KR200467708Y1 - 플라즈마 에칭 챔버용 에지 링 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

플라즈마 에칭 챔버에 사용된 에지 링 어셈블리는 유전체 결합 링 및 도전성 에지 링을 포함한다. 일 실시형태에서, 유전체 결합 링은 그 내측 둘레로부터 상방을 향해 축 방향으로 연장하는 환상 돌출부를 갖는다. 유전체 결합 링은 플라즈마 에칭 챔버 내의 기판 지지체를 둘러싸도록 구성된다. 도전성 에지 링은 유전체 결합 링의 환상 돌출부를 둘러싸도록 구성된다. 기판 지지체 상에 지지된 기판은 기판 지지체 위에 돌출하고 유전체 결합 링의 환상 돌출부 및 도전성 에지 링의 일부분 위에 있다. 다른 실시형태에서, 유전체 결합 링은 직사각형 단면을 갖는다. 유전체 결합 링 및 도전성 에지 링은 플라즈마 에칭 챔버 내의 기판 지지체를 둘러싸도록 구성된다. 기판 지지체 상에 지지된 기판은 기판 지지체 위에 돌출하고 도전성 에지 링의 일부분 위에 있다.

Description

플라즈마 에칭 챔버용 에지 링 어셈블리{AN EDGE RING ASSEMBLY FOR PLASMA ETCHING CHAMBERS}
본 고안은 35 U.S.C.§119 하에서 발명의 명칭이 "AN EDGE RING ASSEMBLY FOR PLASMA ETCHING CHAMBERS" 로 2009 년 12 월 1 일자로 출원된 가출원 제 61/265,510 호를 우선권 주장하며, 이 전체 내용은 본 명세서에 참조로서 통합된다.
일반적으로, 플라즈마 에칭 챔버는 반도체 기판 상에 형성된 하나 이상의 층들을 에칭하는데 사용된다. 에칭 동안, 기판은 챔버 내의 기판 지지체 상에 지지된다. 통상적으로, 기판 지지체는 클램핑 (clamping) 메커니즘을 포함한다. 기판 위의 공간에 대해 플라즈마를 한정하기 위해 및/또는 플라즈마에 의한 부식으로부터 기판 지지체를 보호하기 위해 기판 지지체 주변 (즉, 기판 주변) 에 에지 링이 배치될 수 있다. 종종 포커스 링으로 지칭되는 에지 링은 희생적 (즉, 소모적) 인 부품일 수 있다. 도전성 및 비-도전성 에지 링은 공유된 미국 특허 제 5,805,408; 5,998,932; 6,013,984; 6,039,836 및 6,383,931 호에 설명된다.
기판의 표면에 기하학적 패턴을 형성하기 위해 리소그래피 기술이 이용될 수 있다. 리소그래피 프로세스 동안, 집적 회로 패턴과 같은 패턴은 마스크 또는 레티클로부터 투영되고 기판의 표면 상에 형성된 감광성 (예를 들어, 포토레지스트) 코팅으로 전사될 수 있다. 또한, 플라즈마 에칭은, 포토레지스트 층에 형성된 패턴을 포토레지스트 층 아래에 있는 기판 상에 형성된 하나 이상의 층으로 전사시키는데 이용될 수 있다.
플라즈마 에칭 동안, 무선 주파수 (radio-frequency; RF) 전자기 방사를 낮은 압력 가스 (또는 가스 혼합물) 에 공급함으로써 기판의 표면 위에 플라즈마가 형성된다. 기판의 전위를 조정함으로써, 플라즈마 내 대전된 종들이 기판의 표면에 작용하도록 지향되고 이에 의해 표면으로부터 재료 (예를 들어, 원자) 를 제거할 수 있다.
에칭될 재료와 화학적으로 반응하는 가스를 이용함으로써 플라즈마 에칭이 더욱 효과적으로 이루어질 수 있다. 소위, "반응성 이온 에칭" 은 반응성 가스의 화학적 에칭 효과와 플라즈마의 에너지 작용 효과를 결합한다.
바람직하지 못하게, 에칭 부산물이 기판의 측면 에지 (예를 들어, 베벨 에지) 또는 밑면 상에 퇴적될 수도 있다. 후속하는 프로세싱 동안 휘발될 수도 있는 부산물 증착은 프로세스 수율에 악영향을 줄 수도 있다. 수율을 최대화하기 위해서, 기판의 밑면 및 베벨 에지에서 폴리머 성장 (buildup) 의 감소가 바람직하다.
본 명세서에 설명된 것은 플라즈마 에칭 챔버에서 사용된 에지 링 어셈블리이고, 이 에지 링 어셈블리는 플라즈마 에칭 챔버 내의 기판 지지체를 둘러싸도록 구성된 유전체 결합 링, 및 기판 지지체 상에 지지된 기판이 도전성 에지 링의 일부 위에 돌출하도록 유전체 결합 링 상에 지지된 도전성 에지 링을 포함한다.
도 1 은 평행판 플라즈마 에칭 챔버의 도면이다.
도 2a 는 일 실시형태에 따른 평행판 플라즈마 에칭 챔버 내의 기판 지지체 상에 탑재된 에지 링 어셈블리를 나타낸다.
도 2b 는 다른 실시형태에 따른 평행판 플라즈마 에칭 챔버 내의 기판 지지체 상에 탑재된 에지 링 어셈블리를 나타낸다.
도 3 은 도 2a 에 도시된 바와 같은 유전체 결합 링의 상면도를 나타낸다.
도 4 는 도 3 의 선 A 를 따라 자른 단면도를 나타낸다.
도 5 는 도 2a 에 도시된 바와 같은 도전성 에지 링의 상면도를 나타낸다.
도 6 은 도 5 의 선 D 를 따라 자른 단면도를 나타낸다.
도 7 은 도 5 의 선 C 을 따라 자른 단면도를 나타낸다.
도 8 은 도 2b 에 도시된 바와 같은 유전체 결합 링의 상면도를 나타낸다.
도 9 는 도 8 의 선 A 를 따라 자른 단면도를 나타낸다.
