨에 따라, 에지 링 (112) 과 인접한 컴포넌트들 사이의 갭들은 넓어져 라디칼들로 하여금 공격 타겟 (예를 들어, 슬리브 (122) 및 전도성 로드 (160)) 을 향해 보다 자유롭게 이동하게 한다.

일부 구현 예들에서, 배리어 시일 링 (125) 은 슬리브 (122) 위에 있는 베이스 링 (116) 의 부분에 설치되고 베이스 링 (116) 과 TES 링 (150) 사이의 갭을 효과적으로 시일하도록 사용된다. TES 링 (150) 의 외측 측벽에 인접한 배리어 시일 링 (125) 의 배치는 플라즈마 라디칼들이 TES 어셈블리의 아래에 놓인 컴포넌트들, 예컨대 슬리브 (122) 에 도달하는 것을 방지한다. 플라즈마 라디칼들이 배리어 시일 링 (125) 을 넘어 이동하는 것을 방지하는 것은 슬리브 (122) 가 플라즈마 라디칼들에 노출되지 않고 슬리브 (122) (플라스틱으로 이루어질 수도 있음) 및 내부에 임베딩된 전도성 로드의 무결성이 보존되는 것을 보장한다. 이러한 구성은 세정 사이의 평균 시간 (MTBC) 을 개선하고 슬리브 (122) 의 교체 비용을 감소시킬 것이다 (즉, 소모품들의 비용 (CoC) 을 감소시킬 것이다). 따라서, 보존된 슬리브 (122) 는 세정 사이클 각각 후에 복수 회 재사용될 수 있다.

하부 부재 (102) 에 더하여, 프로세스 모듈 (100) 의 플라즈마 챔버는 플라즈마 프로세싱 영역 (180) 에 반응성 가스들을 공급하기 위한 상부 부재 (미도시), 및 플라즈마 프로세싱 영역 (180) 을 캡슐화하는 상부 부재와 하부 부재 (102) 사이에서 연장하는 측벽들을 포함한다. 일부 구현 예들에서, 하부 부재 (102) 는 또한 플라즈마 프로세싱 동작들로부터 배기 가스들이 제거되는 배기 포트를 포함한다. 일부 구현 예들에서, 배기 포트는 배기 가스들을 제거하기 위해 흡입력을 제공하도록 진공 디바이스에 연결될 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 프로세스 모듈 (100) 내의 플라즈마 챔버는 알루미늄으로 형성된다. 그러나, 다른 구현 예들에서, 플라즈마 챔버는 본질적으로, 충분한 기계적 강도를 제공하고, 플라즈마 챔버 내에서 수행된 플라즈마 프로세싱 동작들 동안 노출된 가스상 및 다른 재료들과의 열적 성능 능력 및 화학적 양립 가능성 (compatibility) 을 갖는 임의의 재료로 형성될 수 있다. 플라즈마 챔버의 적어도 하나의 측벽은 반도체 웨이퍼 (W) 가 플라즈마 챔버 내로 도입되고 플라즈마 챔버로부터 제거되는 도어에 의해 동작되는 개구부를 포함한다. 일부 구현 예들에서, 도어는 슬릿-밸브 도어로서 구성된다.

일부 구현 예들에서, 반도체 웨이퍼 (W) 는 제조 절차를 겪는 기판이다. 이해 및 논의의 용이함을 위해, 반도체 웨이퍼 (W) 는 이하 단순히 웨이퍼 (W) 로 지칭된다. 그러나, 다양한 구현 예들에서, 웨이퍼 (W) 는 본질적으로 플라즈마-기반 제조 프로세스를 겪는 임의의 타입의 기판일 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 일부 구현 예들에서, 웨이퍼 (W) 는 실리콘, SiC, 또는 다른 기판 재료들로 형성된 기판일 수 있고, 유리 패널들/기판들, 금속 포일들, 금속 시트들, 폴리머 재료들, 등을 포함할 수 있다. 또한, 다양한 구현 예들에서, 웨이퍼 (W) 는 형태, 형상, 및/또는 사이즈가 가변할 수도 있다. 예를 들어, 일부 구현 예들에서, 웨이퍼 (W) 는 집적 회로 디바이스들이 규정된 원형-형상 반도체 웨이퍼에 대응할 수도 있다. 대안적인 구현 예들에서, 웨이퍼 (W) 는 비 원형 기판 (예를 들어, 직사각형, 타원형, 등) 등에 대응할 수도 있다. 유사하게, 원형-형상 웨이퍼 (W) 가 프로세싱되는 구현 예들에서, 웨이퍼 (W) 는 200 ㎜ (밀리미터), 300 ㎜, 450 ㎜, 또는 임의의 다른 사이즈와 같은 가변하는 직경들을 가질 수 있다.

일 구현 예에서, 프로세스 모듈 (100) 의 플라즈마 챔버에서, 전극 (109) 은 알루미늄으로 형성된다. 대안적인 구현 예들에서, 전극 (109) 은 유사한 (comparable) 기계적 강도, 및 양립 가능한 (compatible) 열적 성능 특성 및 화학적 성능 특성을 갖는 다른 전기 전도성 재료로 형성될 수 있다. 세라믹 층 (110) 은 웨이퍼 (W) 상에서 플라즈마 프로세싱 동작들의 수행 동안 웨이퍼 (W) 를 수용하고 지지하도록 구성된다. 일부 구현 예들에서, 세라믹 층 (110) 은 플라즈마 프로세싱 동작들 동안 세라믹 층 (110) 의 상단 표면에 웨이퍼 (W) 를 홀딩하도록 정전력 (electrostatic force) 을 생성하기 위한 2 개 이상의 클램프 전극들 (미도시) 의 방사상 배열을 포함한다. 일 구현 예에서, 세라믹 층 (110) 은 서로 정반대로 (diametrically opposite) 배치되고 프로세스 동작들 동안 웨이퍼 (W) 에 클램핑 힘을 제공하도록 바이폴라 방식으로 동작하도록 구성된 2 개의 클램프 전극들 (미도시) 을 포함한다. 클램프 전극들은 세라믹 층 (110) 의 상단 표면에 대고 (against) 웨이퍼 (W) 를 홀딩하기 위해 제어된 클램핑 전압을 생성하도록 구성된 직류 (direct current; DC) 공급부에 연결된다. DC 공급부는 세라믹 층 (110) 및 전극 (109) 을 통해 클램프 전극들에 전기적으로 연결된다. DC 공급부는 제어 시스템 (미도시) 으로 하여금 웨이퍼 (W) 에 제공된 클램핑 힘을 제어하게 하도록 하나 이상의 신호 도전체들을 통해 제어 시스템에 연결된다.

