DE202011002844U1

DE202011002844U1 - Erweiterungselektrode einer Plasmaschrägkantenätzvorrichtung

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Publication number: DE202011002844U1
Application number: DE202011002844U
Authority: DE
Original assignee: Lam Research Corp
Current assignee: Lam Research Corp
Priority date: 2011-02-17
Filing date: 2011-02-17
Publication date: 2011-06-09
Anticipated expiration: 2021-02-18

Abstract

Obere Erweiterungselektrode für eine Plasmaschrägkantenätzvorrichtung, die bei einer Halbleitersubstratverarbeitung verwendet wird, wobei das Plasma eine Nebenproduktablagerung von einer Schrägkante eines Halbleitersubstrats entfernt, wobei die Erweiterungselektrode umfasst: einen ringförmigen Körper mit einer äußeren Peripherie, einer inneren Peripherie, eine Montageoberfläche und eine zum Plasma hin freiliegende kegelstumpfartige Oberfläche, die sich von der äußeren Peripherie zur inneren Peripherie erstreckt, wobei sich die Erweiterungselektrode betreiben lässt, um während eines Reinigens der Schrägkante des Halbleitersubstrats in der Schrägkantenätzvorrichtung ein Plasma zu erzeugen.

Description

Hintergrund
Beim Verarbeiten eines Halbleitersubstrats wird häufig ein Plasma verwendet, um vorgesehene Bauelementmerkmale in das Substrat oder darauf abgelagerten dünnen Schichten zu ätzen. Typischerweise ist eine Plasmadichte nahe der Kante des Substrats niedriger, was zur Anhäufung einer Nebenproduktschicht (wie z. B. Polysilicium, Nitrid, Metall usw.) auf der oberen und unteren Oberfläche der Substratschrägkante führen kann. Die Nebenproduktschicht kann sich während eines Transports und anschließender Verarbeitungsschritte häufig auf kritischen Gebieten des Substrats abschälen oder abblättern, wodurch sich eine geringere Bauelementeausbeute vom Substrat ergibt. Deshalb ist es äußerst wünschenswert, das Nebenprodukt von der Substratschrägkante zu entfernen, bevor das Substrat durch den nächsten Verarbeitungsschritt geht. Ein äußerst wirkungsvolles Verfahren besteht darin, ein Plasma zu verwenden, um das abgelagerte Nebenprodukt auf der Schrägkante wegzuätzen. Dieses Verfahren wird als Plasmaschrägkantenätzen bezeichnet. Eine Vorrichtung, um dieses Verfahren durchzuführen, ist eine Plasmaschrägkantenätzvorrichtung. In einer Plasmaschrägkantenätzvorrichtung werden Elektroden um die Substratschrägkante (Erweiterungselektroden) regelmäßig gereinigt, um eine Nebenproduktablagerung auf ihnen zu entfernen. Ein solches Reinigen kann zu übermäßigem Abrieb und hohen Kosten von Betriebshilfsmitteln führen, was darauf zurückzuführen ist, dass die Erweiterungselektroden ersetzt werden müssen.
Zusammenfassung
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Erweiterungselektrode in einer Plasmaschrägkantenätzvorrichtung mit verbesserter Betriebslebensdauer bereitgestellt, indem die zum Plasma hin freiliegende Oberfläche so konstruiert wird, dass sie eine einwärts gerichtete kegelstumpfartige Oberfläche ohne jegliche Aussparungen oder Stufen aufweist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die zum Plasma hin freiliegende Oberfläche einer Erweiterungselektrode vor einer Eloxierung aufgeraut und mit plasmagespritztem Yttriumoxid beschichtet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 gibt eine schematische Querschnittsdarstellung einer beispielhaften Plasmaschrägkantenätzvorrichtung wieder. Zwecks Einfachheit ist nur eine Hälfte des Querschnitts dargestellt.
2 gibt eine vergrößerte schematische Darstellung eines Bereichs A in 1 wieder.