도 10 은 도 2b 에 도시된 바와 같은 도전성 에지 링의 상면도를 나타낸다.
도 11 은 도 10 의 선 B 를 따라 자른 단면도를 나타낸다.
프로세스 가스가 샤워헤드 전극을 통해 공급되고 기판 지지체 상에 지지된 반도체 기판이 샤워헤드 및/또는 기판 지지체를 통해 RF 에너지를 공급받음으로써 생성된 플라즈마에 의해 에칭되는 평행판 플라즈마 에칭 챔버에서, 플라즈마 균일도는 기판 지지체와 플라즈마 사이의 RF 커플링에 의해 영향받을 수 있다.
플라즈마 균일도를 향상시키기 위해, 에지 링 어셈블리는 플라즈마 에칭 챔버 내의 기판 지지체를 둘러싸도록 구성될 수 있다. 에지 링 어셈블리는, 유전체 결합 링이 기판 지지체를 둘러싸고 유전체 결합 링 상에 도전성 에지 링이 지지되도록 배열된 도전성 에지 링 및 유전체 결합 링을 포함한다. 도전성 에지 링은 기판의 밑면 및 에지를 따라 있는 부산물 증착을 감소시키고, 기판의 플라즈마 에칭 균일도를 증가시키고/시키거나 플라즈마 에칭 챔버 컴포넌트의 마손 (wear) 을 감소시킬 수 있다. 유전체 결합 링은 도전성 에지 링과 기판 지지체 사이의 RF 커플링 및 바람직하지 않은 아킹 (arcing) 을 감소시키도록 기능성일 수 있다.
에지 링 어셈블리는 헬리콘, 전자 사이클로트론 공명, 평행판, 또는 다른 유형의 플라즈마 에칭 챔버 내에 유도적으로 커플링되어 통합될 수 있다. 예를 들어, 고밀도 플라즈마가 TCP™ (transformer coupled plasma) 리액터에서 또는 전자 사이클로트론 공명 (electron cyclotron resonance; ECR) 리액터에서 생성될 수 있다. RF 에너지가 리액터에 유도적으로 커플링된 TCP 리액터는 캘리포니아 프레몬트의 램 리써치 코포레이션사로부터 사용 가능하다. 고밀도 플라즈마를 제공할 수 있는 고-유동 플라즈마 리액터의 예는 공유의 미국 특허 제 5,948,704 호에 개시되고, 이 개시물은 본 명세서에서 참조로서 통합된다. 평행판 리액터, 전자 사이클로트론 공명 (ECR) 리액터, 및 TCP™ 리액터는 공유의 미국 특허 제 4,340,462; 4,948,458; 5,200,232 및 5,820,723 호에 개시되고, 이 개시물은 본 명세서에서 참조로서 통합된다.
예시의 방식에 의해, 플라즈마는 평행판 에칭 챔버, 예컨대 그 개시물이 본 명세서에서 참조로서 통합된 공유의 미국 특허 제 6,090,304 호에 설명된 듀얼 주파수 플라즈마 에칭 챔버에서 생성될 수 있다. 바람직한 평행판 플라즈마 에칭 챔버는 상부 샤워헤드 전극 및 기판 지지체를 포함하는 듀얼 주파수 용량성 커플링된 플라즈마 리액터이다. 예시의 목적을 위해, 에지 링 어셈블리의 실시형태가 평행판 유형의 플라즈마 에칭 챔버를 참조하여 본 명세서에서 설명된다.
평행판 플라즈마 에칭 챔버는 도 1 에 도시된다. 플라즈마 에칭 챔버 (100) 는 챔버 (110), 인렛 로드 록 (112), 및 선택적 아웃렛 로드 록 (114) 을 포함하고, 이들의 보다 상세한 설명은 그 전체가 본 명세서에 참조로서 통합되는 공유의 미국 특허 제 6,824,627 호에 설명된다.
(만약 제공된다면) 로드 록 (112 및 114) 은 웨이퍼 공급기 (162) 로부터 웨이퍼와 같은 기판을, 챔버 (110) 를 통과시켜 웨이퍼 저장소 (164) 로 트랜스퍼 (transfer) 하기 위한 트랜스퍼 디바이스를 포함한다. 로드 록 펌프 (176) 는 로드 록 (112 및 114) 내에 원하는 진공 압력을 제공할 수 있다.
터보 펌프와 같은 진공 펌프 (172) 는 챔버 내 원하는 압력을 유지하도록 구성된다. 플라즈마 에칭 동안, 챔버 압력이 제어되고, 바람직하게 플라즈마를 지속시키기에 충분한 레벨로 유지된다. 너무 높은 챔버 압력은 에칭을 정지시키는데 불리하게 기여할 수 있는 반면, 너무 낮은 챔버 압력은 플라즈마 소멸을 초래할 수 있다. 평행판 리액터와 같은 중밀도 (medium density) 플라즈마 리액터에서, 바람직하게 챔버 압력은 약 200 mTorr 미만 (예를 들어, 100 mTorr 미만 또는 50 mTorr 미만)(본 명세서에서 사용되는 "약" 은 ±10% 를 의미함) 의 압력으로 유지된다.
챔버 내 압력을 제어하기 위해서, 진공 펌프는 리액터의 벽 내의 아웃렛에 연결될 수 있고 밸브 (173) 에 의해 조절될 수 있다. 바람직하게, 에칭 가스가 챔버 안으로 유동되는 동안 진공 펌프는 200 mTorr 미만의 챔버 내 압력을 유지할 수 있다.
챔버 (110) 는 상부 전극 (125)(예를 들어, 샤워헤드 전극), 및 기판 지지체 (150) 를 포함하는 상부 전극 어셈블리 (120) 를 포함한다. 상부 전극 어셈블리 (120) 는 상부 하우징 (130) 내에 탑재된다. 상부 하우징 (130) 은 메커니즘 (132) 에 의해 수직으로 이동되어, 상부 전극 (125) 과 기판 지지체 (150) 사이의 갭을 조정할 수 있다.