도 2는 일 구현 예에서 배리어 시일 링 (125) 이 통합되는 베이스 링 (116) 의 확장된 사시도를 예시한다. 홈 (117) 이 베이스 링 (116) 의 내부 측벽 상에 규정된다. 홈 (117) 의 위치는 프로세스 모듈 (100) 내 플라즈마 챔버의 하부 부재 (102) 에 규정된 세라믹 지지부 (118) 의 상단 표면 위에 있는 베이스 링 (116) 의 영역에 규정된다 (예를 들어, 도 1 참조). 홈 (117) 은 내부 측벽의 상단에 규정된 상단 내측 반경들 (radii) 및 내부 측벽의 하단에 규정된 하단 내측 반경들을 갖는 내부 측벽을 갖도록 규정된다. 배리어 시일 링 (125) 의 치수들 및 기하학적 구조는 배리어 시일 링 (125) 이 홈 (117) 내로 용이하게 그리고 꼭 맞게 (snugly) 설치될 수 있다는 것을 보장하기 위해 홈 (117) 의 치수들 및 기하학적 구조 내에 피팅되도록 (fit) 설계된다. 배리어 시일 링 (125) 을 위한 재료는 플라즈마 라디칼들에 대한 노출을 견디도록 선택되고 적절한 힘의 인가로 홈 (117) 내에서 제자리에 푸시되도록 가요성이다. 배리어 시일 링 (125) 의 설계 및 가요성 특성은 TES 링 (150) 과 베이스 링 (116) 사이의 갭이 완전히 커버되고, 이에 따라 플라즈마 라디칼들이 슬리브 (122) 를 공격하는 경로를 찾는 것을 방지한다.

도 3은 일 구현 예에서, TES 어셈블리의 TES 링 (150) 과 베이스 링 (116) 사이의 갭을 시일하도록 사용된 배리어 시일 링 (125) 의 확장된 수직, 단면도를 예시한다. 배리어 시일 링 (125) 은 외측 시일 레그 (126) 및 내측 시일 레그 (127) 에 의해 규정된다. 외측 시일 레그 (126) 는 외경 'OD'를 따라 'h1'의 외측 높이에 대해 수직으로 아래로 연장하도록 규정된다. 일 구현 예에서, 외측 높이 (h1) 는 약 4.7 ㎜ 내지 약 5.0 ㎜로 규정된다. 또 다른 구현 예에서, 외측 높이 (h1) 는 약 4.85 ㎜로 규정된다. 일 구현 예에서, 외측 시일 레그 (126) 는 외측 시일 레그 (126) 의 길이를 따라 두께가 균일하다. 일 구현 예에서, 외측 시일 레그 (126) 의 두께는 약 1.32 ㎜ 내지 약 1.72 ㎜로 규정된다. 대안적인 구현 예에서, 외측 시일 레그 (126) 의 두께는 외측 시일 레그 (126) 의 길이를 따라 가변할 수 있다. 외측 시일 레그 (126) 의 상단 외측 코너 및 하단 외측 코너 (즉, 외경을 따른 코너들) 는 챔퍼 (C1) 및 챔퍼 (C2) 를 포함하도록 설계된다. 외측 시일 레그 (126) 상의 상단 외측 코너 및 하단 외측 코너에서 챔퍼 (C1) 및 챔퍼 (C2) 의 프로파일들은 대응하는 상단 코너의 내측 반경들 및 배리어 시일 링 (125) 이 수용되는 홈 (117) 의 내부 측벽의 하단 코너에서 기하학적 구조를 매칭하도록 설계된다. 챔퍼들의 프로파일은 적어도 인접한 표면들 사이의 각도 및 길이를 포함한다. 일 구현 예에서, 상단 외측 챔퍼 (C1) 의 길이는 하단 외측 챔퍼 (C2) 의 길이와 동일하게 규정된다. 이 구현 예에서, 챔퍼 (C1) 및 챔퍼 (C2) 의 길이는 약 0.60 ㎜ 내지 약 1.0 ㎜로 규정된다. 대안적인 구현 예에서, 챔퍼 (C1) 및 챔퍼 (C2) 의 길이는 약 0.8 ㎜로 규정된다. 또 다른 구현 예에서, 상단 외측 챔퍼 (C1) 의 길이는 하단 외측 챔퍼 (C2) 의 길이와 상이하고 길이의 차는 홈 (117) 의 기하 구조 및 홈 (117) 의 내부 측벽의 상단 코너 및 하단 코너의 내측 반경들에 의해 구동된다. 일 구현 예에서, 상단 외측 챔퍼 (C1) 와 하단 외측 챔퍼 (C2) 의 각도는 동일하게 규정된다. 일부 구현 예들에서, 챔퍼 (C1) 및 챔퍼 (C2) 의 각도는 배리어 시일 링의 외경 측면에 대해 규정된다 (예를 들어, 배리어 시일 링의 외측 측벽에 대한 챔퍼 (C1) 및 챔퍼 (C2) 의 경사 각도). 대안적인 구현 예들에서, 챔퍼 (C1) 및 챔퍼 (C2) 의 각도는 배리어 시일 링 (125) 의 상부 표면에 대해 규정된다. 일부 구현 예들에서, 챔퍼 (C1) 및 챔퍼 (C2) 의 각도는 약 45 °로 규정된다. 대안적인 구현 예들에서, 챔퍼 (C1) 및 챔퍼 (C2) 의 각도는 동일하지만 45 °보다 보다 크거나 보다 작으며 홈 (117) 의 내부 측벽의 상단 및 하단 코너들의 프로파일에 종속된다. 일 구현 예에서, 홈 (117) 의 내부 측벽의 상단 코너 및 하단 코너는 직각으로 형성된다. 대안적인 구현 예들에서, 상단 코너의 각도는 홈 (117) 의 하단 코너의 각도와 상이하고, 상단 코너와 하단 코너의 각도 각각은 90 °보다 보다 작다. 이 구현 예에서, 상단 외측 챔퍼 (C1) 의 각도 및 하단 외측 챔퍼 (C2) 의 각도는 홈 (117) 의 내부 측벽의 상단 코너 및 하단 코너의 각도 프로파일을 하단 외측 챔퍼 (C2) 의 각도와 상이한 상단 외측 챔퍼 (C1) 의 각도와 밀접하게 매칭하도록 규정된다.

