KR200476554Y1 - 경사진 상부면을 가진 고온 에지 링 - Google Patents

경사진 상부면을 가진 고온 에지 링 Download PDF

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Abstract

수명이 연장된 고온 에지 링은 경사진 상부면을 구비한 환상의 몸체를 포함한다. 이 고온 에지 링은 플라즈마 처리 챔버에 지지되는 반도체 기재의 외부 에지 하부에 놓이는 단차부를 포함하고, 상기 플라즈마는 기재를 처리하는데 사용된다. 상기 단차부는 기재의 외부 에지를 둘러싸는 수직면을 포함하고, 상기 경사진 상부면은 상기 수직면의 상부 주변부로부터 상방으로 또한 외부로 연장한다.

Description

경사진 상부면을 가진 고온 에지 링 {HOT EDGE RING WITH SLOPED UPPER SURFACE}
본 고안은, 35 U.S.C. 119 조에 따라, 2009 년 11 월 2 일 출원되고 발명의 명칭이 "경사진 상부면을 가진 고온 에지 링" 이며 그 전체 내용이 본 고안에 참조된 미국 가출원 제 61/257,250 호를 우선권으로 주장한다.
에칭, 물리적 기상 증착 (PVD), 화학적 기상 증착 (CVD), 및 레지스트 제거 (resist removal) 를 포함하는 기술에 의해 반도체 기체를 처리하기 위해 플라즈마 처리 장치를 사용한다. 플라즈마 처리에 사용되는 일 유형의 플라즈마 처리 장치는 상부 전극과 하부 전극을 구비한 반응 챔버를 포함한다. 이러한 전극들 사이에는 무선주파수 (RF) 전력이 인가되어, 반응 챔버내의 반도체를 처리하기 위해 플라즈마안으로 처리 가스를 여기시키다.
플라즈마 처리 챔버의 설계자가 직면하는 일 도전으로는, 플라즈마 에칭 조건에서는 이러한 플라즈마에 노출되는 처리 챔버의 표면에 상당한 이온 충격을 발생시킨다는 것이다. 이러한 이온 충격은, 플라즈마의 화학적 성질 및/또는 에칭 부산물과 결합하여, 처리 챔버의 플라즈마 노출면에 상당한 침식, 부식 및 부식-침식을 발생시킬 수 있다. 다른 도전으로는, 반도체 기재 (예를 들어, 규소 기재) 에 걸쳐 에칭률을 균일하게 제어하는 것, 특히 기재의 중심에서의 에칭률을 에지에서의 에칭률과 동일하게 하는 것이다. 이러한 불균일성을 해소하기 위해서, 고온 에지 링 및 기초 RF 결합 링을 기재 주변에 끼우는 것을 실시하였다. 고온 에지 링은 소모품이고 또한 정기적인 세척 또는 교체를 요구한다.
세척 또는 교체 사이의 평균 시간을 증가시키고 또한 소유자의 비용을 저감시키도록, 고온 에지 링의 수명을 연장하는 것이 바람직하다. RF 수명이 연장된 고온 에지 링이 본 고안에 기재되어 있다.
플라즈마가 생성되는 플라즈마 처리 챔버에 지지되는 반도체 기재를 둘러싸도록 형성되는 고온 에지 링으로서, 상기 고온 에지 링은 내부 수직면과 경사진 상부면을 구비한 환상의 몸체를 포함한다. 상기 환상의 몸체는 기재 지지체의 환상의 지지면에 지지되도록 구성된다. 내부 수직면은 기재 지지체를 둘러싸고, 경사진 상부면은 반도체 기재의 주변부로부터 상방으로 또한 외부로 연장한다.
바람직한 실시형태에 있어서, 내부면은 약 11.7 인치의 직경을 가지고, 경사진 상부면은 약 0.75 인치의 폭을 가지며, 제 1 단차부는, 약 11.9 인치의 외경을 가지고 상기 고온 에지 링의 중심 축선에 실질적으로 수직하며 또한 내부면의 상부 주변부로부터 외부로 연장하는 수평면을 가지고, 상기 제 1 단차부는, 약 0.075 인치의 높이를 가지고 상기 고온 에지 링의 중심 축선에 실질적으로 평행하며 또한 상기 수평면의 외주변부로부터 상방으로 상기 경사진 상부면의 내주변부까지 연장하는 수직면을 가지며, 상기 경사진 상부면의 절두 원뿔면의 개방각은 약 175°~ 179°이다.