에칭 가스 소스 (170) 는 하우징 (130) 에 연결되어, 하나 이상의 가스를 포함하는 에칭 가스를 상부 전극 어셈블리 (120) 로 전달할 수 있다. 바람직한 에칭 챔버에서, 상부 전극 어셈블리는 가스 분배 시스템을 포함하고, 이 시스템은 기판의 표면에 근접한 영역에 반응 및/또는 운반 가스를 전달하는데 이용될 수 있다. 하나 이상의 가스 링, 인젝터 (injector) 및/또는 샤워헤드 (예를 들어, 샤워헤드 전극) 을 포함할 수 있는 가스 분배 시스템은 공유의 미국 특허 제 6,333,272; 6,230,651; 6,013,155 및 5,824,605 호에 개시되고, 그 개시물은 본 명세서에 참조로서 통합된다.
상부 전극 (125) 은 바람직하게 샤워헤드 전극을 포함하고, 샤워헤드 전극은 가스 홀 (미도시) 를 포함하여 이것을 통해 에칭 가스를 분배한다. 샤워헤드 전극은 에칭 가스의 원하는 분배를 촉진할 수 있는 하나 이상의 수직으로 이격된 배플판 (baffle plate) 을 포함할 수 있다. 상부 전극 및 기판 지지체는 임의의 적합한 재료, 예컨대 그래파이트, 실리콘, 실리콘 카바이드, 알루미늄 (예를 들어, 양극처리된 알루미늄), 또는 이들의 조합으로 형성될 수도 있다. 열 전달 액체 소스 (174) 가 상부 전극 어셈블리 (120) 에 연결될 수 있고, 다른 열 전달 액체 소스가 기판 지지체 (150) 에 연결될 수 있다.
도 2a 및 도 2b 는 각각 2 개의 실시형태에 따른 에지 링 어셈블리 (270) 를 포함하는 기판 지지체 (250) 의 상세를 나타낸다. 기판 지지체 (250) 는 기판 지지체 (250) 의 상부면 (255)(지지면) 상에 기판을 정전기적으로 클램핑하기 위해 정전척 (electrostatic chuck; ESC)(미도시) 을 통합할 수 있다. 기판 지지체 (250) 는 RF 매칭 등을 제공하기 위한 RF 소스 및 부수적인 회로 (미도시) 에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 기판 지지체 (250) 는 바람직하게 온도 제어되고, 선택적으로 난방 장치 (미도시) 를 포함할 수도 있다. 기판 지지체 (250) 는 지지면 (255) 상에 200 mm 또는 300 mm 의 웨이퍼와 같은 단일의 반도체 기판을 지지하도록 구성된다.
바람직하게, 기판 지지체 (250) 는 기판 상의 포토레지스트의 버닝 (burning) 을 방지하기에 충분한 양으로 플라즈마 에칭 동안 기판 (210) 을 냉각시키기 위해 기판 (210) 아래로 헬륨을 공급하기 위한 지지체 안의 통로를 포함한다. 기판과 기판 지지체 사이의 공간 안으로 압력이 일정하게 유지된 가스 (pressurized gas) 를 주입함으로써 기판의 온도를 제어하는 방법은 공유의 미국 특허 제 6,140,612 호에 개시되고, 그 개시물은 본 명세서에 참조로서 통합된다.
도 2a 의 실시형태에 나타난 바와 같이, 유전체 결합 링 (285) 은 기계적 또는 접착성 패스닝 (fastening) 을 이용하거나 이들 없이 기판 지지체 (250) 의 플랜지 면 (260) 상에 지지된다. 도전성 에지 링 (280) 은 유전체 결합 링 (285) 의 상부면 상에 지지된다. 유전체 결합 링 (285) 의 돌출부 (310) 는 기판 지지체 (250) 와 도전성 에지 링 (280) 사이에 배치된다. 기판 (210) 은 지지면 (255) 상에 지지/클램핑될 수 있다. 플라즈마의 이온/반응성 종들에 대해 기판 지지체 (250) 의 노출을 감소시키기 위해서, 바람직하게 기판 (210) 이 기판 지지면 (255) 및 돌출부 (310) 위에 돌출하고, 적어도 도전성 에지 링 (280) 의 반경 방향의 내측부 (281) 위에 있도록 기판 지지체 (250) 가 사이징된다.
도전성 에지 링 (280) 은 반도전성 또는 전기적으로 도전성인 재료, 예컨대 실리콘 (예를 들어, 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘) 또는 실리콘 카바이드 (예를 들어, 화학적 기상 증착된 실리콘 카바이드) 로 제조될 수 있다. 플라즈마에 대한 직접 노출로 인해, 도전성 에지 링 (280) 은 바람직하게 고 순도의 재료로 제조된다. 도전성 에지 링 (280) 은 전기적으로 플로팅 (floating) 될 수도 있고, 또는 DC 그라운드에 전기적으로 커플링 될 수도 있다.
유전체 결합 링의 바람직한 실시형태가 도 3 및 도 4 에 도시된다. 유전체 결합 링 (285) 은 환상 (annular) 바디 (320) 및 환상 돌출부 (310) 를 포함한다. 유전체 링 (285) 은 픽업 핀 (pick-up pin) 을 수용하기 위해 환상 바디 (320) 내에 축 방향으로 연장하는 단차홀 (stepped hole; 330) 을 선택적으로 가질 수 있다.
도 4 를 참조하면, 유전체 결합 링 (285) 은 11.6 내지 11.7 인치의 직경 및 0.49 내지 0.50 인치의 높이를 갖는 내측 실린더면 (cylindrical surface)(321); 13.2 내지 13.3 인치의 직경, 0.39 내지 0.40 인치의 높이를 갖고 내측 실린더면 (321) 과 동심인 외측 실린더면 (323); 외측 실린더면 (323) 의 중심축에 수직하고 외측 실린더면 (323) 의 하부 둘레로부터 내측 실린더면 (321) 의 하부 둘레로 연장하는 하부면 (322); 외측 실린더면 (323) 의 중심축에 수직하고 외측 실린더면 (323) 의 상부 둘레로부터 내측으로 연장하는 상부면 (324); 내측 실린더면 (321) 의 상부 둘레로부터 외측으로 연장하고 상부면 (324) 의 내측 둘레로부터 상방으로 연장하는 환상 돌출부 (310); 0.09 내지 0.11 인치의 높이 및 0.04 내지 0.05 인치의 폭을 갖는 환상 돌출부 (310) 를 갖는다.