3 gibt eine schematische Darstellung einer verbesserten Konstruktion des Bereichs A in 1 wieder, gemäß einer Ausführungsform.
4 stellt eine Überlagerung einer Erweiterungselektrode in einer Plasmaschrägkantenätzvorrichtung nach dem Stand der Technik und der Erweiterungselektrode in einer Ausführungsform dar.
5 stellt eine Ansicht von unten auf die Erweiterungselektrode in einer Ausführungsform dar.
6 stellt eine Querschnittsansicht entlang einem Durchmesser der Erweiterungselektrode in einer Ausführungsform dar.
7 stellt eine vergrößerte Ansicht von Bereich C in 6 dar.
8 stellt eine Ansicht von oben auf die Erweiterungselektrode in einer Ausführungsform dar.
9 stellt eine vergrößerte Ansicht von Bereich D in 8 dar.
Ausführliche Beschreibung
Bei einem Plasmaätzverfahren eines Halbleitersubstrats reagieren freie Radikale im Plasma chemisch mit dem Substrat und/oder darauf abgelagerten dünnen Schichten. Das Reaktionsprodukt ist auf dem fertigen Substrat unerwünscht und sollte in den Auslass wegtransportiert werden. Während das unerwünschte Produkt (Nebenprodukt) das Plasma verlässt, neigt es jedoch dazu, sich auf freiliegenden Oberflächen, wie z. B. der Schrägkante des Substrats, wieder abzulagern. Die Nebenproduktablagerung muss entfernt werden, bevor sie übermäßig wird, oder sie wird aufblättern und auf kritischen Gebieten auf dem Substrat landen und die Bauelementeausbeute verringern. Die Nebenproduktablagerung kann auch eine Verringerung im Wirkungsgrad des Plasmaätzverfahrens verursachen (d. h. eine Ätzgeschwindigkeit verringern).
In einer Plasmaschrägkantenätzvorrichtung sind Erweiterungselektroden die Elektroden, die entlang der Schrägkante des Substrats angeordnet sind. Eine Plasmaschrägkantenätzvorrichtung wird in der vom selben Anmelder stammenden US-Patentanmeldungs-Veröffentlichung No. 2008/0227301 beschrieben, die durch Bezug hierdurch aufgenommen wird. Die Erweiterungselektroden können eloxiertes Aluminium mit Yttriumoxidbeschichtung sein. Yttriumoxidbeschichtung für Plasmaanwendungen wird in den vom selben Anmelder stammenden US-Patent-Nos. 7,311,797 , 7,300,537 und 7,220,497 beschrieben, die durch Bezug hierdurch aufgenommen werden. Aufgrund der Lage der Erweiterungselektroden erhalten sie häufig eine starke Nebenproduktablagerung und müssen regelmäßig gereinigt werden. Eine Entfernung der Nebenproduktablagerung ist keine leichte Aufgabe. Anhaftende chemische Spezies, wie z. B. Aluminiumfluorid und Polymere, sind bei einem solchen Nebenprodukt üblich. Ein wirkungsvolles Reinigen beinhaltet häufig eine rigorose Abtragung, was zu einer Beschädigung der Yttriumoxidbeschichtung und hohen Betriebsmittelkosten führen kann. Um das Reinigungsverfahren zu erleichtern, ist es äußerst wünschenswert, die Haftfestigkeit der Yttriumoxidbeschichtung zu erhöhen und die geometrische Form der zum Plasma hin freiliegenden Oberfläche der Erweiterungselektroden einfach, speziell ohne Ecken, Stufen und dergleichen, zu machen.
Eine neue und verbesserte Erweiterungselektrode mit verbesserter Haftung an einer zum Plasma hin freiliegenden Yttriumoxidbeschichtung und vereinfachter Geometrie wird hierin beschrieben.