바람직한 실시형태에 있어서, 상기 외부면은 약 13.4 인치의 직경을 가지고, 상기 제 2 단차부는, 약 0.11 인치의 높이를 가지고 상기 고온 에지 링의 중심 축선에 실질적으로 평행하며 또한 상기 하부면의 외주변부로부터 상방으로 연장하는 수직면을 가지며, 상기 제 2 단차부는, 약 13.3 인치의 내경을 가지고 상기 고온 에지 링의 중심 축선에 실질적으로 수직하며 또한 상기 수직면의 상부 주변부로부터 외부로 상기 외부면의 하부 주변부까지 연장하는 수평면을 구비한다.
상기 고온 에지 링은 약 5 ~ 100 mΩ·㎝ 의 저항을 가진 저저항 붕소 도핑된 단결정 규소 또는 5000 Ω-㎝ 이하의 저항을 가진 CVD SiC 로 이루어질 수 있다.
다른 실시형태에 있어서, 상기 고온 에지 링은 고온 에지 링의 내주변부를 따른 단일 위치에 있는 평평한 에지와, 상기 고온 에지 링의 경사진 상부면 및 하부면 사이에서 연장하는 단일 구멍을 포함한다. 이 실시형태에 있어서, 상기 구멍은 이 구멍의 중심이 고온 에지 링의 중심으로부터 약 6.4 인치에 있는 약 0.3 인치의 직경을 가지며, 상기 평평한 에지는 구멍의 위치로부터 고온 에지 링의 반대측에 위치되고, 상기 평평한 에지는 고온 에지 링의 중심으로부터 약 5.8 인치에 위치되며, 상기 평평한 에지는 고온 에지 링의 중심 축선에 평행한 축방향 평면에 놓이고, 상기 축방향 평면은 고온 에지 링의 중심을 관통하는 반경방향 라인에 수직하다.
도 1 은 플라즈마 처리 장치용 샤워헤드 전극 조립체 및 기재 지지체의 일실시형태의 일부를 도시한 도면,
도 2 는 도 1 의 영역 A 의 확대도,
도 3a 는 도 2 의 고온 에지 링의 평면도,
도 3b 는 도 2 의 고온 에지 링의 사시도,
도 3c 는 도 2 의 고온 에지 링의 단면도,
도 4 는 도 3c 의 영역 A 의 확대도,
도 5a 는 변형된 형상을 가진 고온 에지 링의 평면도, 및
도 5b 는 도 5a 에 도시한 에지 링의 단면도.
집적 회로 장치에서 그 물리적 크기 및 그 작동 전압 둘 다가 계속 줄어들게 됨으로써, 이와 관련된 제조 수율은 미립자 및 금속 불순물 오염에 보다 더 영향을 받게 된다. 그 결과, 물리적 크기가 더 작은 집적 회로의 제조시에는, 미립자 및 금속 오염의 레벨이 종래에 허용가능한 것으로 간주되는 레벨보다 더 낮을 것을 요구한다.
집적 회로 장치의 제조는 플라즈마 처리 챔버의 사용을 포함한다. 플라즈마 처리 챔버는 반도체 기재의 선택된 층을 에칭하도록 구성될 수 있다. 이러한 처리 챔버는 처리 가스를 수용하도록 구성되는 반면, 처리 챔버의 1 개 이상의 전극에는 무선주파수 (RF) 전력이 인가된다. 처리 챔버 내측의 압력은 또한 특정 공정에 대하여 제어된다. 소망하는 RF 전력을 전극(들)에 인가할 시, 챔버의 공정 가스는 플라즈마가 생성되도록 활성화된다. 그리하여, 이러한 플라즈마는 반도체 기재의 선택된 층의 소망하는 에칭을 실시하도록 형성된다.
플라즈마 처리 챔버의 설계자들이 직면하는 일 도전으로는, 플라즈마 에칭 조건에서 이러한 플라즈마에 노출되는 처리 챔버의 표면에 상당한 이온 충격을 발생시킨다는 것이다. 이러한 이온 충격은, 플라즈마의 화학적 성질 및/또는 에칭 부산물과 결합하여, 처리 챔버의 플라즈마 노출면에 상당한 침식, 부식 및 부식-침식을 발생시킬 수 있다. 그 결과, 표면 재료는, 침식, 부식 및/또는 부식-침식을 포함하는 물리적 및/또는 화학적 공격에 의해 제거된다. 이러한 공격은, 부품 수명 단축, 부품 가격 상승, 미립자 오염, 기재상의 전이 금속 오염 및 공정 드리프트 (process drift) 를 포함하는 문제를 발생시킨다. 수명이 비교적 짧은 부품을 통상적으로 소모품이라고 한다. 소모가능한 부품의 짧은 수명은 소유자의 비용을 증가시킨다.