환상 돌출부 (310) 의 상부 에지는 넉넉잡아 폭 0.01 인치의 45°모서리를 갖는다. 유전체 결합 링 (285) 의 다른 에지들 모두는 적합한 반경 (예컨대, 0.01, 0.02 및 0.05 인치) 로 라운딩될 수 있다. 선택적 단차홀 (330) 은 상부 실린더형 보이드 (331) 및 상부 실린더형 보이드 (void; 331) 와 동심의 하부 실린더형 보이드 (332) 를 포함한다. 보이드 (331 및 332) 의 중심축은 유전체 결합 링 (285) 의 중심축에 평행하고 유전체 결합 링 (285) 의 중심축으로부터 6.1 내지 6.2 인치의 반경 거리에 위치한다. 상부 실린더형 보이드 (331) 는 0.40 내지 0.45 인치의 직경 및 상부면 (324) 으로부터 측정된 0.20 내지 0.21 인치의 깊이를 갖는다. 하부 실린더형 보이드 (332) 는 0.20 내지 0.25 인치의 직경 및 하부면 (322) 으로부터 측정된 0.18 내지 0.20 인치의 깊이를 갖는다. 단차홀 (330) 및 상부면 (324) 의 에지 및 단차홀 (330) 및 하부면 (322) 의 에지는 약 폭 0.01 인치의 45°모서리를 갖는다.
유전체 결합 링 (285) 으로부터 기원하는 미립자 오염을 최소화하기 위해서, 유전체 결합 링 (285) 의 노출면은 선택적으로 상온에서 약 60 분 동안 20 wt% 의 플루오로화 수소산 (HF) 으로 에칭될 수 있다.
도전성 에지 링의 바람직한 실시형태가 도 5 내지 도 7 에 도시된다. 도전성 에지 링 (280) 은 11.7 내지 11.8 인치의 직경 및 0.095 내지 0.105 인치의 높이를 갖는 내측 실린더면 (540), 13.35 및 13.45 인치의 직경 및 0.10 내지 0.11 인치의 높이를 갖고 내측 실린더면 (540) 과 동심인 외측 실린더면 (520), 내측 실린더면 (540) 의 중심축에 수직하고 내측 실린더면 (540) 의 하부 둘레로부터 외측으로 0.7 내지 0.8 인치 연장하는 하부면 (530), 외측 실린더면 (520) 의 중심축에 수직하고 외측 실린더면 (520) 의 상부 둘레로부터 내측으로 0.5 내지 0.6 인치 연장하는 상부면 (510), 0.04 내지 0.05 인치의 폭을 갖고 내측 실린더면 (540) 의 중심축에 수직하고 내측 실린더면 (540) 의 상부 둘레로부터 외측으로 연장하는 제 1 환상 면 (550a), 119°내지 121°의 개방 각도 (opening angle) 및 0.20 내지 0.22 인치의 폭을 갖고 내측 실린더면 (540) 과 동심이고 제 1 환상 면 (550a) 로부터 상부면 (510) 의 내측 둘레로 상방 및 외측으로 연장하는 절단된 원뿔 면 (550b), 0.065 내지 0.075 인치의 폭을 갖고 외측 실린더면 (520) 의 중심축에 수직하며 외측 실린더면 (520) 의 하부 둘레로부터 내측으로 연장하는 제 2 환상 면 (560a), 0.085 내지 0.095 인치의 높이를 갖고 외측 실린더면 (520) 과 동심이고 제 2 환상 면 (560a) 의 내측 둘레로부터 하부면 (530) 의 외측 둘레로 연장하는 실린더면 (560b) 을 갖는다. 도전성 에지 링 (280) 은 픽업 핀을 수용하기 위해 0.29 내지 0.31 인치의 균일한 직경을 갖는 스루홀 (570) 을 선택적으로 가질 수 있다. 스루홀 (570) 의 중심축은 외측 실린더면 (520) 의 중심축에 평행하고 외측 실린더면 (520) 의 중심축으로부터 6.1 내지 6.2 인치의 반경 거리에 위치한다.
도전성 에지 링 (280) 상의 모든 에지들은 0.005, 0.01, 0.02 및 0.03 인치와 같은 적합한 반경으로 라운딩될 수 있다. 도전성 링 (280) 으로부터 기원하는 미립자 오염을 최소화하기 위해서, 도전성 에지 링 (280) 은 산 (acid) 에 의해 선택적으로 에칭될 수 있다.
도 2a, 도 3 내지 도 7 을 참조하면, 기판 지지체 (250) 상에 장착 될 때, 도전성 에지 링 (280) 및 유전체 결합 링 (285) 은 동심형이다. 만약 제공된다면, 스루홀 (570) 및 단차홀 (330) 은 동심형이다. 면들 (550a 과 530) 사이의 도전성 에지 링 (280) 의 두께는 (면들 (311 과 324) 사이의) 환상 돌출부 (310) 의 높이와 실질적으로 동일하다. 바람직하게, 도전성 에지 링 (280) 은 보론 도핑된 (boron-doped) 단결정 실리콘과 같은 도전성 재료로 제조된다.
바람직한 실시형태에서, 도전성 에지 링 (280) 의 내측 실린더면 (540) 은 유전체 결합 링 (285) 의 돌출부 (310) 와 접촉하거나 이에 가까이 위치하고, 유전체 결합 링 (285) 의 내측 실린더면 (321) 은 기판 지지체 (250) 의 외측 둘레와 접촉하거나 이에 가까이 위치한다. 본 명세서에 이용된 "에 가까운" 은, 도전성 에지 링 (280) 과 유전체 결합 링 (285) 사이의 갭 (예를 들어, 환상 갭) 또는 유전체 결합 링 (285) 과 기판 지지체 (250) 사이의 갭이 약 0.01 인치 미만, 더 바람직하게는 약 0.005 인치 미만인 것을 의미한다.
