特開 2024-14724 フォーカスリング及びこれを含むプラズマエッチング装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024014724

(43)【公開日】2024-02-01

(54)【発明の名称】フォーカスリング及びこれを含むプラズマエッチング装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20240125BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101G

H01L21/302 101B

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023086552

(22)【出願日】2023-05-25

(31)【優先権主張番号】10-2022-0090392

(32)【優先日】2022-07-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(71)【出願人】

【識別番号】505232852

【氏名又は名称】エスケー エンパルス カンパニー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＳＫ ｅｎｐｕｌｓｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

【住所又は居所原語表記】１０４３，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄａｅｒｏ，Ｐｙｅｏｎｇｔａｅｋ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ １７７８４， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】110001139

【氏名又は名称】ＳＫ弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100130328

【弁理士】

【氏名又は名称】奥野 彰彦

(74)【代理人】

【識別番号】100130672

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 寛之

(72)【発明者】

【氏名】ミン、キョンヨル

(72)【発明者】

【氏名】チェ、ヨンス

(72)【発明者】

【氏名】ファン、ソンシク

(72)【発明者】

【氏名】キム、キョンイン

(72)【発明者】

【氏名】カン、ジュンクン

(72)【発明者】

【氏名】チェ、スマン

【テーマコード（参考）】

5F004

【Ｆターム（参考）】

5F004AA01

5F004BA04

5F004BB07

5F004BB22

5F004BB23

5F004BB28

(57)【要約】      （修正有）

【課題】より安定的にプラズマエッチング装置の部品に固定され、エッチング対象の均一なエッチングを満たし、プラズマエッチング装置の静電チャックと良好な静電気的引力を満たすフォーカスリング及びこれを含むプラズマエッチング装置を提供する。
【解決手段】エッチング対象が載置されるようにプラズマエッチング装置内に配置されるフォーカスリングであって、エッチング対象が載置される載置面１１１を含む載置部１１０と、載置部１１０の外周に形成された本体部１２０と、を含む。本体部１２０は、上面の少なくとも一部に溝１３２が形成された溝部１３０を含む。溝部１３０は、本体部１２０の平均厚さｔｂよりも薄い平均厚さｔｇを有する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エッチング対象が載置されるようにプラズマエッチング装置内に配置されるフォーカスリングであって、
前記エッチング対象が載置される載置面を含む載置部と、
前記載置部の外周に形成された本体部とを含み、
前記本体部は、前記本体部の少なくとも一部に配置される溝部を含み、
前記溝部は、前記本体部の上面に溝が形成された領域であり、
前記溝部の上面は、前記本体部の最大高さよりも低い高さを有し、
前記溝部の溝の体積Ｖｇと、前記溝の体積とフォーカスリングの体積の和Ｖｆとの比Ｖｇ／Ｖｆは０．１～０．５であり、
前記Ｖｇは、下記式１で計算される、フォーカスリング。
［式１］
Ｖｇ＝（Ｈｂ－Ｈｇ）×Ｗａｖｇ×Ｌｓｕｍ
(前記式１において、Ｈｂは、前記本体部の最大高さであり、Ｈｇは、前記溝部の上面の平均高さであり、Ｗａｖｇは、前記フォーカスリングの半径方向から見た前記溝部の平均幅であり、Ｌｓｕｍは、前記フォーカスリングの円周方向を基準とする溝部の長さの和である。)

【請求項2】

前記フォーカスリングの本体部は、
前記載置部の外周に位置する連結部と、前記連結部の外周に位置する溝部と、前記溝部の外周に位置する縁部とを含む、請求項１に記載のフォーカスリング。

【請求項3】

前記連結部の幅Ｗｓと前記溝部の幅Ｗｇとの比Ｗｓ／Ｗｇは０．０４～０．２である、請求項２に記載のフォーカスリング。

【請求項4】

前記フォーカスリングの半径方向から見た前記溝部は、最大幅が１５ｍｍ～２５ｍｍである、請求項１に記載のフォーカスリング。

【請求項5】

前記フォーカスリングの平均厚さは３．２ｍｍ以下である、請求項１に記載のフォーカスリング。

【請求項6】

前記溝部の平均厚さＴｇと、前記溝部を除いた本体部の平均厚さＴｂとの比Ｔｇ／Ｔｂは０．１６～０．７２である、請求項１に記載のフォーカスリング。

【請求項7】

前記溝部の平均厚さは０．５ｍｍ～２．３ｍｍである、請求項６に記載のフォーカスリング。

【請求項8】

前記溝部を除いた本体部の平均厚さは２．２ｍｍ～３．２ｍｍである、請求項６に記載のフォーカスリング。

【請求項9】

前記載置部の平均厚さは１ｍｍ～２ｍｍである、請求項１に記載のフォーカスリング。

【請求項10】

チャンバと、
前記チャンバの内部に配置された上部静電チャック及び静電チャックと、
前記上部静電チャック上に載置されるエッチング対象の外周を取り囲むフォーカスリングとを含み、
前記静電チャックは、前記フォーカスリングの下部に配置され、
前記静電チャックの電極は、前記フォーカスリングの下部に位置した領域に配置され、
前記フォーカスリングは、請求項１に記載のフォーカスリングである、プラズマエッチング装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