다른 도전으로는, 반도체 기재 (예를 들어, 규소 기재) 에 걸쳐 에칭률을 균일하게 제어하는 것, 특히 기재의 중심에서의 에칭률을 에지에서의 에칭률과 동일하게 하는 것이다. 그리하여, 기재의 경계 조건은 공정 가스 조성, 공정 가스 압력, 기재 온도, RF 전력, 및 플라즈마 밀도 등의 파라미터에 대하여 기재에 걸쳐 균일하도록 구성되는 것이 바람직하다.
일부 플라즈마 처리 챔버는 정전 클램핑 전극 아래에 놓인 에너자이징 (energize) 된 전극에 인가되는 RF 전력을 갖도록 구성되며, 이 전극 둘 다는 플라즈마 처리를 받는 반도체 기재를 지지하는 기재 지지체에 포함된다. 하지만, 기재의 외부 에지는 하부 전극을 넘어 돌출하고/돌출하며 상기 에너자이징된 전극에서부터 정전 클램핑 전극 및 기재를 통하여 플라즈마까지의 RF 임피던스 경로는 상기 에너자이징된 전극의 외부에서부터 플라즈마까지의 RF 임피던스 경로와 상이할 수 있기 때문에, 기재의 에지에서 유발되는 불균일한 플라즈마 밀도는 기재의 불균일한 처리를 유발할 수 있다.
상기 불균일성을 해소하기 위해서, 고온 에지 링 및 기초 RF 결합 링을 기재 주변에 끼우는 것을 실시하였다. 플라즈마 처리를 받는 기재의 중심 및 에지에서 유사한 RF 임피던스 경로를 제공함으로써, 개선된 플라즈마 균일성을 얻을 수 있다. 이러한 RF 임피던스 경로는 RF 결합 링의 재료 및/또는 치수를 선택함으로써 조절될 수 있다.
고온 에지 링은 RF 결합 링을 플라즈마 공격으로부터 차단한다. 고온 에지 링은 소모품이고 또한 정기적인 세척 또는 교체를 요구한다. 세척 또는 교체 사이의 평균 시간을 증가시키고 또한 소유자의 비용을 저감시키도록, 고온 에지 링의 수명을 연장하는 것이 바람직하다. RF 수명이 연장된 고온 에지 링이 본 고안에 기재되어 있다.
도 1 에서는, 반도체 기재, 예를 들어 규소 기재가 처리되는 플라즈마 처리 챔버를 위한 샤워헤드 전극 조립체 (110) 의 대표적인 실시형태를 도시한다. 상기 샤워헤드 전극 조립체 (110) 는, 상부 전극 (112), 이 상부 전극 (112) 에 부착되는 후방 부재 (114) 및 열 제어판 (116) 을 구비한 샤워헤드 전극을 포함한다. 이러한 구성에 대한 상세한 설명은, 본 고안에 참조된 공동 양도된 미국특허공보 제 2008/030828 호, 제 2008/0090417 호 및 제 2005/0733160 호에 기재될 수 있다. 하부 전극 및 정전 클램핑 전극 (예를 들어, 정전식 척) 을 구비한 기재 지지체 (118) (도 1 에서는 그 일부만 도시) 는 플라즈마 처리 챔버의 상부 전극 (112) 아래에 위치된다. 플라즈마 처리를 받게 되는 기재 (120) 는 기재 지지체 (118) 의 기재 지지면 (122) (예를 들어, 정전식 척) 에 정전식으로 클램핑된다.