유전체 결합 링 (285) 의 면 (311) 및 도전성 에지 링 (280) 의 면 (550a) 은 바람직하게 기판 (210) 의 밑면에 근접하여 배치된다. 면 (311) 및 면 (550a) 은 바람직하게, 실질적으로 동일 평면상에 있고 기판 지지면 (255) 위에 돌출하는 기판 (210) 의 일부분 아래에 있도록 구성된다.
유전체 결합 링 (285) 으로서 이용하기에 적합한 재료는 실리콘 옥사이드 (예를 들어, 석영) 또는 알루미늄 옥사이드와 같은 세라믹 재료, 및 Vespel® 및 Kapton® 등과 같은 폴리머 재료를 포함한다. 바람직하게 유전체 결합 링 (285) 은 석영으로 제조된다.
도 2b 의 실시형태에 나타난 바와 같이, 유전체 결합 링 (295) 은 기계적 또는 접착성 패스닝을 이용하여 또는 이들 없이 기판 지지체 (250) 의 플랜지 면 (260) 상에 지지된다. 도전성 에지 링 (290) 은 유전체 결합 링 (295) 의 상부면 상에 지지된다. 기판 (210) 은 지지면 (255) 상에 지지/클램핑될 수 있다. 플라즈마 내 이온/반응성 종들에 대한 기판 지지체 (250) 의 노출을 감소시키기 위해, 기판 지지체 (250) 는 바람직하게, 기판 (210) 이 기판 지지면 (255) 위에 돌출하고 적어도 도전성 에지 링 (290) 의 반경 방향의 내측부 (291) 위에 있도록 사이징된다.
도전성 에지 링 (290) 은 실리콘 (예를 들어, 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘) 또는 실리콘 카바이드 (예를 들어, 화학적 기상 증착된 실리콘 카바이드) 와 같은 반도전성 또는 도전성 재료로 제조될 수 있다. 플라즈마에 대한 직접 노출로 인해, 도전성 에지 링 (290) 은 바람직하게 고순도 재료로 제조된다. 도전성 에지 링 (290) 은 전기적으로 플로팅될 수도 있고, 또는 DC 그라운드에 전기적으로 커플링될 수도 있다.
유전체 결합 링의 바람직한 실시형태가 도 8 및 도 9 에 도시된다. 유전체 결합 링 (295) 은 환상 바디 (820) 를 포함한다.
도 9 를 참조하면, 유전체 결합 링 (295) 은 11.6 내지 11.7 인치의 직경 및 0.39 내지 0.40 인치의 높이를 갖는 내측 실린더면 (921); 13.2 내지 13.3 인치의 직경, 0.39 내지 0.40 인치의 높이를 갖고 내측 실린더면 (921) 과 동심인 외측 실린더면 (923); 외측 실린더면 (923) 의 중심축에 수직하고 외측 실린더면 (923) 의 하부 둘레로부터 내측 실린더면 (921) 의 하부 둘레로 연장하는 하부면 (922); 외측 실린더면 (923) 의 중심축에 수직하고 외측 실린더면 (923) 의 상부 둘레로부터 내측 실린더면 (921) 의 상부 둘레로 연장하는 상부면 (924) 을 갖는다.
유전체 링 (295) 의 모든 에지는 적합한 반경 (예컨대, 0.01, 0.02, 0.035, 0.04 및 0.05 인치) 으로 라운딩될 수 있다. 바람직하게, 상부면 (924) 과 내측 실린더면 (921) 사이의 에지는 0.04 인치의 반경으로 라운딩되고; 하부면 (922) 과 내측 실린더면 (921) 사이의 에지는 0.035 인치의 반경으로 라운딩되고; 하부면 (922) 과 외측 실린더면 (923) 사이의 에지는 0.02 인치의 반경으로 라운딩되며; 상부면 (924) 과 외측 실린더면 (923) 사이의 에지는 0.02 인치의 반경으로 라운딩된다.
도전성 에지 링의 바람직한 실시형태가 도 10 및 도 11 에 도시된다. 도전성 에지 링 (290) 은 11.6 내지 11.7 인치의 직경 및 0.095 내지 0.105 인치의 높이를 갖는 내측 실린더면 (1140), 13.35 내지 13.45 인치의 직경 및 0.10 내지 0.11 인치의 높이를 갖고 내측 실린더면 (1140) 과 동심인 외측 실린더면 (1120), 내측 실린더면 (1140) 의 중심축에 수직하고 내측 실린더면 (1140) 의 하부 둘레로부터 외측으로 0.8 내지 0.9 인치 연장하는 하부면 (1130), 외측 실린더면 (1120) 의 중심축에 수직하고 외측 실린더면 (1120) 의 상부 둘레로부터 내측으로 0.5 내지 0.6 인치 연장하는 상부면 (1110), 0.09 내지 0.10 인치의 폭을 갖고 내측 실린더면 (1140) 의 중심축에 수직하며 내측 실린더면 (1140) 의 상부 둘레로부터 외측으로 연장하는 제 1 환상 면 (1150a), 119° 내지 121°의 개방 각도 및 0.20 내지 0.22 인치의 폭을 갖고 내측 실린더면 (1140) 과 동심이며 제 1 환상 면 (1150a) 의 외측 둘레로부터 상부면 (1110) 의 내측 둘레로 상방 및 외측으로 연장하는 절단된 원뿔 면 (1150b), 0.065 내지 0.075 인치의 폭을 갖고 외측 실린더면 (1120) 의 중심축에 수직하며 외측 실린더면 (1120) 의 하부 둘레로부터 내측으로 연장하는 제 2 환상 면 (1160a), 0.085 내지 0.095 인치의 높이를 갖고 외측 실린더면 (1120) 과 동심이며 제 2 환상 면 (1160a) 의 내측 둘레로부터 하부면 (1130) 의 외측 둘레로 연장하는 실린더면 (1160b) 을 갖는다. 도전성 에지 링 (290) 상의 모든 에지들은 적합한 반경, 예컨대 0.005, 0.01, 0.02 및 0.03 인치로 라운딩될 수 있다.