具現例は、フォーカスリング及びこれを含むプラズマエッチング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

高集積化された半導体素子の微細パターンを形成するために、基板に乾式エッチングであるプラズマエッチングが主に用いられる。プラズマエッチング装置は、チャンバ、チャンバ内に配置された静電チャック（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｃｈｕｃｋ）、及び静電チャックの上下に設置された高周波電力を印加する電極などの手段を備える。プラズマエッチング工程は、前記電極の間に印加された高周波電力によって、前記チャンバ内に流入したガスをプラズマに変換させ、このプラズマを用いて、静電チャック上に載置された基板をエッチングする過程により行われ得る。プラズマを構成するラジカル又はイオンは、基板の表面と物理的及び化学的に反応してエッチングする。

【0003】

プラズマエッチング装置のプラズマは、エッチング対象が置かれた静電チャックの上下に印加される高周波電力によって生成されるので、高周波電力が印加される部分まではプラズマの制御が容易であるが、相対的に静電チャックの外側部分は直接的なプラズマの制御が難しい。静電チャックの外側部分に生成されるプラズマの量は相対的に少なく、それによって、基板の縁部のエッチング率が中央領域に比べて多少低くなり得る。そのため、基板全面にわたる均一なエッチングを達成することが難しくなり得る。

【0004】

このような基板のエッチングの均一度を向上させるために、静電チャック上に置かれるエッチング対象の外周には、エッチング対象を取り囲むようにフォーカスリングが設けられる。このフォーカスリングは、エッチング装置内でプラズマエッチング処理が行われると、プラズマをエッチング対象の表面に向かうように誘導して、処理効率を向上させる。

【0005】

このようなフォーカスリングを介したエッチング対象の処理効率を向上させるために、傾斜を設けるなどの様々な形状の変更が試みられた。但し、エッチング工程時にフォーカスリングに揺れなどが一部発生して、安定的にエッチング処理が行われない場合が報告された。

【0006】

そのため、より安定的にフォーカスリングを固定し、エッチング対象の均一なエッチングを満たすために、さらに改善された方案が必要な実情である。

【0007】

前述した背景技術は、発明者が具現例の導出のために保有していた、または導出過程で習得した技術情報であって、必ずしも本発明の出願前に一般公衆に公開された公知技術であるとは限らない。

【0008】

関連する先行技術として、韓国公開特許公報第１０－２０２０－００５２９７３号に開示された"静電チャックアセンブリ、静電チャック及びフォーカスリング"などがある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

具現例の目的は、より安定的にプラズマエッチング装置の部品に固定され、エッチング対象の均一なエッチングを満たすようにするフォーカスリングを提供することにある。

【0010】

具現例の他の目的は、プラズマエッチング装置の静電チャックと良好な静電気的引力を満たすフォーカスリングを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記の目的を達成するために、具現例に係るフォーカスリングは、
エッチング対象が載置されるようにプラズマエッチング装置内に配置されるフォーカスリングであって、
前記エッチング対象が載置される載置面を含む載置部と、
前記載置部の外周に形成された本体部とを含み、
前記本体部は、前記本体部の少なくとも一部に配置される溝部を含み、
前記溝部は、前記本体部の上面に溝が形成された領域であり、
前記溝部の上面は、前記本体部の最大高さよりも低い高さを有し、
前記溝部の溝の体積Ｖｇと、前記溝の体積とフォーカスリングの体積の和Ｖｆとの比Ｖｇ／Ｖｆは０．１～０．５であり、
前記Ｖｇは、下記式１で計算され得る。

【0012】

［式１］
Ｖｇ＝（Ｈｂ－Ｈｇ）×Ｗａｖｇ×Ｌｓｕｍ

【0013】

前記式１において、Ｈｂは、前記本体部の最大高さであり、Ｈｇは、前記溝部の上面の平均高さであり、Ｗａｖｇは、前記フォーカスリングの半径方向から見た前記溝部の平均幅であり、Ｌｓｕｍは、前記フォーカスリングの円周方向を基準とする溝部の長さの和である。

【0014】

一具現例において、前記フォーカスリングの本体部は、
前記載置部の外周に位置する連結部と、前記連結部の外周に位置する溝部と、前記溝部の外周に位置する縁部とを含むことができる。