도시한 실시형태에 있어서, 샤워헤드 전극의 상부 전극 (112) 은 내부 전극 부재 (124) 와, 어떠한 적절한 재료 또는 고순도 단결정 규소, 다결정 규소, 탄화규소 (SiC) 등의 재료의 조합으로 된 선택적인 외부 전극 부재 (126) 를 포함한다. 내부 전극 부재 (124) 는 결정질 플레이트 (예를 들어, 규소으로 구성되는 플레이트) 인 것이 바람직하다. 내부 전극 부재 (124) 는, 처리될 기재보다 작은 직경, 그와 동일한 직경, 또는 그보다 큰 직경, 예를 들어 최대 12 인치 (300 ㎜) 또는 플레이트가 규소인 경우 더 크게 될 수 있다. 바람직한 실시형태에 있어서, 샤워헤드 전극 조립체 (110) 는 300 ㎜ 또는 그 이상의 직경을 가진 반도체 기재 등의 대형 기재를 처리하는데 충분히 크다. 300 ㎜ 기재에 대하여, 상부 전극 (112) 의 직경은 적어도 300 ㎜ 이다. 하지만, 샤워헤드 전극 조립체는 다른 기재 크기 또는 원형이 아닌 형상을 가진 기재를 처리하도록 크기결정될 수 있다.
도시한 실시형태에 있어서, 내부 전극 부재 (124) 는 기재 (120) 보다 더 넓다. 300 ㎜ 기재의 처리에 대하여, 상부 전극 (112) 의 직경을 약 15 인치에서 약 17 인치로 확장시키기 위해서 외부 전극 부재 (126) 가 제공된다. 이 외부 전극 부재 (126) 는 연속 부재 (예를 들어, 연속 다결정 규소 링) 또는 세그먼트 부재 (예를 들어, 규소으로 구성되는 세그먼트 등의 링 형상으로 배열되는 2 ~ 6 개의 분리 세그먼트를 포함) 일 수 있다. 다수의 세그먼트를 포함하는 상부 전극 (112) 의 실시형태에 있어서, 외부 전극 부재 (126), 세그먼트는 에지를 갖는 것이 바람직하고, 이 에지는 기초 접착 재료가 플라즈마에 노출되는 것을 방지하도록 서로 겹쳐진다. 이러한 구성에 대한 상세한 설명은 본 고안에 참조된 공동 양도된 미국특허공보 제 2007/0187038 호에 기재될 수 있다.
내부 전극 부재 (124) 는, 상부 전극 (112) 과 기재 지지체 (118) 사이의 공간안으로 공정 가스를 주입하기 위해, 후방 부재 (114) 에 형성되는 다수의 가스 통로 (130) 에 대응하여 이를 통하여 연장하는 다수의 가스 통로 (128) 를 포함하는 것이 바람직하다. 후방 부재 (114) 는, 내부 전극 부재 (124) 및 후방 부재 (114) 각각의 가스 통로 (128, 130) 에 공정 가스를 분배하도록 다수의 플레넘 (plenums; 132) 를 포함한다.
규소는, 내부 전극 부재 (124) 와 외부 전극 부재 (126) 의 플라즈마 노출면에 대하여 바람직한 재료이다. 고순도, 단결정 규소는 플라즈마 처리시 기재의 오염을 최소화하고 또한 플라즈마 처리시 매끄럽게 마모되어, 미립자를 최소화시킨다. 상부 전극 (112) 의 플라즈마 노출면에 사용할 수 있는 다른 재료로는 다결정 규소, 예를 들어 SiC 또는 AlN 을 포함한다. 도시한 실시형태에 있어서, 후방 부재 (114) 는 내부 전극 (124) 에 부착되는 후방 플레이트 (134), 및 외부 전극 (126) 에 부착되고 또한 후방 플레이트 (134) 의 주변부 근방에서 연장하는 후방 링 (136) 을 포함한다. 상기 실시형태에 있어서, 내부 전극 부재 (124) 는 후방 플레이트 (134) 와 함께 연장하고, 외부 전극 부재 (126) 는 주변 후방 링 (136) 과 함께 연장한다. 하지만, 내부 전극 부재 (124) 와 외부 전극 부재 (126) 를 지지하는데 단일의 후방 플레이트가 사용될 수 있도록, 상기 후방 플레이트 (134) 는 내부 전극 부재 (124) 를 넘어 연장할 수 있다. 내부 전극 부재 (124) 및 외부 전극 부재 (126) 는 접착 재료 및/또는 기계식 체결장치에 의해 후방 부재 (114) 에 부착되는 것이 바람직하다.
후방 플레이트 (130) 및 후방 링 (136) 은, 플라즈마 처리 챔버에서 반도체 기재를 처리하는데 사용되는 공정 가스와 화학적으로 화합가능하고 또한 전기 전도성 및 열 전도성의 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 후방 부재 (114) 를 제조하는데 사용될 수 있는 예시적인 적절한 재료로는 알루미늄, 알루미늄 합금, 흑연 및 SiC 를 포함한다.