1 ist eine schematische Querschnittsdarstellung einer Schrägkantenätzvorrichtung 100 nach dem Stand der Technik zum Reinigen der Schrägkante eines Substrats 101. Die Schrägkantenätzvorrichtung 100 weist eine im Allgemeinen axialsymmetrische Form auf, ist aber nicht darauf beschränkt, und der Kürze halber ist nur eine Hälfte der Seitenquerschnittsansicht in 1 dargestellt. Wie wiedergegeben, umfasst die Schrägkantenätzvorrichtung 100: eine Kammerwand 102 mit einem Ladetor 103, durch das das Substrat 101 geladen und entladen wird; eine obere Elektrodenanordnung 104; eine Trägervorrichtung 105, an der die obere Elektrodenanordnung 104 aufgehängt ist; und eine untere Elektrodenanordnung 106. Die Trägervorrichtung 105 bewegt die obere Elektrodenanordnung 104 zum Laden/Entladen des Substrats 101 nach oben und nach unten (in der Richtung des Doppelpfeils). Ein Präzisionsantriebsmechanismus (in 1 nicht dargestellt) ist an der Trägervorrichtung 105 angebracht, so dass der Spalt zwischen der oberen Elektrodenanordnung 104 und dem Substrat 101 genau gesteuert wird.
Metallfaltenbälge 114 werden verwendet, um eine Vakuumdichtung zwischen der Kammerwand 102 und der Trägervorrichtung 105 zu bilden, während ermöglicht wird, dass die Trägervorrichtung 105 eine vertikale Bewegung in Bezug zur Wand 102 aufweist. Die Trägervorrichtung 105 weist eine mittige Gaseinspeisung 115 und eine Randgaseinspeisung 107 auf. Die Gaseinspeisungen 115 und 107 liefern Gase, die beim Schrägkantenätzen verwendet werden. Die mittige Gaseinspeisung 115 kann verwendet werden, um ein Spülgas, wie z. B. Stickstoff, über das Substrat 101 strömen zu lassen, und die Randgaseinspeisung 107 kann verwendet werden, um ein Plasmaätzgas zu einer Reaktionszone in der Nähe der Schrägkante des Substrats zuzuführen. Während eines Betriebs wird ein Plasma um die Schrägkante des Substrats 101 gebildet und weist eine allgemeine Ringform auf. Um zu verhindern, dass das Plasma den mittigen Teil des Substrats 101 erreicht und die Bauelementchipfläche beeinträchtigt, ist der Raum zwischen einer Isolatorplatte 109 in der oberen Elektrodenanordnung 104 und dem Substrat 101 klein und wird ein Gas von der mittigen Gaseinspeisung 115 vorzugsweise durch eine abgesetzte Bohrung 110 zugeführt. Dann strömt das Gas durch den Spalt zwischen der oberen Elektrodenanordnung 104 und dem Substrat 101 in der Radialrichtung des Substrats. Die Abgase werden aus dem Kammerraum 108 entfernt. Während eines Schrägkantenätzbetriebs wird der Kammerdruck durch eine Vakuumpumpe 111 typischerweise im Bereich von 500 mTorr bis 2 Torr gehalten.
Die obere Elektrodenanordnung 104 umfasst: eine obere dielektrische Platte 109; und ein oberes Metallbauteil 112, das an der Trägervorrichtung 105 durch einen geeigneten Befestigungsmechanismus gesichert ist und über die Trägervorrichtung 105 geerdet ist. Das obere Metallbauteil 112 ist vorzugsweise aus einem Metall, wie z. B. Aluminium, gebildet und kann eloxiert sein. Die Streckenführungen der Gaseinspeisungen 107 und 115 erfolgen durch das obere Metallbauteil 112. Die obere dielektrische Platte 109 ist am oberen Metallbauteil 112 angebracht und aus einem Dielektrikum, vorzugsweise Keramik (z. B. Aluminiumoxid), aber nicht darauf beschränkt, gebildet. Wenn gewünscht, kann die obere dielektrische Platte 109 eine Beschichtung von Yttriumoxid aufweisen. Obwohl die obere dielektrische Platte 109 mit einem einzigen Mittelloch 110 dargestellt ist, kann die obere dielektrische Platte 109 eine beliebige geeignete Anzahl von Austrittsöffnungen aufweisen, z. B. können die Austrittsöffnungen in einem Gasverteilungslochmuster angeordnet sein, wenn gewünscht.