【0015】

一具現例において、前記連結部の幅Ｗｓと前記溝部の幅Ｗｇとの比Ｗｓ／Ｗｇは０．０４～０．２であってもよい。

【0016】

一具現例において、前記フォーカスリングの半径方向から見た前記溝部は、最大幅が１５ｍｍ～２５ｍｍであってもよい。

【0017】

一具現例において、前記フォーカスリングの平均厚さは３．２ｍｍ以下であってもよい。

【0018】

一具現例において、前記溝部の平均厚さＴｇと、前記溝部を除いた本体部の平均厚さＴｂとの比Ｔｇ／Ｔｂは０．１６～０．７２であってもよい。

【0019】

一具現例において、前記溝部の平均厚さは０．５ｍｍ～２．３ｍｍであってもよい。

【0020】

一具現例において、前記溝部を除いた本体部の平均厚さは２．２ｍｍ～３．２ｍｍであってもよい。

【0021】

一具現例において、前記載置部の平均厚さは１ｍｍ～２ｍｍであってもよい。

【0022】

上記の目的を達成するために、具現例に係るプラズマエッチング装置は、
チャンバと、
前記チャンバの内部に配置された上部静電チャック及び静電チャックと、
前記上部静電チャック上に載置されるエッチング対象の外周を取り囲むフォーカスリングとを含み、
前記静電チャックは、前記フォーカスリングの下部に配置され、
前記静電チャックの電極は、前記フォーカスリングの下部に位置した領域に配置され、
前記フォーカスリングは、前記によるフォーカスリングであってもよい。

【発明の効果】

【0023】

具現例に係るフォーカスリングは、プラズマエッチング装置の静電チャックとさらに向上した静電気的引力を満たすと共に、良好な耐久性及び耐食性を示すことができる。

【0024】

具現例に係るフォーカスリングを適用したプラズマエッチング装置は、エッチング対象のプラズマエッチング時に均一なエッチング率を示すことができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】具現例に係るプラズマエッチング装置の一例を示した概略図である。

【図2】具現例に係るプラズマエッチング装置に適用されるフォーカスリングの一例を示した概略図である。

【図3】具現例に係るフォーカスリングの右側の一部を正面の観点で示した正面図である。

【図4】具現例に係るフォーカスリングを上から見た観点で示した平面図である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0026】

以下、発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように、一つ以上の具現例について添付の図面を参照して詳細に説明する。しかし、具現例は、様々な異なる形態で実現可能であり、ここで説明する実施例に限定されない。明細書全体にわたって類似の部分に対しては同一の図面符号を付した。

【0027】

本明細書において、ある構成が他の構成を「含む」とするとき、これは、特に反対の記載がない限り、それ以外の他の構成を除くものではなく、他の構成をさらに含むこともできることを意味する。

【0028】

本明細書において、ある構成が他の構成と「連結」されているとするとき、これは、「直接的に連結」されている場合のみならず、「それらの間に他の構成を介在して連結」されている場合も含む。

【0029】

本明細書において、Ａ上にＢが位置するという意味は、Ａ上に直接当接してＢが位置するか、またはそれらの間に他の層が位置しながらＡ上にＢが位置することを意味し、Ａの表面に当接してＢが位置することに限定されて解釈されない。

【0030】

本明細書において、マーカッシュ形式の表現に含まれた「これらの組み合わせ」という用語は、マーカッシュ形式の表現に記載された構成要素からなる群から選択される１つ以上の混合又は組み合わせを意味するものであって、前記構成要素からなる群から選択される１つ以上を含むことを意味する。

【0031】

本明細書において、「Ａ及び／又はＢ」の記載は、「Ａ、Ｂ、または、Ａ及びＢ」を意味する。

【0032】

本明細書において、「第１」、「第２」又は「Ａ」、「Ｂ」のような用語は、特に説明がない限り、同一の用語を互いに区別するために使用される。

【0033】

本明細書において、単数の表現は、特に説明がなければ、文脈上解釈される単数又は複数を含む意味で解釈される。

【0034】

フォーカスリング１００
図２乃至図４は、具現例に係るフォーカスリング１００の概略的な形態を示した図である。以下、図２乃至図４を参照して、具現例に係るフォーカスリングを説明する。

【0035】

具現例に係るフォーカスリング１００は、
エッチング対象１０が載置されるようにプラズマエッチング装置内に配置されるフォーカスリングであって、
前記エッチング対象が載置される載置面１１１を含む載置部１１０と、
前記載置部の外周に形成された本体部１２０とを含むことができる。

【0036】

前記本体部１２０は、前記本体部の少なくとも一部に配置される溝部１３０を含み、
前記溝部は、前記本体部の上面に溝が形成された領域であり、
前記溝部の上面は、前記本体部の上面の最大高さよりも低い高さを有することができる。

【0037】

前記溝部１３０の溝１３２の体積Ｖｇと、前記溝の体積とフォーカスリング１００の体積の和Ｖｆとの比Ｖｇ／Ｖｆは、約０．１～０．５であってもよく、約０．１９～０．３６であってもよく、または約０．２４～０．３４であってもよい。

【0038】

このとき、前記溝の体積Ｖｇは、下記式１で計算することができる。

【0039】

［式１］
Ｖｇ＝（Ｈｂ－Ｈｇ）×Ｗａｖｇ×Ｌｓｕｍ

【0040】

前記式１において、Ｈｂは、前記本体部１２０の上面の最大高さであり、Ｈｇは、前記溝部の上面の平均高さであり、Ｗａｖｇは、前記フォーカスリング１００の半径方向（図３のｙ方向）から見た前記溝部の平均幅であり、Ｌｓｕｍは、前記フォーカスリングの円周方向を基準とする溝部の長さの和である。