상부 전극 (112) 은, 적절한 열 전도성 및 전기 전도성 탄성 접착 재료로 후방 플레이트 (134) 및 후방 링 (136) 에 부착될 수 있고, 이 접착 재료는 열 응력을 수용하고 또한 상부 전극 (112) 과 후방 플레이트 (134) 와 후방 링 (136) 사이에서 열 및 전기 에너지를 전달한다. 전극 조립체의 표면을 함께 접착하기 위해 탄성체를 사용하는 것에 대해서는, 예를 들어 그 전체가 본 고안에 참조된 공동 소유의 미국특허 제 6,073,577 호에 기재되어 있다.
용량 결합 플라즈마 처리 챔버에서, 접지 전극 이외에 이차 접지가 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 기재 지지체 (118) 는 1 개 이상의 주파수에서 RF 에너지가 공급되는 하부 전극을 포함하고, 공정 가스는 접지된 상부 전극인 샤워헤드 전극 (112) 을 통하여 챔버 내부에 공급될 수 있다. 기재 지지체 (118) 내의 하부 전극의 외부에 위치되는 이차 접지는 전기 접지부를 포함할 수 있고, 이 전기 접지부는 통상적으로 처리될 기재 (120) 를 포함하는 평면에서 연장하지만 고온 에지 링 (138) 에 의해 기재 (120) 로부터 분리된다. 이 고온 에지 링 (138) 은 플라즈마 생성시 가열되는 전기 전도성 또는 반도체성 재료일 수 있다.
기재 (120) 상의 에칭률 균일성을 제어하고 또한 기재의 중심에서의 에칭률과 기재 에지에서의 에칭률을 일치시키기 위해서, 기재 경계 조건은 기재 에지의 화학적 노출, 공정 압력 및 RF 영역 강도에 대하여 기재에 걸쳐 연속적임을 보장하도록 구성되는 것이 바람직하다. 기재의 오염을 최소화하기 위해서, 고온 에지 링 (138) 은 기재 자체에 화합가능한 재료로 제조된다. 고온 에지 링 (138) 의 재료는, 약 5 ~ 100 mΩ·㎝ 의 저항을 가진 본질적으로 저저항 붕소 도핑된 단결정 규소이다.
도 2 에서는 기재 지지체 (218) 에 장착되는 고온 에지 링 (238) 근방을 도시하였다. 기재 지지체 (218) 는 외부 수직 측벽 (218A), 환상의 지지면 (218B) 및 기재 지지면 (222) 을 포함한다. 상기 외부 수직 측벽 (218A) 은 환상의 지지면 (218B) 으로부터 상방으로 연장하고; 상기 기재 지지면 (222) 은 원형이고 또한 외부 수직 측벽 (218A) 으로부터 내부로 연장한다. 기재 지지면 (222) 상에 기재 (120) 가 배치되면, 기재 (120) 의 에지가 외부 수직 측벽 (218A) 을 넘어 연장하고 또한 고온 에지 링 (238) 에 걸쳐 연장하도록, 기재 (120) 가 기재 지지면 (222) 을 넘어 돌출한다. 고온 에지 링 (238) 은 환상의 지지면 (218B) 상에 배치되는 RF 결합 링 (240) 상에 지지되도록 구성된다.