내측 시일 레그 (127) 는 내측 높이 (h2) 에 대해 외측 시일 레그 (126) 의 내부 표면의 상단 부분으로부터 연장하도록 규정된다. 일부 구현 예들에서, 내측 시일 레그 (127) 의 프로파일은 외측 시일 레그 (126) 의 프로파일과 상이하도록 규정된다. 일 구현 예에서, 내측 시일 레그 (127) 의 프로파일은 상단 표면에 대해 기울어지는 한편, 외측 시일 레그 (126) 의 프로파일은 직선이다 (즉, 상단 표면에 대해 수직이다). 일 구현 예에서, 내측 시일 레그 (127) 의 내측 높이 (h2) 는 외측 시일 레그 (126) 의 외측 높이 (h1) 와 상이하게 규정된다. 일 구현 예에서, 높이 (h2) 는 높이 (h1) 보다 보다 작다. 일 구현 예에서, 내측 시일 레그 (127) 의 내측 높이 (h2) 는 약 4.45 ㎜ 내지 약 4.75 ㎜로 규정된다. 또 다른 구현 예에서, 내측 시일 레그 (127) 의 내측 높이 (h2) 는 약 4.6 ㎜로 규정된다. 내측 시일 레그 (127) 는 상부 레그 부분 (128), 하부 레그 부분 (129) 및 상부 레그 부분 (128) 과 하부 레그 부분 (129) 을 연결하는 계면 (interface) 에 의해 규정된다. 상부 레그 부분 (128) 은 외측 시일 레그 (126) 의 내부 표면과 내측 시일 레그 (127) 의 하부 레그 부분 (129) 의 내부 표면 사이에 최초 갭 (131) 을 규정하도록 외측 시일 레그 (126) 의 내부 표면의 상단 부분에 연결되고 외측 시일 레그 (126) 에 대해 비스듬히 (at an angle) 배향된다. 일 구현 예에서, 상부 레그 부분 (128) 이 외측 시일 레그 (126) 의 내부 표면에 대해 연장하는 각도는 예각 (acute angle) 이도록 규정된다. 일 구현 예에서, 하부 레그 부분 (129) 은, 하부 레그 부분 (129) 의 내부 표면이 수직으로 아래로 연장하고 외측 시일 레그 (126) 의 내부 표면과 실질적으로 평행하도록 (± 5 %), 상부 레그 부분 (128) 의 하단 표면으로부터 아래로 연장한다. 하부 레그 부분의 외부 표면은 상단 하부 레그 부분 및 하단 하부 레그 부분을 포함한다. 상단 하부 레그 부분은 제 1 레그 높이 (h5) 로 연장하고 하단 레그 부분은 제 2 레그 높이 (h6) 로 연장한다. 도 3에 예시된 일 구현 예에서, 상단 하부 레그 부분의 외부 표면은 상부 레그 부분 (128) 의 외부 표면의 윤곽 (contour) 을 따르고 하단 하부 레그 부분의 외부 표면은 외측 시일 레그 (126) 의 내부 표면에 실질적으로 평행하도록 (± 5 %) 상단 하부 레그 부분의 하단으로부터 수직으로 아래로 연장한다. 본 명세서에 규정된 외측 시일 레그의 프로파일 및 내측 시일 레그의 프로파일은 예들로서 제공되고 다른 프로파일들이 또한 구상될 수 있다는 것을 주의해야 한다.

일 구현 예에서, 내측 시일 레그 (127) 의 두께는 내측 높이 (h2) 전반에 걸쳐 균일하다. 대안적인 구현 예들에서, 내측 시일 레그 (127) 의 상부 레그 부분 (128) 의 두께는 하부 레그 부분 (129) 의 두께와 상이하다. 일 구현 예에서, 상부 레그 부분 (128) 은 (도 3에 예시된 바와 같이) 두께가 균일하고, 하부 레그 부분 (129) 은 두께가 균일하다 (미도시). 그러나, 일부 구현 예들에서, 상부 레그 부분 (128) 의 두께는 하부 레그 부분 (129) 의 두께보다 보다 크거나 보다 작다. 대안적인 구현 예에서, 상부 레그 부분 (128) 의 두께는 상부 레그 부분 (128) 의 상단 표면으로부터 상부 레그 부분 (128) 의 하단 표면으로 점진적으로 증가한다. 유사하게, 하부 레그 부분 (129) 의 두께는 하부 레그 부분 (129) 의 상단 표면으로부터 하부 레그 부분 (129) 의 하단 표면으로 점진적으로 증가하고, 하부 레그 부분 (129) 의 상단 표면의 두께는 상부 레그 부분 (128) 의 하단 표면의 두께와 동일하다. 알 수 있는 바와 같이, 배리어 시일 링 (125) 은, 몇 가지 예를 들면, 내측 시일 레그 (127) 및 외측 시일 레그 (126) 의 기하학적 구조 및 치수들, 외측 시일 레그 (126) 의 내부 표면에 대해 상부 레그 부분 (128) 이 배치되는 각도, 외측 시일 레그 (126) 와 내측 시일 레그 (127) 사이에 목표된 최초 갭의 양, 내측 시일 레그의 외측 표면의 프로파일에 의해 규정되는 프로파일 각각을 갖는 상이한 프로파일들을 가질 수 있다.

최초 갭 (131) 은 내측 시일 레그에 힘을 인가함으로써 외측 시일 레그를 향해 내측 시일 레그가 내향으로 구부러짐으로써 조정될 수 있다. 일 예에서, 힘은 TES 링 (150) 의 설치 동안 인가된다. 일 구현 예에서, 최초 갭 (131) 은 폴딩된 갭 (132) (도 5에 도시됨) 을 규정하도록 내향으로 내측 시일 레그의 구부러짐에 의해 감소된다. 일 구현 예에서, 내향으로 구부러지는 정도는 상부 레그 부분 (128) 및 하부 레그 부분 (129) 에 대해 가변한다. 예를 들어, 상부 레그 부분 (128) 은 하부 레그 부분 (129) 보다 보다 적은 각도로 내향으로 구부러진다. 이 예에서, 내측 시일 레그 (127) 가 외측 시일 레그 (126) 를 향해 벤딩될 때, 높이 (h1) 는 변화하지 않는다-즉, 배리어 시일 링 (125) 의 상단 표면은 내측 시일 레그 (127) 가 외측 시일 레그 (126) 를 향해 이동할 때 상향으로 움직이거나 (budge) 돌출하지 (protrude) 않도록 구성된다. 유사하게, 내측 시일 레그 (127) 가 외측 시일 레그 (126) 로부터 이완될 때 (즉, 멀어지게 이동할 때), 배리어 시일 링 (125) 의 상단 표면은 함몰되지 (cave) 않아야 한다.

하부 레그 부분 (129) 의 하단 내측 코너는 챔퍼 (C3) 를 포함하도록 규정된다. 일 구현 예에서, 내측 시일 레그 (127) 의 하단 내측 코너에서 챔퍼 (C3) 의 길이는 약 0.4 ㎜ 내지 약 0.6 ㎜로 규정된다. 대안적인 구현 예에서, 챔퍼 (C3) 의 길이는 약 0.5 ㎜로 규정된다. 일 구현 예에서, 챔퍼 (C3) 의 각도는 하부 레그 부분 (129) 그리고 따라서 내측 시일 레그 (127) 의 용이한 구부러짐을 허용하도록 규정된다.