【0041】

前記溝部１３０の平均幅Ｗａｖｇは、前記フォーカスリング１００の円周方向に沿って溝を一定の間隔でｎ等分し、溝内のｎ等分線の長さの平均として計算することができる。前記ｎは、３～１０の整数であり得る。

【0042】

前記溝部１３０の長さの和Ｌｓｕｍは、フォーカスリング１００の円周方向に沿って測定されるそれぞれの溝の最大長さの和であり得る。

【0043】

前記溝部１３０の平均幅Ｗａｖｇ及び長さの和Ｌｓｕｍは、別途のモデリングプログラム（ＣＡＴＩＡ、ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ、ＡｕｔｏＣＡＤなど）を通じても計算され得る。

【0044】

前記溝１３２は、前記本体部１２０の最大高さよりも低い高さを有する本体部の上面から前記本体部の最大高さまでの空間を意味する。前記溝部１３２の上面は、前記本体部１２０の上面の最大高さよりも低い高さを有する。

【0045】

前記溝の体積とフォーカスリング１００の体積の和Ｖｆは、前記Ｖｇに前記フォーカスリングの体積を合わせて計算され得る。

【0046】

具現例で定義した溝の体積Ｖｇ、及び前記溝の体積とフォーカスリング１００の体積の和Ｖｆの計算は、モデリングを通じて溝の体積を計算できる手段（ＣＡＴＩＡ、ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ、ＡｕｔｏＣＡＤなど）であれば、特に制限なく使用することができる。

【0047】

前記本体部１２０及び溝部１３０の高さは、フォーカスリング１００の半径方向と垂直な方向を基準として測定することができる。

【0048】

このような溝部１３０の溝１３２の体積比率を有するフォーカスリング１００は、フォーカスリングの下部に位置するプラズマエッチング装置の絶縁性部品である静電チャックとさらに安定的に静電気的吸着が形成されるように誘導することができ、静電チャックとフォーカスリングとの間のチャッキング力（ｃｈｕｃｋｉｎｇ ｆｏｒｃｅ）の向上を期待することができる。前記溝部の体積比率未満または超える場合、安定した固定がなされなかったり、耐摩耗性が低下して、クラックなどが容易に発生したりするおそれがある。

【0049】

前記溝部１３０の溝１３２の体積は、例示的に約８，２６８ｍｍ^３～４１，３４２ｍｍ^３であってもよく、または約１５，７２０ｍｍ^３～２９，５０１ｍｍ^３であってもよいが、前記エッチング対象１０の直径、大きさに応じて変わるフォーカスリングの大きさに応じて、前記体積は変わり得る。

【0050】

前記静電チャック２０とフォーカスリング１００との間のチャッキング力Ｆｃは、概略的に次の式２のように計算され得る。

【0051】

［式２］
Ｆｃ＝（ε_０×ε_ｒ×Ａ×Ｖ）／（２×Ｄ^２）

【0052】

前記式２において、ε_０は、真空の誘電率であり、ε_ｒは、フォーカスリングの誘電率であり、Ａは、フォーカスリングと静電チャックが接する断面積であり、Ｖは、フォーカスリングと接する静電チャックの下部に位置した電極に印加される電圧であり、Ｄは、フォーカスリングの平均厚さである。

【0053】

前記チャッキング力（Ｆｃ）は、絶対的な値ではなく相対的な値として理解しなければならず、他の条件が一定であるとき、フォーカスリングの平均厚さの二乗と反比例することが分かる。

【0054】

前記フォーカスリング１００は、前記チャッキング力の上昇率が、前記溝部１００がない（溝が窪んでいない）フォーカスリングと比較して１５２％～５００％であり得る。このようなチャッキング力の上昇率を有することによって、プラズマエッチング装置の静電チャックと安定的に固定されるようにすることができる。

【0055】

前記フォーカスリング１００の平均厚さは、約３．２ｍｍ以下であってもよく、約３．０ｍｍ以下であってもよく、または約２．７ｍｍ以下であってもよい。前記フォーカスリングの平均厚さは、約１．７ｍｍ以上であってもよく、または約２ｍｍ以上であってもよい。このような厚さの範囲を満たすフォーカスリングは、前記のような適切な溝部を備えることで、プラズマエッチング装置の静電チャックと安定的に固定され得、良好な耐久性を示すことができる。

【0056】

前記フォーカスリング１００の平均高さは、フォーカスリングの半径方向と垂直な方向を基準として（ｚ方向）、約３．２ｍｍ以下であってもよく、約３．０ｍｍ以下であってもよく、または約２．７ｍｍ以下であってもよい。前記フォーカスリングの平均高さは、約１．７ｍｍ以上であってもよく、または約２ｍｍ以上であってもよい。