도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 4 는 고온 에지 링 (238) 의 일 실시형태의 상세도를 도시한다. 이 고온 에지 링 (238) 은, 내부면 (238C), 외부면 (238D), 상부면 (238A), 하부면 (238B), 상기 상부면 (238A) 과 상기 내부면 (238C) 사이의 단차부 (238E), 및 상기 하부면 (238B) 과 외부면 (238D) 사이의 단차부 (238F) 를 구비한 환상의 몸체이다. 하부면 (238B) 은 고온 에지 링 (238) 의 중심 축선에 실질적으로 수직한 환상의 표면이다. 내부면 (238C) 은 고온 에지 링 (238) 의 중심 축선에 실질적으로 평행하고, 하부면 (238B) 의 내주변부로부터 상방으로 약 0.12 인치 (본 고안에 사용되는 "약" 은 ±10% 를 의미함) 연장하고, 또한 약 11.7 인치의 직경을 가진다. 단차부 (238E) 는 수평면 (238Ea) 과 수직면 (238Eb) 을 구비한다. 수평면 (238Ea) 은 고온 에지 링 (238) 의 중심 축선에 실질적으로 수직하고, 내부면 (238C) 의 상부 주변부로부터 외부로 약 0.1 인치 연장하며, 또한 약 11.9 인치의 외경을 가진다. 수직면 (238Eb) 은 고온 에지 링 (238) 의 중심 축선에 실질적으로 평행하고, 또한 수평면 (238Ea) 의 외주변부로부터 상부로 약 0.075 인치 연장한다. 단차부 (238F) 는 수평면 (238Fa) 및 수직면 (238Fb) 을 가진다. 수직면 (238Fb) 은 고온 에지 링 (238) 의 중심 축선에 실질적으로 평행하고, 하부면 (238B) 의 외주변부로부터 상방으로 약 0.11 인치 연장하며, 또한 약 13.3 인치의 직경을 가진다. 수평면 (238Fa) 은 고온 에지 링 (238) 의 중심 축선에 실질적으로 수직하고, 수직면 (238Fb) 의 상부 주변부로부터 외부로 연장하며, 또한 약 13.4 인치의 외경을 가진다. 외부면 (238D) 은 고온 에지 링 (238) 의 중심 축선에 실질적으로 평행하고, 또한 수평면 (238Fa) 의 외주변부로부터 상방으로 약 0.10 인치 연장한다. 상부면 (238A) 은 수직면 (238Eb) 의 상부 주변부로부터 외부면 (238D) 의 상부 주변부까지 약 0.75 인치 연장하는 절두 원뿔면이다. 상부면 (238A) 의 절두 원뿔면의 개방각은 약 177°이다. 고온 에지 링 (238) 상의 표면 (238A, 238D, 238Fa, 238Fb, 238B, 238C, 238Ea, 238Eb) 사이의 내부 및 외부 코너는 약 0.002 ~ 0.05 인치의 반경으로 라운딩처리되는 것이 바람직하다.
고온 에지 링 (238) 의 경사진 상부면 (238A) 은, 이 고온 에지 링 (238) 의 수명을 최적으로 연장시키도록, 플라즈마 외피를 형상화한다. 상부면 (238A) 의 절두 원뿔면의 최적의 개방각은 챔버에서 실시되는 플라즈마 공정에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 반도체 기재상의 상이한 층을 에칭하도록 에칭 가스의 화학적 성질이 상이한 플라즈마 에칭에 사용되는 다양한 전력 레벨에서, 개방각은 약 175°~ 179°의 각에서 설정될 수 있다.
고온 에지 링 (238) 이 장착된 플라즈마 처리 챔버에서 반도체 기재를 처리할 시, 이 고온 에지 링 (238) 에 의해 둘러싸인 기재 지지체 (218) 상에서 기재가 지지된다. 기재를 처리하기 위해서, 플라즈마 상태로 에너자이징되는 플라즈마 처리 챔버안으로 공정 가스가 주입된다. 일 실시형태에 있어서, 상기 처리는 전도성 또는 유전성 재료의 증착을 포함할 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 기재의 처리는 금속의 고밀도 플라즈마 에칭, 유전체 또는 감광성수지 스트리핑을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기재의 처리는 플루오로탄소 및/또는 하이드로플루오로탄소 에칭 가스를 사용하여 유전성 재료의 개구부를 에칭한 뒤, 현장에서 플라즈마 세척을 하는 것을 포함할 수 있다.
다른 실시형태에 따라서, 고온 에지 링은 탄화규소 (SiC), 바람직하게는 화학적 기상 증착 (CVD) 에 의해 고순도 SiC (99.9% 이상의 순도, 바람직하게는 99.9995% 이상의 순도) 로 제조될 수 있다. CVD SiC 의 저항은 5000 Ω-㎝ 이하인 것이 바람직하다. 예를 들어, 저항은 1 ~ 5000 Ω-㎝, 예를 들어 80 ~ 100 Ω-㎝, 1 ~ 20 Ω-㎝ 또는 0.1 Ω-㎝ 이하일 수 있다.