일 구현 예에서, 내측 시일 레그 (127) 의 각도 프로파일은 배리어 시일 링 (125) 의 상단 표면 및 배리어 시일 링 (125) 의 하단 표면을 따라 가변하는 폭들을 갖는다. 일 구현 예에서, 배리어 시일 링 (125) 은 상단 표면에서 상부 폭 (w1) 및 하단 표면에서 하부 폭 (w2) 으로 연장한다. 일 구현 예에서, 상부 폭 (w1) 은 약 2.4 ㎜ 내지 약 2.8 ㎜로 규정된다. 또 다른 구현 예에서, 상부 폭 (w1) 은 약 2.65 ㎜로 규정된다. 일 구현 예에서, 하부 폭 (w2) 은 약 4.2 ㎜ 내지 약 4.6 ㎜로 규정된다. 또 다른 구현 예에서, 하부 폭 (w2) 은 약 4.4 ㎜로 규정된다.

일 구현 예에서, 베이스 링 (116) 의 내부 측벽 상에 규정된 홈 (117) 은 제 1 내경 (FID1) 으로부터 제 2 내경 (FID2) 으로 연장하고, 홈 (117) 의 제 1 내경 (FID1) 은 제 2 내경 (FID2) 보다 보다 작다. 홈 (117) 의 제 1 내경 (FID1) 은 배리어 시일 링 (125) 의 내경 (ID) 보다 보다 크다. 또한, 일 구현 예에서, 홈 (117) 의 제 2 내경 (FID2) 은 배리어 시일 링 (125) 의 외경 (OD) 과 동일하다. 대안적인 구현 예에서, 홈 (117) 의 제 2 내경 (FID2) 은 배리어 시일 링 (125) 의 외경 (OD) 보다 보다 작다. 이 구현 예에서, 배리어 시일 링 (125) 이 설치될 때, 힘은 홈 (117) 의 내측 측벽에 대고 외경 (OD) 을 압축한다. 일 구현 예에서, 배리어 시일 링 (125) 의 외경 (OD) 및 내경 (ID), 및 홈 (117) 의 제 1 내경 (FID1) 및 제 2 내경 (FID2) 은 ESC의 사이즈에 종속된다. 일 구현 예에서, 배리어 시일 링 (125) 의 외경 (OD) 은 약 350 ㎜ 내지 약 355 ㎜로 규정된다. 또 다른 구현 예에서, 배리어 시일 링 (125) 의 외경 (OD) 은 약 352 ㎜로 규정된다. 또 다른 구현 예에서, 배리어 시일 링 (125) 의 외경은 약 383 ㎜ 내지 약 387 ㎜로 규정된다. 일부 구현 예들에서, 배리어 시일 링 (125) 의 외경 (OD) 은 약 385.5 ㎜로 규정된다.

내측 시일 레그 (127) 의 상부 레그 부분 (128) 과 하부 레그 부분 (129) 사이에 규정된 계면은 내측 시일 레그 (127) 로 하여금 외측 시일 레그 (126) 의 내부 표면을 향해 내향으로 구부러지도록 구성된다. 설치 동안, 배리어 시일 링 (125) 의 내경 (ID) 을 따라 (즉, 하부 레그 부분 (129) 의 외부 표면에서) 힘 (F) 이 인가되고 배리어 시일 링 (125) 을 위해 사용된 설계 및 재료는 내측 시일 레그 (127) 로 하여금 최초 갭 (131) 내로 내향으로 그리고 외측 시일 레그 (126) 를 향하여 구부러지고 폴딩되게 한다. 일 구현 예에서, 내측 시일 레그 (127) 가 폴딩되도록 허용되는 정도는 폴딩 각도로 제한된다. 일 구현 예에서, 폴딩 각도는 외측 시일 레그 (126) 의 팁과 내측 시일 레그 (127) 의 내부 표면 사이에 폴딩된 갭 (132) 을 유지하도록 규정된다. 폴딩된 갭 (132) 은 최초 갭 (131) 보다 보다 작고, 일 구현 예에서, 내측 시일 레그 (127) 의 구부러짐이 외측 시일 레그 (126) 의 임의의 부분들/표면들 및 홈 (117) 의 표면들, 베이스 링 (116) 과의 간섭들을 유발하지 않는다는 것을 보장하도록 규정된다. 대안적인 구현 예에서, 내측 시일 레그 (127) 는 챔퍼 (C3) 가 규정되는 내측 시일 레그 (127) 의 하단 내부 코너가 어떠한 폴딩된 갭 (132) 도 남기지 않고 외측 시일 레그 (126) 의 내부 벽과 접촉하도록 폴딩될 수 있다. 내측 시일 레그 (127) 가 폴딩될 수 있는 정도는 TES 링 (150) 과 베이스 링 (116) 사이의 갭을 차단하도록 충분한 양의 내측 시일 레그가 TES 링 (150) 을 향해 연장하는 것을 보장하도록 규정된다. 설치 동안, 배리어 시일 링 (125) 이 홈 (117) 내에 적절하게 안착되고 외측 시일 레그 (126) 의 외측 표면이 홈 (117) 의 내부 측벽과 완전히 메이팅하는 것을 보장하도록 힘이 배리어 시일 링 (125) 에 인가된다. 일 구현 예에서, 용어 '완전히 메이팅한다'는 홈 (117) 의 내측 측벽의 길이에 완전히 인접한 (abut) 외측 시일 레그 (126) 의 외측 벽의 길이에 의해 규정된다. 챔퍼 (C1) 및 챔퍼 (C2) 는 홈 (117) 내에 배리어 시일 링 (125) 을 포지셔닝시키는 것을 더 보조하고 챔퍼 (C3) 는 내측 시일 레그 (127) 의 구부러짐을 보조한다.