【0057】

前記溝部１３０は、前記載置部１１０の外周に位置するフォーカスリングにおいて、前記フォーカスリング１００の最大高さよりも低い領域を示すことができる。

【0058】

前記溝部１３０は、前記本体部１２０に形成された溝１３２を含む。

【0059】

前記溝１３２は、前記本体部の上面で本体部の円周方向に沿って環（リング）状に形成されてもよい。

【0060】

前記溝１３２は、前記本体部の上面の一部でのみ溝が形成されてもよい。

【0061】

前記溝部１３０は、前記載置部の載置面１１１と実質的に平行な溝部上面を有し、溝の側壁が前記溝部上面と直交する、実質的に断面が四角形の形態の溝１３２を有してもよい。

【0062】

前記溝部１３０は、前記載置部の載置面１１１と実質的に平行な仮想の線と溝部の側壁が直交する一側面、及び一側面と繋がり、傾斜した他側面を有する、実質的に断面が四分円または三角形の形態の溝１３２を有してもよい。

【0063】

前記溝部１３０は、前記溝部上面が曲面である形態であって、凹、凸、及びこれらの組み合わせで窪んだ形態の溝１３２を有してもよい。

【0064】

前記溝部上面は、一部は曲面を有し、一部は角張った形態で形成されてもよい。

【0065】

前記溝部１３０の平均厚さは、約０．５ｍｍ～２．３ｍｍであってもよく、または約１ｍｍ～２ｍｍであってもよい。

【0066】

フォーカスリング１００の半径方向と垂直な方向から見た前記溝部１３０の平均高さは、約０．５ｍｍ～２．３ｍｍであってもよく、または約１ｍｍ～２ｍｍであってもよい。

【0067】

フォーカスリング１００の半径方向から見た前記溝部１３０の最大幅は、約１５ｍｍ～２５ｍｍであってもよく、または約１７ｍｍ～２２ｍｍであってもよい。

【0068】

前記溝部１３０の平均厚さＴｇと、前記溝部を除いた本体部１２０の平均厚さＴｂとの比Ｔｇ／Ｔｂは、約０．１６～０．７２であってもよく、または約０．１９～０．５８であってもよい。

【0069】

前記溝部１３０の平均厚さＴｇ、及び前記溝部を除いた本体部１２０の平均厚さＴｂは、フォーカスリング１００の半径方向に一定の間隔でｎ等分し、ｎ等分されたものの厚さの平均として計算することができる。前記ｎは、３～１０の整数であり得る。また、モデリングを通じて平均厚さを計算できる手段（ＣＡＴＩＡ、ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ、ＡｕｔｏＣＡＤなど）を活用することができる。

【0070】

前記溝部１３０がこのような厚さ、高さ、幅及びＴｇ／Ｔｂを有することによって、破損やクラックを防止し、前記フォーカスリング１００がプラズマエッチング装置の静電チャックと安定的に吸着を誘導することができる。

【0071】

前記載置部１１０は、エッチング対象１０が載置され得るようにする載置面１１１を含むことができる。前記載置面は、前記フォーカスリング１００の半径方向に所定の幅を有するように形成され得、エッチング対象が載置可能な平らな面を有することができる。

【0072】

前記載置部１１０の平均厚さは、約１ｍｍ～２ｍｍであってもよく、または約１．２ｍｍ～１．８ｍｍであってもよい。

【0073】

フォーカスリング１００の半径方向と垂直な方向から見た前記載置部１１０の平均高さは、約１ｍｍ～２ｍｍであってもよく、または約１．２ｍｍ～１．８ｍｍであってもよい。

【0074】

前記載置部１１０の幅は、前記フォーカスリング１００の半径方向を基準として約２ｍｍ～８ｍｍであってもよく、または約３ｍｍ～７ｍｍであってもよい。

【0075】

前記載置部１１０は、このような厚さ、高さ及び幅を有することによって、前記エッチング対象１０を余裕をもって載置することができ、安定性を確保することができる。

【0076】

前記本体部１２０は、前記載置部１１０の載置面１１１の領域とは異なる厚さをもって外周に延長されたものであってもよく、さらに大きい厚さをもって外周に延長されたものであってもよい。

【0077】

前記載置部１１０及び本体部１２０は、それぞれ環（リング）状であってもよいが、エッチング対象の形状に応じて変更可能である。

【0078】

前記本体部１２０は、前記載置部１１０の外周に位置する連結部１２１を含むことができる。前記連結部は、連結部の上面が前記載置面１１１と平行であってもよく、連結部の上面全体が傾斜していてもよく、または連結部の上面の一部が傾斜し、他の一部は前記載置面と平行であってもよい。前記連結部の傾斜した領域における傾斜角度は、前記載置面を基準として０°超であってもよく、７０°以下であってもよい。このような傾斜角を有する場合、プラズマエッチング装置内でプラズマイオンの流れをより安定的に制御することができる。

【0079】

前記連結部１２１は、前記フォーカスリング１００の半径方向を基準として、幅が約１ｍｍ～３ｍｍであってもよく、または約１．５ｍｍ～２．５ｍｍであってもよい。

【0080】

前記フォーカスリング１００の半径方向から見た前記連結部１２１の幅Ｗｓと、前記溝部１３０の幅Ｗｇとの比Ｗｓ／Ｗｇは、約０．０４～０．２であってもよく、または約０．０５～０．１６であってもよい。このようなＷｓ／Ｗｇの幅比を有するフォーカスリング１００は、プラズマエッチング時に、溝形状によりエッチングの均一度が低下することを防止することができる。