도 2b, 도 8 내지 도 11 을 참고하면, 기판 지지체 (250) 상에 장착될 때, 도전성 에지 링 (290) 및 유전체 결합 링 (295) 은 동심형이다. 바람직하게, 도전성 에지 링 (290) 은 도전성 재료, 예컨대 보론 도핑된 단결정 실리콘으로 제조된다.
바람직한 실시형태에서, 도전성 에지 링 (290) 의 내측 실린더면 (1140) 은 기판 지지체 (250) 의 외측 둘레와 접촉하거나 이에 가까이 위치한다. 본 명세서에 이용되는 바와 같이, "에 가까운" 은 도전성 에지 링 (290) 과 기판 지지체 (250) 사이의 갭 (예를 들어, 환상 갭) 이 약 0.01 인치 미만, 보다 바람직하게는 약 0.005 인치 미만인 것을 의미한다.
유전체 결합 링 (295) 으로 이용하기에 적합한 재료는 실리콘 옥사이드 (예를 들어, 석영) 또는 알루미늄 옥사이드와 같은 세라믹 재료, 및 Vespel® 및 Kapton® 등과 같은 폴리머 재료를 포함한다. 유전체 결합 링 (295) 은 바람직하게 알루미늄 옥사이드로 제조된다.
유전체 결합 링 및 도전성 에지 링은 특정한 실시형태를 참조하여 상세히 설명되었으나, 첨부된 청구범위의 범위를 벗어나지 않고 각종 변경 및 변형이 이루어질 수 있으며 등가물이 이용될 수 있다는 것이 당업자에게 명백하다.

Claims (13)

  1. 플라즈마 에칭 챔버에 사용된 에지 링 어셈블리의 컴포넌트로서,
    유전체 결합 링이 상기 플라즈마 에칭 챔버 내의 기판 지지체를 둘러싸도록 구성되고 도전성 에지 링이 상기 유전체 결합 링을 둘러싸고 상기 유전체 결합 링 상에 지지되도록 구성되어, 상기 기판 지지체 상에 지지된 기판이 상기 도전성 에지 링의 일부분 위에 돌출하고 (overhang),
    상기 컴포넌트는,
    11.6 내지 11.7 인치의 직경 및 0.49 내지 0.50 인치의 높이를 갖는 내측 실린더면, 13.2 내지 13.3 인치의 직경, 0.39 내지 0.40 인치의 높이를 갖고 상기 내측 실린더면과 동심인 외측 실린더면, 상기 외측 실린더면의 중심축에 수직하고 상기 외측 실린더면의 하부 둘레 (lower periphery) 로부터 상기 내측 실린더면의 하부 둘레로 연장하는 하부면, 상기 외측 실린더면의 중심축에 수직하고 상기 외측 실린더면의 상부 둘레 (upper periphery) 로부터 내측으로 연장하는 상부면, 상기 내측 실린더면의 상부 둘레로부터 외측으로 그리고 상기 상부면의 내측 둘레로부터 상방으로 연장하고 0.09 내지 0.11 인치의 높이 및 0.04 내지 0.05 인치의 폭을 갖는 환상 (annular) 돌출부를 갖는 상기 유전체 결합 링; 및
    11.7 내지 11.8 인치의 직경 및 0.095 내지 0.105 인치의 높이를 갖는 내측 실린더면, 13.35 내지 13.45 인치의 직경 및 0.10 내지 0.11 인치의 높이를 갖고 상기 내측 실린더면과 동심인 외측 실린더면, 상기 내측 실린더면의 중심축에 수직하고 상기 내측 실린더면의 하부 둘레로부터 외측으로 0.7 내지 0.8 인치 연장하는 하부면, 상기 외측 실린더면의 중심축에 수직하고 상기 외측 실린더면의 상부 둘레로부터 내측으로 0.5 내지 0.6 인치 연장하는 상부면, 0.04 내지 0.05 인치의 폭을 갖고 상기 내측 실린더면의 중심축에 수직하고 상기 내측 실린더면의 상부 둘레로부터 외측으로 연장하는 제 1 환상 면 (first annular surface), 119°내지 121°의 개방 각도 (opening angle) 및 0.2 내지 0.22 인치의 폭을 갖고 상기 내측 실린더면과 동심이고 상기 제 1 환상 면의 외측 둘레로부터 상기 상부면의 내측 둘레로 상방 및 외측으로 연장하는 절단된 원뿔 면 (truncated conical surface), 0.06 내지 0.075 인치의 폭을 갖고 상기 외측 실린더면의 중심축에 수직하며 상기 외측 실린더면의 하부 둘레로부터 내측으로 연장하는 제 2 환상 면 (second annular surface), 0.085 내지 0.095 인치의 높이를 갖고 상기 외측 실린더면과 동심이고 상기 제 2 환상 면의 내측 둘레로부터 상기 하부면의 외측 둘레로 연장하는 실린더면을 갖는 상기 도전성 에지 링을 포함하는, 에지 링 어셈블리의 컴포넌트.
  2. 플라즈마 에칭 챔버에 사용된 에지 링 어셈블리의 컴포넌트로서,
    유전체 결합 링이 상기 플라즈마 에칭 챔버 내의 기판 지지체를 둘러싸도록 구성되고 도전성 에지 링이 상기 유전체 결합 링을 둘러싸고 상기 유전체 결합 링 상에 지지되도록 구성되어, 상기 기판 지지체 상에 지지된 기판이 상기 도전성 에지 링의 일부분 위에 돌출하고 (overhang),
    상기 컴포넌트는,
    11.6 내지 11.7 인치의 직경 및 0.49 내지 0.50 인치의 높이를 갖는 내측 실린더면, 13.2 내지 13.3 인치의 직경, 0.39 내지 0.40 인치의 높이를 갖고 상기 내측 실린더면과 동심인 외측 실린더면, 상기 외측 실린더면의 중심축에 수직하고 상기 외측 실린더면의 하부 둘레 (lower periphery) 로부터 상기 내측 실린더면의 하부 둘레로 연장하는 하부면, 상기 외측 실린더면의 중심축에 수직하고 상기 외측 실린더면의 상부 둘레 (upper periphery) 로부터 내측으로 연장하는 상부면, 상기 내측 실린더면의 상부 둘레로부터 외측으로 그리고 상기 상부면의 내측 둘레로부터 상방으로 연장하고 0.09 내지 0.11 인치의 높이 및 0.04 내지 0.05 인치의 폭을 갖는 환상 (annular) 돌출부를 갖는 상기 유전체 결합 링을 포함하는, 에지 링 어셈블리의 컴포넌트.