Die untere Elektrode 106 lässt sich als ein Vakuum- oder elektrostatischer Halter betreiben, um das Substrat 101 während eines Schrägkantenätzbetriebs an seinem Platz zu halten (Einzelheiten des Halters sind nicht dargestellt). Die untere Elektrode 106 ist zur Aufnahme von RF-Leistung mit einer Hochfrequenz(RF)-Energiequelle 113 gekoppelt. Während eines Betriebs liefert die RF-Energiequelle 113 RF-Leistung, um ein Gas, das durch mindestens eine von den Gaseinspeisungen 115 und 107 zugeführt wird, in ein Plasma zu aktivieren, wobei die RF-Leistung vorzugsweise bei einer oder mehreren Frequenzen in einem Bereich von ungefähr 2 MHz bis ungefähr 60 MHz, aber nicht darauf beschränkt, zugeführt wird.
2 gibt eine vergrößerte schematische Darstellung von Bereich A in 1 wieder. Der untere dielektrische Ring 201 ist aus einem Dielektrikum, wie z. B. Keramik (z. B. Aluminiumoxid), gebildet und trennt die untere Elektrode 106 elektrisch von der Kammerwand 102. Das Substrat 101 ist auf der unteren Elektrode 106 angebracht. Der Durchmesser des Substrats 101 ist größer als der Durchmesser der oberen Oberfläche der unteren Elektrode 106. Die Schrägkante ist zwischen einem unteren Plasmaausschlusszonen(PEZ)-Ring 202 und einem oberen PEZ-Ring 203, die die untere Elektrode 106 bzw. die obere dielektrische Platte 109 umgeben, eingeschoben. Der Ausdruck PEZ bezieht sich auf ein Gebiet über dem Substrat 101, von dem das Plasma ausgeschlossen ist.
Der obere PEZ-Ring 203 weist einen unteren äußeren Flansch 203a auf. Eine obere ringförmige Elektrode 205 (Erweiterungselektrode) umgibt den oberen PEZ-Ring 203, wobei der innere Teil 205c der oberen Erweiterungselektrode 205 über dem äußeren Flansch 203a des oberen PEZ-Rings 203 angeordnet ist. Der obere PEZ-Ring 203 ist von der oberen Erweiterungselektrode 205 durch einen Spalt getrennt, um einen Gasstrom durch die Gaseinspeisung 107 zu ermöglichen. Die obere Erweiterungselektrode 205 weist eine Stufe 205a auf der zum Plasma hin freiliegenden unteren Oberfläche auf. Die Stufe 205a bildet einen verdickten äußeren Teil 205b, der so konfiguriert ist, dass der Gesamtabstand der oberen Erweiterungselektrode 205 zur Substratschrägkante verringert ist und folglich die Schrägkantenätzgeschwindigkeit erhöht wird. Die obere Erweiterungselektrode 205 ist durch eine Mehrzahl von Bolzen 207, die in Löchern in einer oberen Oberfläche 205d der oberen Erweiterungselektrode 205 im Eingriff stehen, am oberen Metallbauteil 112 befestigt. Die obere Oberfläche (Montageoberfläche) 205d der oberen Erweiterungselektrode 205, die in Kontakt mit dem oberen Metallbauteil 112 steht, umfasst eine innere Stufe 205f und eine äußere Stufe 205e. Die äußere Stufe 205e und die innere Stufe 205f stehen mit einer äußeren Stufe bzw. einer inneren Stufe im oberen Metallbauteil 112 im Eingriff.