【0081】

前記本体部１２０の上面のＲａ粗さは、約０．０５μｍ～０．５μｍであってもよく、または約０．０８μｍ～０．３μｍであってもよい。このような上面のＲａ粗さを有することによって、プラズマエッチング装置でエッチング工程を行う際に、エッチング対象の良好なエッチング率を示すようにすることができる。

【0082】

前記本体部１２０は、前記溝部１３０を除いた平均厚さが約２．２ｍｍ～３．２ｍｍであってもよく、または約２．５ｍｍ～３ｍｍであってもよい。このような厚さを満たすようにして、フォーカスリング１００がプラズマエッチング装置の静電チャックに安定的に固定されるようにし、かつ、耐久性を高め、容易に破損することを防止することができる。

【0083】

前記フォーカスリング１００の縁部１２４は、前記溝部１３０の外周に位置して、プラズマエッチング装置の静電チャックに安定的に固定されるようにすることができる。前記縁部の平均厚さは、前記溝部の平均厚さよりも厚くすることができる。

【0084】

前記縁部１２４の平均厚さは、約１．７ｍｍ～３．７ｍｍであってもよく、または約１．９ｍｍ～３．５ｍｍであってもよい。このような平均厚さを有する縁部は、前記フォーカスリング１００がプラズマエッチング装置の静電チャックに置かれる際に、全体的なバランスを維持するようにすることができる。

【0085】

前記縁部１２４は、底面の一部に溝が形成された底面溝部１２５をさらに含むことができる。

【0086】

前記フォーカスリング１００の半径方向を基準として、前記溝部の底面から前記底面溝部１２５までの最小幅は、約０．５ｍｍ～５ｍｍであってもよく、または約１ｍｍ～３ｍｍであってもよい。このような幅を満たすようにして、プラズマエッチング時に適切な冷却効率を示すことができるようにすることができる。

【0087】

前記フォーカスリング１００の内郭を基準として、前記フォーカスリングの内径は、前記エッチング対象１０の長さや直径に応じて変わり得、例示的に約１００ｍｍ～４００ｍｍであってもよい。

【0088】

前記フォーカスリング１００の外郭を基準として、前記フォーカスリングの外径は、前記内径と同様に、前記エッチング対象１０の長さや直径に応じて変わり得、例示的に約１５０ｍｍ～５００ｍｍであってもよい。

【0089】

前記フォーカスリング１００の底面は、最内郭と最外郭との間の段差が約０．１μｍ～１２μｍになるように傾斜していてもよく、または前記段差が約１μｍ～７μｍになるように傾斜していてもよい。例示的に、図３のフォーカスリングの載置面１１１と平行な面を基準とするとき、前記フォーカスリングの底面は、前記段差を有するように所定の角度で傾斜していてもよい。また、前記載置面と平行であり、かつ前記フォーカスリングの内郭の下部と接する仮想の内郭底面は、前記載置面と平行であり、かつ前記フォーカスリングの外郭の下部と接する仮想の外郭底面と前記の段差を有することができる。具体的に、前記外郭底面は、前記内郭底面よりも高い位置を有することができる。

【0090】

このような傾斜を有するフォーカスリングは、底面で冷却ガスが効果的に循環できるようにし、プラズマエッチング時にエッチング対象が均一にエッチングされるようにすることができる。

【0091】

前記フォーカスリング１００は、炭化珪素（ＳｉＣ）または炭化ホウ素（Ｂ_４Ｃ）を含むことができる。前記炭化珪素または炭化ホウ素は、非常に高い強度を有する材料であって、耐化学性及び耐侵食性が非常に優れる。

【0092】

具現例において、炭化珪素は、珪素及び炭素をベースとするあらゆる化合物を指し、炭化ホウ素は、ホウ素及び炭素をベースとするあらゆる化合物を指す。前記炭化珪素または炭化ホウ素は、単相または複合相のいずれか１つであってもよい。ここで、単相は、化学量論的相、及び化学量論的組成から外れた非化学量論的相の両方を含む。具現例の炭化珪素または炭化ホウ素は、単相または複合相に不純物が追加されて固溶体をなしたり、製造工程で不可避に追加される不純物が混入したりする場合も含む。

【0093】

前記フォーカスリング１００に適用される炭化ホウ素は、２５℃～８００℃のいずれかの温度で測定した熱伝導度の値が約５Ｗ／ｍＫ～６０Ｗ／ｍＫであってもよい。このような熱伝導度を有する炭化ホウ素の場合、より優れた耐エッチング性を有することができる。