도 4는 일 구현 예에서, 배리어 시일 링 (125) 의 부가적인 특징들을 식별한다. 도시된 바와 같이, 내측 시일 레그 (127) 는 상부 레그 부분 (128) 및 하부 레그 부분 (129) 을 포함한다. 상부 레그 부분 (128) 은 배리어 시일 링 (125) 의 상단 표면으로부터 높이 (h3) 에 대해 아래로 연장하고, 하부 레그 부분 (129) 은 높이 (h4) 에 대해 상부 레그 부분 (128) 의 하단 표면으로부터 아래로 연장한다. 이 구현 예에서, 상부 레그 부분 (128) 의 높이 (h3) 및 하부 레그 부분 (129) 의 높이 (h4) 는 함께 내측 시일 레그 (127) 의 내측 높이 (h2) 를 규정한다. 일 구현 예에서, 하부 레그 부분 (129) 의 높이 (h4) 는 외측 시일 레그 (126) 와 접촉 (즉, 콘택트) 하지 않고 폴딩된 하부 레그 부분 (129) 을 수용하기 위해 충분한 공간이 최초 갭 (131) 내에 있도록 규정된다. 구부러짐은 배리어 시일 링 (125) 의 내측 시일 레그 (127) 가 TES 링 (150) 과 베이스 링 (116) 사이의 갭을 완전히 차단하는 것을 보장하면서 하부 레그 부분 (129) 의 일부로 하여금 홈 (117) 내로 수용되게 한다. 내측 코너 챔퍼 (C3) 의 길이 및 각도는 하부 레그 부분 (129) 으로 하여금 TES 링 (150) 과 베이스 링 (116) 사이의 갭을 차단하도록 연장하는 동안 홈 (117) 의 하부 외측 코너와 간섭하지 않고 최초 갭 (131) 내로 용이하게 폴딩되게 한다. 내측 코너 챔퍼 (C3) 없이, 외측 시일 레그 (127) 가 벤딩될 수 있는 정도는 외측 시일 레그 (127) 의 하부 레그 부분 (129) 의 두께, 외측의 높이 (h1) 및 높이 (h2), 외측 시일 레그들 및 홈 (117) 의 높이 중 하나 이상에 의해 제한될 수도 있다. 즉, 외측 시일 레그 (127) 의 하단 표면은 홈 (117) 의 하부 외측 코너에 부딪힐 (hit) 수도 있고 설치 동안 배리어 시일 링이 홈 (117) 내에 완전히 놓이는 것을 방지할 수도 있다. 또한, 일 구현 예에서, 상부 레그 부분 (128) 의 높이 (h3) 및 하부 레그 부분 (129) 의 높이 (h4) 및 하부 레그 부분 (129) 의 구부러짐 정도는, 하부 레그 부분 (129) 을 보장하도록 규정되고, 폴딩될 때, 외측 시일 레그 (126) 의 외측 높이 (h1) 를 넘어 연장하지 않는다. 일 구현 예에서, 상부 레그 부분 (128) 의 높이 (h3) 및 하부 레그 부분 (129) 의 높이 (h4) 는 상부 레그 부분 (128) 이 외측 시일 레그 (126) 의 내부 표면에 대해 배치되는 각도에 종속된다. 일 구현 예에서, 상부 레그 부분 (128) 의 높이 (h3) 는 하부 레그 부분 (129) 의 높이 (h4) 보다 보다 크다. 대안적인 구현 예들에서, 상부 레그 부분 (128) 의 높이 (h3) 는 하부 레그 부분 (129) 의 높이 (h4) 이하이다. 일 구현 예에서, 상부 레그 부분 (128) 의 높이 (h3) 는 약 2.5 ㎜ 내지 약 2.7 ㎜이다. 대안적인 구현 예에서, 상부 레그 부분 (128) 의 높이 (h3) 는 약 2.62 ㎜로 규정된다. 일 구현 예에서, 하부 레그 부분 (129) 의 높이 (h4) 는 약 1.85 ㎜ 내지 약 2.05 ㎜로 규정된다. 대안적인 구현 예에서, 하부 레그 부분 (129) 의 높이 (h4) 는 약 1.95 ㎜로 규정된다. 일 구현 예에서, 상부 레그 부분 (128) 이 외측 시일 레그 (126) 의 내부 표면으로부터 연장하는 각도는 (α °) 에 의해 규정되고, 각도 (α °) 는 예각이다. 도 4에 예시된 일 구현 예에서, 각도 (α °) 는 약 24 °이다. 도 5에 예시된 또 다른 구현 예에서, 각도 (α °) 는 약 20 °이다.

계면은 상부 레그 부분 (128) 과 하부 레그 부분 (129) 사이의 계면을 나타낸다. 일 구현 예에서, 계면은 배리어 시일 링 (125) 의 상단 표면으로부터 높이 (h3) (즉, 상부 레그 부분 (128) 의 높이) 에 배치된다. 계면은 힘 (F) 이 하부 레그 부분 (129) 의 외측 표면에 인가될 때 내측 시일 레그 (127) 로 하여금 내향으로 구부러지게 한다.

도 5는 일 구현 예에서, 배리어 시일 링의 상이한 포지셔닝 프로파일들을 예시한다. 내측 시일 레그 (127) 는 실선 및 파선 모두로 나타낸다. 실선으로 나타낸 내측 시일 레그 (127) 는 이완된 포지션에 있을 때 배리어 시일 링 (125) 에 대응하고 파선은 구부러진 포지션에 대응한다. 배리어 시일 링 (125) 은, TES 링 (150) 이 베이스 링 (116) 에 규정된 홈 (117) 내부에 수용된 배리어 시일 링 (125) 의 내경에 인접하게 설치될 때, 하부 레그 부분 (129) 의 외부 표면에 힘 (F) 을 인가함으로써 구부러진 포지션으로 이동된다. 도 5에 도시된 구현 예에서, 배리어 시일 링 (125) 의 상부 레그 부분 (128) 은 외측 시일 레그 (126) 의 내부 표면에 대해 각도 (α °) 로 배향되고, 각도 (α °) 는 예각이도록 규정된다. 힘 (F) 이 인가될 때, 내측 시일 레그 (127) 는 외측 시일 레그 (126) 를 향해 내향으로 푸시된다. 그 결과, 상부 레그 부분 (128) 및 하부 레그 부분 (129) 은 내향으로 푸시된다. 일 구현 예에서, 상부 레그 부분 (128) 이 내향으로 푸시되는 양은 하부 레그 부분 (129) 이 내향으로 푸시되는 양보다 보다 적다. 내측 시일 레그 (127) 의 상부 레그 부분 (128) 및 하부 레그 부분 (129) 이 구부러지는 정도는 계면에 의해 제한된다. 일 구현 예에서, 내측 시일 레그 (127) 의 기울어진 윤곽으로 인해, 내측 시일 레그 (127) 의 상부 레그 부분 (128) 은 제 1 폴딩 각도 (α °) 만큼 내향으로 푸시되는 (즉, 구부러지는) 반면, 내측 시일 레그 (127) 의 하부 레그 부분 (129) 은 제 2 폴딩 각도 (Α °) 만큼 내향으로 구부러지고/푸시된다. 일 구현 예에서, 상부 레그 부분 (128) 의 제 1 폴딩 각도 (Α °) 는 하부 레그 부분 (129) 의 제 2 폴딩 각도 (Α °) 보다 보다 작다. 대안적인 구현 예에서, 상부 레그 부분 (128) 의 제 1 폴딩 각도 (Α °) 는 하부 레그 부분 (129) 의 제 2 폴딩 각도 (Α °) 와 동일하다. 일 구현 예에서, 상부 레그 부분 (128) 의 제 1 폴딩 각도 (Α °) 는 상부 레그 부분 (128) 이 외측 시일 레그 (126) 의 내부 표면에 대해 배치되는 각도 (α °) 보다 보다 작다. 일 구현 예에서, 하부 레그 부분 (129) 의 제 2 폴딩 각도 (Α °) 는 상부 레그 부분 (128) 이 외측 시일 레그 (126) 의 내부 표면에 대해 배치되는 각도 (α °) 보다 보다 크다. 일 대안적인 구현 예에서, 하부 레그 부분 (129) 의 제 2 폴딩 각도 (Α °) 는 상부 레그 부분 (128) 이 외측 시일 레그 (126) 의 내부 표면에 대해 배치되는 각도 (α °) 이하이다. 일부 구현 예들에서, 상부 레그 부분 (128) 및 하부 레그 부분 (129) 이 구부러질/푸시될 수 있는 제 1 폴딩 각도 (α °) 및 제 2 폴딩 각도 (Α °) 는, 상부 레그 부분 (128) 의 높이 (h3), 하부 레그 부분 (129) 의 높이 (h4), 상부 레그 부분 (128) 이 외측 시일 레그 (126) 의 내부 표면으로부터 연장하는 초기 각도 (α °), 배리어 시일 링 (125) 이 이완된 포지션에 있을 때 내측 시일 레그 (127) 와 외측 시일 레그 (126) 사이에 규정된 최초 갭 (131) 의 양, 배리어 시일 링 (125) 이 구부러진 포지션에 있을 때 내측 시일 레그 (127) 와 외측 시일 레그 (126) 사이에 남아 있어야 하는 폴딩된 갭 (132) 의 양, 및 하부 레그 부분 (129) 의 외부 표면에 인가되는 힘 (F) 의 양에 기초하여 규정된다. 폴딩된 갭 (132) 은 외측 시일 레그 (126) 와 내측 시일 레그 (127) 사이의 어떠한 간섭도 방지하도록 규정된다. 부가적으로, 외측 시일 레그 (126) 및 내측 시일 레그 (127) (즉, 상부 레그 부분 (128), 하부 레그 부분 (129)) 의 제 1 폴딩 각도 및 치수 및 제 2 폴딩 각도 및 치수는 배리어 시일 링 (125) 의 임의의 표면과 홈 (117) 의 표면 및 베이스 링 (116) 의 표면 사이에 간섭이 없음을 보장하도록 규정된다. 일 구현 예에서, 본 명세서에 사용된 바와 같이, 간섭은, 예를 들어, 외측 시일 레그가 홈 (117) 의 하부 외측 코너에 의해 벤딩되는 것이 방지되기 때문에, 외측 시일 레그가 홈 (117) 내부 제자리로 푸시되는 것이 방지되는 양 또는 정도를 지칭한다. 또한, 제 1 폴딩 각도 및 제 2 폴딩 각도, 상부 레그 부분 (128) 의 높이 (h3) 및 하부 레그 부분 (129) 의 높이 (h4) 는 모두 하부 레그 부분 (129) 이 구부러진 포지션에 있을 때 외측 시일 레그 (126) 의 외측 높이 (h1) 를 넘어 연장하지 않는 것을 보장하도록 규정된다.