  3. 플라즈마 에칭 챔버에 사용된 에지 링 어셈블리의 컴포넌트로서,
    유전체 결합 링이 상기 플라즈마 에칭 챔버 내의 기판 지지체를 둘러싸도록 구성되고 도전성 에지 링이 상기 유전체 결합 링을 둘러싸고 상기 유전체 결합 링 상에 지지되도록 구성되어, 상기 기판 지지체 상에 지지된 기판이 상기 도전성 에지 링의 일부분 위에 돌출하고 (overhang),
    상기 컴포넌트는,
    11.7 내지 11.8 인치의 직경 및 0.095 내지 0.105 인치의 높이를 갖는 내측 실린더면, 13.35 내지 13.45 인치의 직경 및 0.10 내지 0.11 인치의 높이를 갖고 상기 내측 실린더면과 동심인 외측 실린더면, 상기 내측 실린더면의 중심축에 수직하고 상기 내측 실린더면의 하부 둘레로부터 외측으로 0.7 내지 0.8 인치 연장하는 하부면, 상기 외측 실린더면의 중심축에 수직하고 상기 외측 실린더면의 상부 둘레로부터 내측으로 0.5 내지 0.6 인치 연장하는 상부면, 0.04 내지 0.05 인치의 폭을 갖고 상기 내측 실린더면의 중심축에 수직하고 상기 내측 실린더면의 상부 둘레로부터 외측으로 연장하는 제 1 환상 면 (first annular surface), 119°내지 121°의 개방 각도 (opening angle) 및 0.2 내지 0.22 인치의 폭을 갖고 상기 내측 실린더면과 동심이고 상기 제 1 환상 면의 외측 둘레로부터 상기 상부면의 내측 둘레로 상방 및 외측으로 연장하는 절단된 원뿔 면 (truncated conical surface), 0.06 내지 0.075 인치의 폭을 갖고 상기 외측 실린더면의 중심축에 수직하며 상기 외측 실린더면의 하부 둘레로부터 내측으로 연장하는 제 2 환상 면 (second annular surface), 0.085 내지 0.095 인치의 높이를 갖고 상기 외측 실린더면과 동심이고 상기 제 2 환상 면의 내측 둘레로부터 상기 하부면의 외측 둘레로 연장하는 실린더면을 갖는 상기 도전성 에지 링을 포함하는, 에지 링 어셈블리의 컴포넌트.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유전체 결합 링은, 상기 상부면과 상기 하부면 사이에 있고 상부 실린더형 보이드 (void) 및 상기 상부 실린더형 보이드와 동심인 하부 실린더형 보이드로 구성된 단차가 있는 스루홀 (stepped through hole) 을 더 포함하고,
    상기 상부 실린더형 보이드 및 하부 실린더형 보이드의 중심축은 상기 유전체 결합 링의 중심축에 평행하고 상기 유전체 결합 링의 상기 중심축으로부터 6.1 내지 6.2 인치의 반경 거리에 위치하고,
    상기 상부 실린더형 보이드는 0.40 내지 0.45 인치의 직경 및 0.20 내지 0.21 인치의 깊이를 가지며,
    상기 하부 실린더형 보이드는 0.20 내지 0.25 인치의 직경 및 0.18 내지 0.20 인치의 깊이를 갖는, 에지 링 어셈블리의 컴포넌트.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유전체 결합 링은 석영 또는 세라믹 재료, 또는 폴리머 재료로 이루어지는, 에지 링 어셈블리의 컴포넌트.
  6. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 도전성 에지 링은 0.29 내지 0.31 인치의 균일한 직경을 갖는 스루홀을 더 포함하고,
    상기 스루홀의 중심축은 상기 도전성 에지 링의 중심축에 평행하고 상기 도전성 에지 링의 상기 중심축으로부터 6.1 내지 6.2 인치의 반경 거리에 위치하는, 에지 링 어셈블리의 컴포넌트.
  7. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 도전성 에지 링은 보론-도핑된 단결정 실리콘으로 이루어지는, 에지 링 어셈블리의 컴포넌트.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 에지 링의 상기 제 1 환상 면은 상기 도전성 에지 링이 상기 유전체 결합 링 상에 탑재될 때 상기 유전체 결합 링의 돌출부의 상부면과 동일한 평면에 있는 (coextensive), 에지 링 어셈블리의 컴포넌트.