Der untere PEZ-Ring 202 weist einen sich aufwärts erstreckenden äußeren Flansch 202a auf. Eine untere Erweiterungselektrode 204 umgibt den unteren PEZ-Ring 202, wobei der innere Teil 204c der unteren Erweiterungselektrode 204 unter dem Flansch 202a des unteren PEZ-Rings 202 angeordnet ist. Die untere Erweiterungselektrode 204 weist eine Stufe 204a auf der zum Plasma hin freiliegenden oberen Oberfläche auf. Die Stufe 204a bildet einen verdickten äußeren Teil 204b. Die untere Erweiterungselektrode 204 ist durch eine Mehrzahl von Bolzen 209, die in Löchern in einer unteren Oberfläche 204d der unteren Erweiterungselektrode 204 im Eingriff stehen, an der Kammerwand 102 befestigt. Die untere Oberfläche (Montageoberfläche) 204d der unteren Erweiterungselektrode 204, die in Kontakt mit der Kammerwand 102 steht, umfasst eine innere Stufe 204f und eine äußere Stufe 204e. Die äußere Stufe 204e und die innere Stufe 204f stehen mit einer äußeren Stufe bzw. einer inneren Stufe in der Kammerwand 102 im Eingriff.
Die Erweiterungselektroden 204 und 205 in 2 sind vorzugsweise maschinell hergestellte Ringe aus Aluminium. Das Aluminium ist vorzugsweise eine Legierung, die mit einer Halbleiterverarbeitung verträglich ist. Um eine Betriebslebensdauer zu verlängern und eine Verunreinigung zu minimieren, sind die Erweiterungselektroden 204 und 205 eloxiert und mit Yttriumoxid beschichtet.
Die zum Plasma hin freiliegenden Oberflächen der Erweiterungselektroden 204 und 205 erhalten typischerweise eine starke Nebenproduktablagerung. Infolgedessen erfordern die Erweiterungselektroden 204 und 205 eine regelmäßige abreibende Reinigung oder eine Ersetzung, wenn die Nebenproduktablagerung übermäßig wird. Aufgrund der hohen Herstellungskosten der mit Yttriumoxid beschichteten Erweiterungselektroden 204 und 205 ist es aus ökonomischen Gründen wünschenswert, sie zu reinigen und wiederzuverwenden.
Jedoch kann eine Reinigung zu Beschädigung und Abrieb der Yttriumoxidbeschichtung führen. Bei den Erweiterungselektroden 204 und 205 machen die Stufen 204a und 205a ein Reinigen schwieriger, und das führt zu einer selbst höheren Beschädigungsrate mit etwaigem Verlust der Yttriumoxidbeschichtung an den äußeren Ecken der Stufen 204a und 205a.
Die hierin beschriebenen Ausführungsformen liefern insofern eine Verbesserung gegenüber der wie in 2 wiedergegebenen oberen Erweiterungselektrode 205 nach dem Stand der Technik, als die Haftung der Yttriumoxidbeschichtung verbessert ist und die Form der oberen Erweiterungselektrode optimiert ist, um eine Reinigung zu erleichtern.
3 gibt eine schematische Querschnittsdarstellung der unmittelbaren Nachbarschaft der Substratschrägkante in einer Plasmaschrägkantenätzvorrichtungskammer wieder, gemäß einer Ausführungsform. Die in 3 wiedergegebenen Bauteile entsprechen denjenigen in 2, außer dass die obere Erweiterungselektrode 305 eine zum Plasma hin freiliegende Oberfläche 305a umfasst, die eine kegelstumpfartige Form aufweist, und die untere Erweiterungselektrode 304 eine zum Plasma hin freiliegende ebene Oberfläche 304a umfasst. Die Oberflächen 304a und 305a sind durchgehende Oberflächen, die keinerlei Stufen oder Aussparungen aufweisen. Die obere Erweiterungselektrode 305 und ihr Pendant 205 sind in 4 überlagert, wobei die obere Erweiterungselektrode 205 in gestrichelten Linien dargestellt ist. Die obere Erweiterungselektrode 305 weist einen äußeren Teil, der vorzugsweise etwa 2 mm (”etwa” wie hierin verwendet, bedeutet ±10%) dicker als die Erweiterungselektrode 205 ist, und eine untere innere Ecke auf, die, verglichen mit der oberen Erweiterungselektrode 205, etwa 0,5 mm näher bei dem Substrat 101 ist, um dieselbe Ätzgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten.