배리어 시일 링 (125) 을 규정하기 위해 사용된 설계, 치수들, 재료는 모두 예들로서 제공되고 포괄적이거나 제한적인 것으로 간주되지 않아야 한다는 것을 주의해야 한다. 또한, 배리어 시일 링 (125) 의 다양한 치수들 (길이들 및 각도들) 을 규정할 때 용어 "약"의 용법은 인용된 치수들의 ± 10 내지 15 %의 변동을 포함할 수도 있다는 것을 주의해야 한다. 일 구현 예에서, 배리어 시일 링 (125) 은 배리어 시일 링 (125) 이 복수의 동작들에서 재사용될 수 있도록 플라즈마 라디칼들의 불소 및/또는 다른 반응성 컴포넌트들로부터의 부식에 보다 덜 민감하고, 베이스 링 (116) 의 홈 내 제자리로 푸시되도록 가요성인 재료로 이루어진다. 일부 구현 예들에서, 배리어 시일 링 (125) 은 폴리테트라플루오로에틸렌 (polytetrafluoroethylene; PTFE) 또는 퍼플루오로엘라스토머 (perfluoroelastomer; FFKM) 재료로 이루어진다. 대안적인 구현 예들에서, 배리어 시일 링 (125) 은 가스 누설 및 유체 누설을 방지하도록 플라즈마 챔버에서 사용되는 O-링과 동일하거나 유사한 재료로 이루어질 수도 있다. 배리어 시일 링 (125) 은 전술한 재료들로 제한되지 않고 동일하거나 유사한 열적 특성 및 화학적 특성을 갖는 임의의 다른 재료로 이루어질 수 있다.

일 구현 예에서, 배리어 시일 링 (125) 은 홈 내에 설치될 때 원래 사이즈를 유지하도록 어닐링을 겪을 수도 있다. 배리어 시일 링 (125) 이 사용되는 플라즈마 챔버 내 환경은 수행될 동작에 기초하여 가변할 수 있다. 그 결과, 배리어 시일 링 (125) 은 배리어 시일 링 (125) 으로 하여금 플라즈마 라디칼들이 절연 (플라스틱) 컴포넌트들과 같은 아래에 놓인 부품들을 향해 흐르고 이들을 공격하는 것을 차단하는데 실패하게 하도록 수축할 (shrink) 수도 있다. 플라즈마 챔버 내에서 사용될 때 배리어 시일 링 (125) 의 사이즈 및 형상이 영향을 받는 것을 방지하기 위해, 배리어 시일 링은 베이스 링 (116) 의 홈 (117) 내에 설치되기 전에 어닐링 프로세스를 겪는다. 어닐링을 겪음으로써, 배리어 시일 링 (125) 기하 구조는 사용 동안 유지되고, 이에 따라 배리어 시일 링 (125) 의 기능이 플라즈마 챔버의 조건들에 의해 부정적으로 영향을 받지 않는다는 것을 보장한다. 어닐링 프로세스는 배리어 시일 링으로 하여금 구조 및 사이즈를 유지하게 한다. 어닐링에 사용된 온도 및 시간은 사용된 재료에 종속되고 온도 및 시간의 상기 범위는 예들로서 제공되고 제한적인 것으로 간주되지 않아야 한다.

도 6은 플라즈마 챔버에서 사용 가능한 플라즈마 라디칼 에지 링 배리어 시일 (125) 의 상단 사시도의 측면도를 예시한다. 배리어 시일 (125) 은 링의 형상이고 따라서 또한 본 출원 전반에 걸쳐 "배리어 시일 링" (125) 으로 지칭된다. 배리어 시일 링 (125) 은 프로세스 모듈 (100) 의 플라즈마 챔버의 하부 전극의 일부인 정전 척을 둘러싸는 에지 링 (112) 아래에 배치된 베이스 링 (116) 의 내부 표면 상에 규정된 홈 (117) 내로 통합되도록 구성된다. 배리어 시일 링 (125) 은 베이스 링 (116) 과 에지 링 (112) 아래에 배치된 TES 어셈블리의 일부인 TES 링 (150) 사이의 갭을 시일하도록 사용되며, TES 어셈블리는 에지 링 (112) 위의 플라즈마 시스 프로파일을 제어하기 위해 전력을 제공하도록 사용된다. 다양한 구현 예들이 베이스 링 (116) 과 TES 링 (150) 사이의 갭을 시일하는 배리어 시일 링 (125) 을 참조하여 기술되었지만, 배리어 시일 링 (125) 은 또한 에지 링 (112) 과 커버 링 (114) 사이, 에지 링 (112) 과 베이스 링 (116) 사이, 커버 링 (114) 과 베이스 링 (116) 사이, 등의 갭들을 시일하도록 사용될 수 있다 .