  9. 플라즈마 에칭 챔버에 사용된 에지 링 어셈블리의 컴포넌트로서,
    유전체 결합 링이 상기 플라즈마 에칭 챔버 내의 기판 지지체를 둘러싸도록 구성되고 도전성 에지 링이 상기 유전체 결합 링을 둘러싸고 상기 유전체 결합 링 상에 지지되도록 구성되어, 상기 기판 지지체 상에 지지된 기판이 상기 도전성 에지 링의 일부분 위에 돌출하고 (overhang),
    상기 컴포넌트는,
    11.6 내지 11.7 인치의 직경 및 0.39 내지 0.40 인치의 높이를 갖는 내측 실린더면, 13.2 내지 13.3 인치의 직경 및 0.39 내지 0.40 인치의 높이를 갖고 상기 내측 실린더면과 동심인 외측 실린더면, 상기 외측 실린더면의 중심축에 수직하고 상기 외측 실린더면의 하부 둘레 (lower periphery) 로부터 상기 내측 실린더면의 하부 둘레로 연장하는 하부면, 상기 외측 실린더면의 중심축에 수직하고 상기 외측 실린더면의 상부 둘레 (upper periphery) 로부터 상기 내측 실린더면의 상부 둘레로 연장하는 상부면을 갖는 상기 유전체 결합 링; 및
    11.6 내지 11.7 인치의 직경 및 0.095 내지 0.105 인치의 높이를 갖는 내측 실린더면, 13.35 내지 13.45 인치의 직경 및 0.10 내지 0.11 인치의 높이를 갖고 상기 내측 실린더면과 동심인 외측 실린더면, 상기 내측 실린더면의 중심축에 수직하고 상기 내측 실린더면의 하부 둘레로부터 외측으로 0.8 내지 0.9 인치 연장하는 하부면, 상기 외측 실린더면의 중심축에 수직하고 상기 외측 실린더면의 상부 둘레로부터 내측으로 0.5 내지 0.6 인치 연장하는 상부면, 0.09 내지 0.10 인치의 폭을 갖고 상기 내측 실린더면의 중심축에 수직하며 상기 내측 실린더면의 상부 둘레로부터 외측으로 연장하는 제 1 환상 면 (first annular surface), 119°내지 121°의 개방 각도 (opening angle) 및 0.2 내지 0.22 인치의 폭을 갖고 상기 내측 실린더면과 동심이며 상기 제 1 환상 면의 외측 둘레로부터 상기 상부면의 내측 둘레로 상방 및 외측으로 연장하는 절단된 원뿔 면, 0.06 내지 0.075 인치의 폭을 갖고 상기 외측 실린더면의 중심축에 수직하며 상기 외측 실린더면의 하부 둘레로부터 내측으로 연장하는 제 2 환상 면 (second annular surface), 0.085 내지 0.095 인치의 높이를 갖고 상기 외측 실린더면과 동심이며 상기 제 2 환상 면의 내측 둘레로부터 상기 하부면의 외측 둘레로 연장하는 실린더면을 갖는 상기 도전성 에지 링을 포함하는, 에지 링 어셈블리의 컴포넌트.
  10. 플라즈마 에칭 챔버에 사용된 에지 링 어셈블리의 컴포넌트로서,
    유전체 결합 링이 상기 플라즈마 에칭 챔버 내의 기판 지지체를 둘러싸도록 구성되고 도전성 에지 링이 상기 유전체 결합 링을 둘러싸고 상기 유전체 결합 링 상에 지지되도록 구성되어, 상기 기판 지지체 상에 지지된 기판이 상기 도전성 에지 링의 일부분 위에 돌출하고 (overhang),
    상기 컴포넌트는,
    11.6 내지 11.7 인치의 직경 및 0.39 내지 0.40 인치의 높이를 갖는 내측 실린더면, 13.2 내지 13.3 인치의 직경 및 0.39 내지 0.40 인치의 높이를 갖고 상기 내측 실린더면과 동심인 외측 실린더면, 상기 외측 실린더면의 중심축에 수직하고 상기 외측 실린더면의 하부 둘레 (lower periphery) 로부터 상기 내측 실린더면의 하부 둘레로 연장하는 하부면, 상기 외측 실린더면의 중심축에 수직하고 상기 외측 실린더면의 상부 둘레 (upper periphery) 로부터 상기 내측 실린더면의 상부 둘레로 연장하는 상부면을 갖는 상기 유전체 결합 링을 포함하는, 에지 링 어셈블리의 컴포넌트.
  11. 플라즈마 에칭 챔버에 사용된 에지 링 어셈블리의 컴포넌트로서,
    유전체 결합 링이 상기 플라즈마 에칭 챔버 내의 기판 지지체를 둘러싸도록 구성되고 도전성 에지 링이 상기 유전체 결합 링을 둘러싸고 상기 유전체 결합 링 상에 지지되도록 구성되어, 상기 기판 지지체 상에 지지된 기판이 상기 도전성 에지 링의 일부분 위에 돌출하고 (overhang),
    상기 컴포넌트는,
    11.6 내지 11.7 인치의 직경 및 0.095 내지 0.105 인치의 높이를 갖는 내측 실린더면, 13.35 내지 13.45 인치의 직경 및 0.10 내지 0.11 인치의 높이를 갖고 상기 내측 실린더면과 동심인 외측 실린더면, 상기 내측 실린더면의 중심축에 수직하고 상기 내측 실린더면의 하부 둘레로부터 외측으로 0.8 내지 0.9 인치 연장하는 하부면, 상기 외측 실린더면의 중심축에 수직하고 상기 외측 실린더면의 상부 둘레로부터 내측으로 0.5 내지 0.6 인치 연장하는 상부면, 0.09 내지 0.10 인치의 폭을 갖고 상기 내측 실린더면의 중심축에 수직하며 상기 내측 실린더면의 상부 둘레로부터 외측으로 연장하는 제 1 환상 면 (first annular surface), 119°내지 121°의 개방 각도 (opening angle) 및 0.2 내지 0.22 인치의 폭을 갖고 상기 내측 실린더면과 동심이며 상기 제 1 환상 면의 외측 둘레로부터 상기 상부면의 내측 둘레로 상방 및 외측으로 연장하는 절단된 원뿔 면, 0.06 내지 0.075 인치의 폭을 갖고 상기 외측 실린더면의 중심축에 수직하며 상기 외측 실린더면의 하부 둘레로부터 내측으로 연장하는 제 2 환상 면 (second annular surface), 0.085 내지 0.095 인치의 높이를 갖고 상기 외측 실린더면과 동심이며 상기 제 2 환상 면의 내측 둘레로부터 상기 하부면의 외측 둘레로 연장하는 실린더면을 갖는 상기 도전성 에지 링을 포함하는, 에지 링 어셈블리의 컴포넌트.
  12. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 유전체 결합 링은 석영 또는 세라믹 재료, 또는 폴리머 재료로 이루어지는, 에지 링 어셈블리의 컴포넌트.
  13. 제 9 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 도전성 에지 링은 보론 도핑된 단결정 실리콘으로 이루어지는, 에지 링 어셈블리의 컴포넌트.
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