5 stellt eine Ansicht von unten auf die obere Erweiterungselektrode 305 dar. Der Außendurchmesser der oberen Erweiterungselektrode 305 beträgt vorzugsweise etwa 360,68 mm (14,2 Inch), und der Innendurchmesser beträgt vorzugsweise etwa 299,72 mm (11,8 Inch). Die zum Plasma hin freiliegende Oberfläche 305a weist eine Breite von etwa 30,48 mm (1,2 Inch) auf.
6 stellt eine Querschnittsansicht der oberen Erweiterungselektrode 305 entlang einem Durchmesser dar.
7 stellt eine vergrößerte Ansicht des Gebiets C von 6 dar. Die obere Erweiterungselektrode 305 umfasst eine äußere Stufe 701, sechzehn Gewindemontagelöcher 703 und eine innere Stufe 702 auf einer Montageoberfläche 305b. Die äußere Stufe 701 weist vorzugsweise einen Innendurchmesser von etwa 358,14 mm (14,1 Inch) und einen Außendurchmesser von etwa 360,68 mm (14,2 Inch) auf. Die äußere Stufe 701 weist eine vertikale Oberfläche 701a, die sich vorzugsweise etwa 1,016 mm (0,04 Inch) erstreckt, und eine horizontale Oberfläche 701b auf, die sich etwa 2,54 mm (0,1 Inch) erstreckt. Die innere Stufe 702 weist vorzugsweise einen Innendurchmesser von etwa 299,72 mm (11,8 Inch) und einen Außendurchmesser von 330,2 mm (13,0 Inch) auf. Die innere Stufe 702 weist eine vertikale Oberfläche 702a, die sich vorzugsweise etwa 5,08 mm (0,2 Inch) erstreckt, und eine horizontale Oberfläche 702b auf, die sich etwa 15,24 mm (0,6 Inch) erstreckt. Die Tiefe der Gewindemontagelöcher 703 beträgt vorzugsweise etwa 10,16 mm (0,4 Inch). Die Montagelöcher weisen Durchmesser von etwa 2,54 bis 10,16 mm (0,1 bis 0,4 Inch) auf.
Die obere Erweiterungselektrode 305 umfasst auch eine untere kegelstumpfartige Oberfläche 305a. Die äußere Dicke der oberen Erweiterungselektrode 305, gemessen zwischen der obersten Oberfläche 704 und dem untersten Punkt 705 auf der kegelstumpfartigen Oberfläche 305a, beträgt vorzugsweise etwa 15,24 mm (0,6 Inch). Die innere Dicke, gemessen zwischen der horizontalen Oberfläche 702b der inneren Stufe 702 an der Ecke der inneren Peripherie 720 und der kegelstumpfartigen Oberfläche 305a, beträgt vorzugsweise etwa 7,62 mm (0,3 Inch). Alle Außenecken sind vorzugsweise mit Radien zwischen 0,508 mm (0,02 Inch) und 1,016 mm (0,04 Inch) gerundet, abgesehen von der Ecke bei 705 zwischen der äußeren Peripherie 710 und der kegelstumpfartigen Oberfläche 305a, die vorzugsweise zu einem Radius von etwa 2,54 mm (0,1 Inch) gerundet ist. Der Winkel zwischen den Tangentialebenen der kegelstumpfartigen Oberfläche 305a und der Radialebene der oberen Erweiterungselektrode 305 (oder der horizontalen Oberfläche 702b) kann bis zu 30°, vorzugsweise 2° bis 8° (z. B. (2°, 3°, 4°, 5°, 6°, 7°, 8°) und bevorzugter 5° betragen.