도 5a 에 도시된 바와 같이, 에지 링 (238) 의 치수 및 형상을 가진 고온 에지 링 (300) 은, 경사진 상부면 (304) 과 하부면 (306) 사이에서 연장하는 관통구멍 (302) 을 더 포함할 수 있다. 이 관통구멍 (302) 은 구멍의 중심이 고온 에지 링 (300) 의 중심으로부터 약 6.4 인치에 위치되는 약 0.3 인치의 균일한 직경을 가질 수 있다. 도 5b 는 구멍 (302) 의 위치에서 고온 에지 링 (300) 의 단면이다. 이 구멍 (302) 은 그 상부 에지에서 0.005 ~ 0.015 인치의 반경 및 그 하부 에지에서 0.010 인치 폭 45°챔퍼를 가질 수 있다. 고온 에지 링 (300) 은 또한 그 내주변부 (310) 상의 평평한 에지 (308) 을 포함할 수 있다. 예를 들어, 내주변부 (310) 는 11.6 ~ 11.7 인치의 직경을 가질 수 있고, 평평한 에지 (308) 는 에지 링 (300) 의 중심으로부터 약 5.8 인치에 위치될 수 있다. 구멍 (302) 은 평평한 에지 (308) 의 중심으로부터 약간 오프셋될 수 있다. 예를 들어, 구멍 (302) 은, 이 구멍 (302) 의 중심이 평평한 에지 (308) 의 중심점으로부터 약 2°오프셋되도록 평평한 에지 (308) 맞은편에 있을 수 있다. 평평한 에지 (308) 는 고온 에지 링 (300) 의 중심 축선에 평행한 축방향 평면에 놓이고, 이 축방향 평면은 고온 에지 링 (300) 의 중심을 관통하는 반경방향 라인에 수직하다. 구멍 (302) 은 플라즈마 처리를 받는 웨이퍼상의 전기 바이어스에 피드백을 제공하는 픽업 핀 (pick-up pin) 을 수용한다. 평평한 에지 (308) 는 웨이퍼 정렬 및 정확한 배향을 위한 평평한 에지를 가진 웨이퍼를 정렬시키는데 사용된다.
수명이 연장된 고온 에지 링이 특정 실시형태를 참조하여 자세히 기재되었지만, 첨부된 실용신안등록청구범위의 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 변경 및 수정이 실시될 수 있고 또한 등가물이 사용될 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (15)

  1. 플라즈마 처리 챔버에서 반도체 기재 (substrate) 를 둘러싸도록 구성되는 고온 (hot) 에지 링으로서,
    플라즈마가 생성되어 반도체 기재를 처리하는데 사용되고,
    상기 플라즈마 처리 챔버는,
    외부로 연장하는 환상의 지지면과 원형의 기재 지지면 사이에서 연장하는 수직 측벽을 구비하고, 반도체 기재가 기재 지지면상에 지지되고 반도체 기재의 돌출 에지가 외부 수직 측벽을 넘어 연장하도록 구성되는 기재 지지체,
    상기 환상의 지지면에 지지되는 무선주파수 (RF) 결합 링, 및
    상기 RF 결합 링에 지지되는 고온 에지 링을 포함하고,
    상기 고온 에지 링은 환상의 몸체를 포함하고,
    상기 환상의 몸체는,
    상기 RF 결합 링상에 지지되도록 구성되는 하부면,
    상기 하부면의 내주변부로부터 상방으로 연장하고, 상기 수직 측벽을 둘러싸도록 구성되는 내부면,
    상기 내부면으로부터의 상부 주변부로부터 외부로 또한 경사진 상부면의 내주변부로부터 하방으로 연장하고, 반도체 기재의 돌출 에지 하부에 놓이도록 구성되는 제 1 단차부,
    상기 제 1 단차부의 상부 주변부로부터 외부로 및 상방으로 연장하는 절두 원뿔면을 구비하는 상기 경사진 상부면,
    상기 경사진 상부면의 외주변부로부터 하방으로 연장하는 외부면, 및
    상기 외부면의 하부 주변부로부터 내부로 및 상기 하부면의 외주변부로부터 상방으로 연장하는 제 2 단차부를 포함하는, 고온 에지 링.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부면은 약 11.7 인치의 직경을 가지고,
    상기 경사진 상부면은 약 0.75 인치의 폭을 가지며,
    상기 제 1 단차부는, 약 11.9 인치의 외경을 가지고 상기 고온 에지 링의 중심 축선에 수직하며, 상기 내부면의 상부 주변부로부터 외부로 연장하는 수평면을 가지고,
    상기 제 1 단차부는, 약 0.075 인치의 높이를 가지고 상기 고온 에지 링의 중심 축선에 평행하며, 상기 수평면의 외주변부로부터 상방으로 상기 경사진 상부면의 내주변부까지 연장하는 수직면을 가지며,
    상기 경사진 상부면의 절두 원뿔면의 개방각은 약 175°~ 179°인, 고온 에지 링.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부면은 약 13.4 인치의 직경을 가지고,
    상기 제 2 단차부는, 약 0.11 인치의 높이를 가지고 상기 고온 에지 링의 중심 축선에 평행하며, 상기 하부면의 외주변부로부터 상방으로 연장하는 수직면을 가지며,
    상기 제 2 단차부는, 약 13.3 인치의 내경을 가지고 상기 고온 에지 링의 중심 축선에 수직하며 상기 수직면의 상부 주변부로부터 외부로 상기 외부면의 하부 주변부까지 연장하는 수평면을 구비하는, 고온 에지 링.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 경사진 상부면의 절두 원뿔면의 개방각은 177°인, 고온 에지 링.