도 7은 베이스 링 (116) 과 에지 링 (112) 아래에 배치된 다른 컴포넌트들 사이의 갭들을 시일하도록 구성된 배리어 시일 링 (125) 의 측면도를 예시한다.

도 8은 배리어 시일 링 (125) 의 평면도를 예시하고 도 9는 플라즈마 챔버에서 사용된 배리어 시일 링 (125) 의 저면도를 예시한다. 배리어 시일 링 (125) 의 보다 상세한 도면이 도시되고 도 10a 및 도 10b를 참조하여 논의된다.

도 10a는 도 10b에서 배리어 시일 링의 확대된 단면도가 제공되는 위치를 도시하는 배리어 시일 링 (125) 의 측면도를 예시한다. 도 10a 및 도 10b를 동시에 참조하면, 배리어 시일 링 (125) 은 한 쌍의 레그들을 포함하고, 외측 시일 레그 (126) 는 외경 (OD) 에서 규정되고 측벽의 상단 표면 및 하단 표면에 규정된 챔퍼 (C1) 및 챔퍼 (C2) 를 갖는 측벽을 포함하고, 내측 시일 레그 (127) 는 내경 (ID) 까지 연장하도록 규정되고 상부 레그 부분 (128) 및 하부 레그 부분 (129) 을 포함한다. 상부 레그 부분 (128) 은 외측 시일 레그 (126) 와 내측 시일 레그 (127) 사이에 최초 갭 (131) 을 규정하도록 외측 시일 레그 (126) 의 상단 부분으로부터 비스듬히 연장한다. 계면 (130) 은 상부 레그 부분 (128) 과 하부 레그 부분 (129) 사이에 규정되고 그리고 내측 시일 레그 (127) 로 하여금 계면 (130) 에서 외측 시일 레그 (126) 를 향해 내향으로 구부러지도록 구성된다. 내측 시일 레그 (127) 의 구부러짐은 폴딩된 갭 (132) 이 외측 시일 레그 (126) 와 내측 시일 레그 (127) 사이에 규정되게 제한된다. 폴딩된 갭 (132) 은 외측 시일 레그 (126) 와 내측 시일 레그 (127) 의 하부 레그 부분 (129) 사이에 콘택트가 없다는 것을 보장한다. 구부러짐은 배리어 시일 링 (125) 으로 하여금 홈 (117) 내부에 꼭 맞도록 피팅하고 외측 시일 레그 (126) 의 높이 (h1) 는 베이스 링 (116) 의 홈 (117) 내 간극 (clearance) 을 최소화하도록 최대화된다. 또한, 외측 시일 레그 (126) 의 외측 높이 (h1) 는 배리어 시일 링 (125) 이 플라즈마 챔버 내의 온도에 노출될 때 배리어 시일 링 (125) 이 홈의 높이를 과도하게 충진하지 않는 것을 보장하도록 규정된다. 배리어 시일 링 (125) 의 외경 (OD) 은 배리어 시일 링 (125) 이 재사용될 수 있고 용이하게 설치될 수 있도록 설치 동안 시일 압축이 발생하는 것을 보장하도록 규정된다. 외측 시일 레그 (126) 의 외측 코너들에 제공된 챔퍼 (C1) 및 챔퍼 (C2) 는 설치 동안 배리어 시일 링 (125) 이 홈 (117) 의 내부 표면과 완전히 메이팅하는 것 (즉, 챔퍼 (C1) 및 챔퍼 (C2) 가 규정되는 상단 외측 코너 및 하단 외측 코너를 제외하고 홈 (117) 의 내부 측벽의 길이와 인접하는 것) 을 보장한다. 내측 시일 레그 (127) 의 하부 레그 부분 (129) 의 내부 코너에 제공된 챔퍼 (C3) 는 내측 시일 레그 (127) 로 하여금 베이스 링 (116) 의 홈 (117) 의 외측 코너 (즉, TES 링 (150) 을 대면하는 하부 외측 코너) 와 콘택트하지 않고 용이하게 구부러지게 한다. 챔퍼 (C3) 없이, 일부 예들에서, 내측 시일 레그 (127) 의 구부러짐은 내측 시일 레그 (127) 의 내측 코너에서 배리어 시일 링 (125) 을 손상시킬 수도 있고 또는 내측 시일 레그 (127) 를 내향으로 푸시하기 어려울 수도 있다. 배리어 시일 링 (125) 의 하부 폭 (w2) 은 TES 링 (150) 과 베이스 링 (116) 사이의 갭을 차단하도록 배리어 시일 링 (125) 과 TES 링 (150) 사이의 콘택트를 보장하도록 규정된다. 내측 높이 (h2) 는 내측 시일 레그 (127) 가 홈 (117) 내로 폴딩될 수 있는 공간을 갖도록 규정된다.

Claims (15)