8 stellt eine Ansicht von oben auf die obere Erweiterungselektrode 305 dar. Die sechzehn Gewindemontagelöcher 703 sind vorzugsweise in einem Radius von etwa 172,212 mm (6,78 Inch) von der Mittelachse der oberen Erweiterungselektrode 305 radial ausgerichtet, wobei sie um 22,5° zwischen jedem Paar von benachbarten Gewindemontagelöchern 703 versetzt sind. Die obere Erweiterungselektrode 305 umfasst weiter Ausrichtstiftlöcher auf der Montageoberfläche 305b, wie z. B. ein erstes Ausrichtstiftloch 750 und ein zweites Ausrichtstiftloch 760, wobei beide Löcher zur Aufnahme eines jeweiligen Ausrichtstifts dienen. Das erste Ausrichtstiftloch 750 ist vorzugsweise etwa 167,64 mm (6,6 Inch) von der Mittelachse der Elektrode 305 angeordnet, wobei es von einem Gewindemontageloch 703 um 10° gegen den Uhrzeigersinn versetzt ist. Das erste Ausrichtstiftloch 750 weist vorzugsweise einen Durchmesser von etwa 3,048 mm (0,12 Inch) und eine Tiefe von etwa 6,096 mm (0,24 Inch) auf. Der Eintritt zum ersten Ausrichtstiftloch 750 weist eine 45°-Abschrägung von etwa 0,508 mm (0,02 Inch) Weite auf. Das erste Ausrichtstiftloch 750 ist ein glattes (nicht mit Gewinde versehenes) Loch. 9 stellt die Einzelheiten des zweiten Ausrichtstiftlochs 760 in einer vergrößerten Ansicht des Gebiets D von 8 dar. Das zweite Ausrichtstiftloch 760 ist vorzugsweise ein längliches glattes (nicht mit Gewinde versehenes) Loch, dessen Mitte vorzugsweise etwa 172,212 mm (6,78 Inch) von der Mittelachse der Elektrode 305, um 180° vom ersten Ausrichtstiftloch 750 versetzt, angeordnet ist, und dessen Längsachse 760a in der Radialrichtung der Erweiterungselektrode 305 liegt. Das zweite Ausrichtstiftloch 760 weist vorzugsweise auf: eine Tiefe von etwa 6,096 mm (0,24 Inch), eine Breite von etwa 3,0226 mm (0,119 Inch), die zu seiner Längsachse 760a senkrecht ist, eine Länge von etwa 3,5306 mm (0,139 Inch), die zu seiner Längsachse 760a parallel ist. Der Eintritt zum zweiten Ausrichtstiftloch 760 weist vorzugsweise eine 45°-Abschrägung von etwa 0,508 mm (0,02 Inch) auf.
Die Erweiterungselektroden 304 und 305 sind vorzugsweise aus einem Körper von Aluminium oder Aluminiumlegierung maschinell hergestellt. Um eine Erweiterungselektrodenerosion und eine Metallteilchenverunreinigung des Substrats zu verhindern, sind die zum Plasma hin freiliegenden Oberflächen 305a und 304a eloxiert und mit plasmagespritztem Yttriumoxid beschichtet. Der äußere Perimeter der Erweiterungselektroden 304 und 305 braucht nicht mit Yttriumoxid beschichtet zu werden, weil der äußere Perimeter nicht direkt zum Plasma hin freiliegt und folglich nicht vom Plasma angegriffen wird. Um die Haftung der Yttriumoxidbeschichtung zu verbessern, werden mindestens die zum Plasma hin freiliegenden Oberflächen 305a und 304a vor einer Eloxierung zu einer Rauigkeit (R_a) von etwa 1,905 bis 5,080 μm (75 bis 200 Mikroinch), vorzugsweise zu einer Rauigkeit von etwa 4,064 bis 5,080 μm (160 bis 200 Mikroinch), aufgeraut (z. B. durch Kugelstrahlen). Die Oberflächen 305a und 304a werden durch ein beliebiges geeignetes Reinigungsverfahren gereinigt und vorzugsweise bis zu eine Dicke von etwa 0,0508 mm (0,002 Inch) eloxiert. Die eloxierten Oberflächen 305a und 304a werden dann durch ein beliebiges geeignetes Reinigungsverfahren gereinigt und mit Yttriumoxid plasmaspritzbeschichtet, um eine Beschichtungsdicke von etwa 0,0508 bis 0,2032 mm (0,002 bis 0,008 Inch) zu liefern.