【0094】

前記フォーカスリング１００に適用される炭化ホウ素は、相対密度が約９７％～９９．９９９％であってもよい。

【0095】

前記フォーカスリング１００に適用される炭化ホウ素は、空隙率が約０．０１％～３％であってもよい。

【0096】

このような相対密度及び空隙率の特性を有するフォーカスリング１００は、より強い耐エッチング性を有することができる。

【0097】

前記フォーカスリング１００の本体部１２０の上面は、約８００Ｗのプラズマパワー及び約１００ｍＴｏｒｒのチャンバ圧力で約３００分の露出時間の間エッチングする際に、前記上面の平均エッチング率が約０．５％～１．２％であってもよい。このようなエッチング率を有するフォーカスリングをプラズマエッチング装置に適用する際に、フォーカスリングの耐久性を高めることができ、交換頻度を低減することができる。前記エッチング率は、前記上面の平均エッチング率で評価する。前記上面の平均エッチング率は、所定の距離を置いて上面の少なくとも３つの地点以上で評価したエッチング率の平均を前記平均エッチング率として評価する。

【0098】

プラズマエッチング装置
図１及び図２は、具現例に係るプラズマエッチング装置の概略的な形態を示した図である。以下、図１及び図２を参照して、具現例に係るプラズマエッチング装置を説明する。

【0099】

具現例に係るプラズマエッチング装置は、
チャンバ２と、
前記チャンバの内部に配置された上部静電チャック２１及び静電チャック２０と、
前記上部静電チャック上に載置されるエッチング対象１０の外周を取り囲むフォーカスリング１００とを含み、
前記静電チャック２０は、前記フォーカスリングの下部に配置され、
前記静電チャックの電極は、前記フォーカスリングの下部に位置した領域に配置され、
前記フォーカスリングは、上述したフォーカスリングであり得る。

【0100】

具現例に係るプラズマエッチング装置は、金属素材のチャンバ２を含み、前記チャンバの内部は、エッチング対象のプラズマエッチング処理が行われ得る。

【0101】

前記チャンバ２の内部には、エッチング対象としてウエハなどの基板が載置される上部静電チャック２１が配置され得る。

【0102】

前記上部静電チャック２１、静電チャック２０は、クーロン力を発揮できる体積抵抗率を有することができ、窒化アルミニウム、窒化珪素及び酸化アルミニウムなどのセラミック材料を含むことができる。

【0103】

前記上部静電チャック２１の内部には、静電気力を生成して、エッチング対象１０を静電チャックの上面に載置する際に静電気的吸着を誘導する第１電極３１が配置され得る。前記第１電極は、直流電源である第１電源５２と電気的に接続されて直流電力の印加を受けることができ、前記静電チャック上に載置されるエッチング対象と静電チャックの静電気的吸着を維持するようにすることができる。

【0104】

前記上部静電チャック２１の上部には、前記静電チャックと対向するようにシャワーヘッド６０が配置され得る。

【0105】

前記シャワーヘッド６０は、上部電極６１、及び前記上部電極を支持する電極支持体６２が含まれ得、前記上部電極及び電極支持体は貫通孔６３が多数形成され得る。そして、前記シャワーヘッドの内部に、前記貫通孔と連通する拡散部６４を含むことができる。

【0106】

前記シャワーヘッド６０の上部電極６１は上部電源６６と電気的に接続され得、高周波電力が印加され得る。

【0107】

前記シャワーヘッド６０の内部の拡散部６４は処理ガス供給部６５と連通することができ、処理ガス供給部の処理ガスが前記拡散部及び貫通孔６３を介して外部に吐出され得る。

【0108】

前記静電チャック２０の下部には基材４０が配置され得、導電性材料が含まれ得る。

【0109】

前記基材４０は、プラズマの発生のために高周波電力を供給する高周波電源５１と電気的に接続され得る。これにより、前記基材に高周波電力が印加され得る。

【0110】

前記基材４０の内部には基材冷却部４１を含むことができ、冷却ガス供給部３５と連通して冷却ガスの流れがなされ得る。

【0111】

前記チャンバ２の側壁と、前記基材４０又は基材を支持する支持部４５との間には排気路４２が形成され得る。前記排気路の下部には排気口４３が配置され、前記排気口は排気装置４４と連通することができる。前記排気装置４４は、真空ポンプなどの排気手段を含むことができ、前記チャンバ内の空間を所定の真空度まで減圧することができる。

【0112】

前記チャンバ２の側壁は、前記エッチング対象１０を引き込み及び引き出しすることができる出入口４６を含むことができる。

【0113】

前記上部静電チャック２１に置かれるエッチング対象１０の外周にはフォーカスリング１００が配置され得る。前記フォーカスリングは、上述したものと同じ構成を有することができる。

【0114】

前記フォーカスリング１００の下部領域の静電チャック２０上には、冷却ガスが供給され得る冷却部３４が配置され得る。

【0115】

前記フォーカスリング１００が上述した溝部１３０及びその体積比を有することによって、プラズマエッチング時に前記冷却部３４を挟んで静電チャック２０と安定的にチャッキングが行われ得、全体的なバランスを維持することができる。

【0116】

前記冷却部３４は、冷却ガス供給部３５と連通して冷却ガスの流れがなされ得る。

【0117】

前記冷却ガス供給部３５は、前記フォーカスリング１００に向かう冷却部３４に冷却ガスを供給するだけでなく、前記上部静電チャック２１とエッチング対象１０との間にある空間にも別途の流路を介して冷却ガスを供給することができる。