1. 플라즈마 챔버에서 사용하기 위한 배리어 시일 링 (seal ring) 에 있어서,
   외경에서 수직으로 아래로 연장하는 외측 시일 레그 (leg) 로서, 외부 표면 상에 상부 챔퍼 (chamfer) 및 하부 챔퍼를 갖는, 상기 외측 시일 레그; 및
   상기 외측 시일 레그의 상단 부분에 연결되는 내측 시일 레그로서, 상기 내측 시일 레그는 상기 외측 시일 레그에 대해 비스듬히 (at an angle) 배향되고 상기 내측 시일 레그는 상부 레그 부분 및 하부 레그 부분을 포함하고, 상기 내측 시일 레그의 상기 하부 레그 부분은 상기 외측 시일 레그와 제 1 거리의 최초 갭을 형성하는, 상기 내측 시일 레그를 포함하고,
   상기 하부 레그 부분은 상기 최초 갭의 상기 제 1 거리보다 보다 작지만 0보다 보다 큰 제 2 갭을 생성하도록 상기 외측 시일 레그를 향해 구부러지도록 (flex) 구성되고; 그리고
   상기 배리어 시일 링은 제 1 링의 홈 (groove) 내에 놓이고 상기 내측 시일 레그가 제 2 링에 대고 (against) 가압될 때 시일을 제공하도록 구성되고, 상기 제 1 링 및 상기 제 2 링은 플라즈마 챔버의 일부인, 배리어 시일 링.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 내측 시일 레그는 상기 외측 시일 레그에 대해 예각 (acute angle) 으로 배향되고,
   상기 제 1 링은 상기 플라즈마 챔버의 하부 부분에 배치된 기판 지지 표면을 둘러싸는 에지 링 아래에 배치된 베이스 링이고, 그리고 상기 제 2 링은 상기 베이스 링에 인접하게 배치되고 상기 베이스 링으로 둘러싸인 튜닝 가능한 에지 시스 (tunable edge sheath; TES) 어셈블리의 일부인 커플링 링인, 배리어 시일 링.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 내측 시일 레그의 계면 (interface) 은 상기 상부 레그 부분을 상기 하부 레그 부분에 연결하고, 그리고 상기 내측 시일 레그는 상기 계면을 따라 내향으로 구부러지고 상기 구부러짐은 상기 상부 레그 부분 및 상기 하부 레그 부분 각각에 대해 각도가 가변하는, 배리어 시일 링.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 상부 레그 부분은 제 1 폴딩 각도로 구부러지고 상기 하부 레그 부분은 제 2 폴딩 각도로 구부러지고, 그리고 상기 제 1 폴딩 각도는 상기 제 2 폴딩 각도보다 보다 작은, 배리어 시일 링.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 하부 레그 부분의 내부 표면은 수직으로 아래로 연장하고 상기 외측 시일 레그의 내부 표면에 평행하고, 그리고
   상기 하부 레그 부분의 외측 표면은 상단 부분 및 하단 부분을 포함하고, 상기 상단 부분은 제 1 높이를 연장하고 상기 상부 레그 부분의 외부 표면의 윤곽 (contour) 을 따르고, 그리고 상기 하단 부분은 제 2 높이를 상기 배리어 시일 링의 내경까지 수직으로 아래로 연장하는, 배리어 시일 링.
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 외경에서 상기 외측 시일 레그는 제 1 높이를 연장하고 상기 내측 시일 레그는 제 2 높이에 대해 내경까지 연장하고, 상기 제 1 높이는 상기 제 2 높이보다 보다 크고,
   상기 상부 레그 부분은 제 3 높이를 연장하고 상기 하부 레그 부분은 제 4 높이를 연장하고, 상기 제 3 높이 및 상기 제 4 높이는 상기 내측 시일 레그의 상기 제 2 높이를 규정하는, 배리어 시일 링.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 내측 시일 레그는 내부 표면에 규정된 내측 챔퍼를 갖는, 배리어 시일 링.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 상부 챔퍼의 프로파일 및 상기 하부 챔퍼의 프로파일은 상기 제 1 링의 상기 홈의 내부 측벽의 상단 코너 및 하단 코너의 대응하는 내측 반경들 (radii) 에서 프로파일과 매칭하는, 배리어 시일 링.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 배리어 시일 링의 상단 폭은 상기 배리어 시일 링의 하단 폭보다 보다 작은, 배리어 시일 링.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 홈은 상기 플라즈마 챔버의 하부 부분에 배치된 상기 제 1 링의 내부 측벽 상에 규정되고, 상기 홈은 제 1 내경으로부터 제 2 내경으로 내향으로 연장하고,
    상기 제 1 링의 상기 홈의 상기 제 2 내경은 상기 배리어 시일 링의 상기 외경과 동일하고 상기 배리어 시일 링의 상기 외측 시일 레그의 상기 상부 챔퍼 및 하부 챔퍼는 상기 제 1 링에 규정된 상기 홈의 상기 내부 측벽을 갖는 상기 외경에서 상기 외측 시일 레그의 완전한 메이팅 (mate) 을 허용하도록 규정되는, 배리어 시일 링.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 링에 규정된 상기 홈의 높이는 상기 외경에서 상기 외측 시일 레그의 제 1 높이와 동일한, 배리어 시일 링.
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 링 및 상기 제 2 링은 상기 플라즈마 챔버의 하부 부분에 규정된 튜닝 가능한 에지 시스 (tunable edge sheath; TES) 어셈블리의 일부이고, 상기 TES 어셈블리는,
    상기 제 1 링으로서, 상기 플라즈마 챔버의 하부 부분의 중심에 배치된 정전 척 (electrostatic chuck; ESC) 을 둘러싸는 에지 링의 제 1 부분 아래에 배치된, 상기 제 1 링,
    상기 에지 링의 제 2 부분 아래에 배치된 상기 제 2 링으로서, 상기 제 2 링은 상기 제 2 링의 상단 표면 내에 임베딩되고 (embed) 상기 제 2 링의 상단 표면에 근접한 커플러 (coupler) 를 포함하는, 상기 제 2 링,
    상기 제 2 링 아래에 배치되고 상기 ESC를 둘러싸는 세라믹 지지 엘리먼트로서, 상기 세라믹 지지 엘리먼트는 상기 세라믹 지지 엘리먼트의 높이를 연장하는 수직 샤프트 내에 수용된 슬리브를 포함하고, 상기 슬리브는 전도성 로드 (rod) 를 캡슐화하도록 (encapsulate) 구성된 절연 컴포넌트인, 상기 세라믹 지지 엘리먼트, 및
    매칭 네트워크를 갖는 무선 주파수 (radio frequency; RF) 전력 소스를 포함하고,
    상기 전도성 로드의 제 1 단부는 상기 매칭 네트워크를 통해 상기 RF 전력 소스에 커플링되고 상기 전도성 로드의 제 2 단부는 상기 제 2 링에 임베딩된 상기 커플러에 커플링되고, 상기 전도성 로드는 상기 절연 컴포넌트를 통해 상기 제 2 링 내의 상기 커플러의 베이스로 연장하고, 상기 전도성 로드는 상기 플라즈마 챔버의 플라즈마 프로세싱 영역에서 생성되고 상기 에지 링 위로 연장하는 플라즈마의 시스 (sheath) 프로파일에 영향을 주기 위해 상기 RF 전력 소스로부터 상기 에지 링으로 전력을 송신하도록 구성되는, 배리어 시일 링.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 플라즈마 프로세싱 영역 내에 상기 플라즈마를 생성하도록 상기 ESC에 전력을 제공하도록 제 2 RF 전력 소스가 제 2 매칭 네트워크를 통해 상기 ESC에 커플링되는, 배리어 시일 링.
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 배리어 시일 링은, 사용 시, 상기 배리어 시일 링의 수축 (shrinkage) 을 방지하도록 어닐링되는, 배리어 시일 링.
15. 제 1 항에 있어서,
    상기 배리어 시일 링은 폴리테트라플루오로에틸렌 (polytetrafluoroethylene; PTFE) 또는 퍼플루오로엘라스토머 (perfluoroelastomer; FFKM) 재료로 이루어지는, 배리어 시일 링.

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