  5. 제 1 항에 있어서,
    약 5 ~ 100 mΩ·㎝ 의 저항을 가진 저저항 붕소 도핑된 단결정 규소를 포함하여 이루어지는, 고온 에지 링.
  6. 제 1 항에 있어서,
    탄화규소를 포함하여 이루어지는, 고온 에지 링.
  7. 제 1 항에 있어서,
    5000 Ω-㎝ 이하의 저항을 가진 CVD SiC 로 이루어지는, 고온 에지 링.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 고온 에지 링의 내주변부를 따른 단일 위치에 있는 평평한 에지와, 상기 고온 에지 링의 경사진 상부면 및 하부면 사이에서 연장하는 단일 구멍을 더 포함하는, 고온 에지 링.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 구멍은 상기 구멍의 중심이 상기 고온 에지 링의 중심으로부터 약 6.4 인치에 있는 약 0.3 인치의 직경을 가지며, 상기 평평한 에지는 상기 구멍의 위치로부터 상기 고온 에지 링의 반대측에 위치되고, 상기 평평한 에지는 상기 고온 에지 링의 중심으로부터 약 5.8 인치에 위치되며, 상기 평평한 에지는 상기 고온 에지 링의 중심 축선에 평행한 축방향 평면에 놓이고, 상기 축방향 평면은 상기 고온 에지 링의 중심을 관통하는 반경방향 라인에 수직한, 고온 에지 링.
  10. 외부로 연장하는 환상의 지지면과 원형의 기재 지지면 사이에서 연장하는 수직 측벽을 구비하고, 반도체 기재가 기재 지지면상에 지지되고 반도체 기재의 돌출 에지가 상기 수직 측벽을 넘어 외부로 연장하도록 구성되는, 기재 지지체,
    상기 환상의 지지면에 지지되는 RF 결합 링, 및
    상기 RF 결합 링에 지지되는 제 1 항에 기재된 고온 에지 링을 포함하는, 플라즈마 처리 챔버.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 기재 지지체는 상기 기재 지지면상에 상기 반도체 기재를 클램핑하도록 작동가능한 정전식 척을 더 포함하는, 플라즈마 처리 챔버.
  12. 반도체 기재를 처리하는 방법으로서,
    상기 반도체 기재를 제 10 항에 기재된 플라즈마 처리 챔버안으로 이송하여 상기 반도체 기재를 기재 지지체상에 지지하는 단계,
    공정 가스를 상기 플라즈마 처리 챔버안으로 주입하는 단계,
    공정 가스를 플라즈마 상태로 에너자이징 (energize) 시키는 단계, 및
    플라즈마로 상기 반도체 기재를 처리하는 단계를 포함하는, 반도체 기재를 처리하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 처리는 상기 기재상에 전도성 또는 유전성 재료를 증착시키는 것을 포함하는, 반도체 기재를 처리하는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 처리는 상기 기재상의 층을 플라즈마 에칭하는 것을 포함하고, 상기 층은 금속, 유전체 또는 감광성수지인, 반도체 기재를 처리하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 플라즈마 에칭은 플루오로탄소, 하이드로플루오로탄소, 또는 플루오로탄소 및 하이드로플루오로탄소 에칭 가스를 사용하여 유전성 재료에서 개구부를 에칭하는 것을 포함하는, 반도체 기재를 처리하는 방법.
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