【0118】

前記冷却ガスは、例示的にヘリウムガスを用いることができる。

【0119】

前記静電チャック２０は、前記フォーカスリング１００の下部に位置した領域に第２電極３２及び第３電極３３が配置され得、これらは、それぞれ第２電源５３及び第３電源５４と電気的に接続されて直流電力が印加され得る。これによって、前記フォーカスリング１００と、その下部の静電チャック２０との間の静電気的吸着が行われ得る。

【0120】

前記プラズマエッチング装置の各構成要素は制御部と接続され得る。

【0121】

前記制御部は、中央処理装置及び記憶装置を含み、記憶装置に記憶されたプログラム及び処理プロセスを読み出して実行し、前記プラズマエッチング装置のエッチング対象１０のエッチング処理を制御する。また、前記制御部は、エッチング対象の処理に応じて、前記フォーカスリング１００を静電吸着するための処理や、冷却ガスを供給する処理も制御することができる。

【0122】

前記チャンバ２の内部は、別途の磁石を介して一方向の水平磁界が形成され得る。

【0123】

前記チャンバ２の内部は、前記基材４０とシャワーヘッド６０との間に印加される高周波電力によって一方向の高周波電界が形成され得る。これによって、前記チャンバの内部で処理ガスを介したマグネトロン放電が行われ、前記上部静電チャック２１に載置されたエッチング対象１０に前記処理ガスから高密度のプラズマが生成され、前記プラズマ中のラジカルやイオンによって前記エッチング対象の表面はエッチングされ得る。

【0124】

前記プラズマエッチング装置のエッチングは、約５００ｍＴｏｒｒ以下のチャンバ圧力、フッ素含有化合物又は塩素含有化合物を含む処理ガス、そして、約５００Ｗ～１５，０００Ｗの電力で約１００時間以上行うことができる。

【0125】

フォーカスリング１００の製造方法
具現例に係るフォーカスリング１００の製造方法は、焼結、化学気相蒸着、及び物理気相蒸着のいずれか１つの方法により製造され得る。

【0126】

以下、焼結工程によるフォーカスリング１００の製造方法を説明する。

【0127】

前記焼結工程によるフォーカスリング１００の製造方法は、原料物質を鋳型に装入する準備ステップと、前記鋳型に所定の温度及び圧力を加えて焼結する焼結ステップとを含むことができる。

【0128】

前記準備ステップは、前記フォーカスリング１００を製造するために、まず、原料物質を用意する。前記原料物質は、セラミックであってもよく、炭化珪素、炭化ホウ素などであってもよい。前記原料物質は、このようなセラミック粒子を含むことができ、粉末の形態を有することができる。

【0129】

前記原料物質の粉末は、Ｄ_５０を基準として、約０．３μｍ～１．５μｍの平均粒径を有することができる。このような粒径を適用して焼結体の密度及び耐食性を高め、良好な作業性及び生産性を示すようにする。

【0130】

前記準備ステップは、原料物質を溶媒及び添加剤と混合してスラリーを製造し、前記スラリーを乾燥させて顆粒を製造する顆粒化過程を含むことができる。

【0131】

前記準備ステップは、原料物質を一次的に成形して成形体を製造する成形過程を含むことができる。

【0132】

前記成形過程は、原料物質を鋳型などに装入し、加圧する方式が適用され得、約１００ＭＰａ～２００ＭＰａの圧力が適用され得る。

【0133】

前記焼結ステップは、前記準備ステップを経た鋳型に所定の圧力及び温度を加えて原料物質を焼結する。

【0134】

前記焼結ステップの焼結は、高温高圧焼結、放電プラズマ焼結（Ｓｐａｒｋ Ｐｌａｓｍａ Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）などを適用することができる。

【0135】

前記フォーカスリング１００の溝は、前記鋳型の形状に沿って形成され得、成形又は焼結後に別途の研削、溝入れ加工、研磨などを通じて形成され得る。

【0136】

以上、本発明の好ましい具現例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲は、これに限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形及び改良形態もまた本発明の権利範囲に属する。

【符号の説明】

【0137】

２ チャンバ
１０ エッチング対象
２０ 静電チャック
３１ 第１電極
３２ 第２電極
３３ 第３電極
３４ 冷却部
３５ 冷却ガス供給部
４０ 基材
４１ 基材冷却部
４２ 排気路
４３ 排気口
４４ 排気装置
４５ 支持部
４６ 出入口
５１ 高周波電源
５２ 第１電源
５３ 第２電源
５４ 第３電源
６０ シャワーヘッド
６１ 上部電極
６２ 電極支持体
６３ 貫通孔
６４ 拡散部
６５ 処理ガス供給部
１００ フォーカスリング
１１０ 載置部
１１１ 載置面
１２０ 本体部
１２１ 連結部
１２４ 縁部
１２５ 底面溝部
１３０ 溝部
１３２ 溝

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【外国語明細書】