Es sollte ersichtlich sein, dass die Erweiterungselektroden so konfiguriert sein können, dass sie beliebige Abmessungen aufweisen, die für eine spezielle Hardwarekonfiguration geeignet sind. Die aufgerauten und aussparungsfreien zum Plasma hin freiliegenden Oberflächen zeigen eine verbesserte Abriebfestigkeit während ihrer regelmäßigen Reinigung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7311797 [0014]
US 7300537 [0014]
US 7220497 [0014]

Claims

Obere Erweiterungselektrode für eine Plasmaschrägkantenätzvorrichtung, die bei einer Halbleitersubstratverarbeitung verwendet wird, wobei das Plasma eine Nebenproduktablagerung von einer Schrägkante eines Halbleitersubstrats entfernt, wobei die Erweiterungselektrode umfasst: einen ringförmigen Körper mit einer äußeren Peripherie, einer inneren Peripherie, eine Montageoberfläche und eine zum Plasma hin freiliegende kegelstumpfartige Oberfläche, die sich von der äußeren Peripherie zur inneren Peripherie erstreckt, wobei sich die Erweiterungselektrode betreiben lässt, um während eines Reinigens der Schrägkante des Halbleitersubstrats in der Schrägkantenätzvorrichtung ein Plasma zu erzeugen.
Erweiterungselektrode nach Anspruch 1, bei der die äußere Peripherie in einer Axialrichtung dicker als die innere Peripherie ist.
Erweiterungselektrode nach Anspruch 2, bei der ein Winkel zwischen den Tangentialebenen der kegelstumpfartigen Oberfläche und einer Radialebene der Erweiterungselektrode zwischen 2,5° und 7,5° liegt.
Erweiterungselektrode nach Anspruch 1, bei der Ecken zwischen der inneren und äußeren Peripherie und der kegelstumpfartigen Oberfläche gerundet sind.
Erweiterungselektrode nach Anspruch 1, bei der der ringförmige Körper ein maschinell hergestellter Ring aus Reinaluminium oder einer Aluminiumlegierung ist.
Erweiterungselektrode nach Anspruch 1, weiter umfassend eine Mehrzahl von Gewindelöchern in der Montageoberfläche, wobei die Löcher angepasst sind, um mit Montagebolzen in Gewindeeingriff zu treten.
Erweiterungselektrode nach Anspruch 1, bei der die innere Peripherie einen Innendurchmesser von mindestens 203,2 mm (8 Inch) und die äußere Peripherie einen Außendurchmesser von 368,3 mm (14,5 Inch) oder weniger aufweist.
Erweiterungselektrode nach Anspruch 5, bei der die kegelstumpfartige Oberfläche eloxiert ist.
Erweiterungselektrode nach Anspruch 5, bei der die kegelstumpfartige Oberfläche mit einem Keramikbeschichtungsmaterial beschichtet ist.
Erweiterungselektrode nach Anspruch 5, bei der die kegelstumpfartige Oberfläche eine plasmagespritzte Beschichtung auf einer aufgerauten eloxierten Oberfläche mit einer Rauigkeit von 1,905 bis 5,080 μm (75 bis 200 Mikroinch) umfasst.
Erweiterungselektrode nach Anspruch 9, bei der das Keramikbeschichtungsmaterial eine plasmagespritzte Yttriumoxidbeschichtung mit einer Dicke von etwa 0,0508 bis 0,2032 mm (0,002 bis 0,008 Inch) ist.
Plasmaschrägkantenätzvorrichtung zum Reinigen der Schrägkante eines Halbleitersubstrats mit einem Durchmesser von 203,2 mm (8 Inch) oder mehr, umfassend die Erweiterungselektrode nach Anspruch 1 als eine obere Erweiterungselektrode, die über einer äußeren Peripherie des Halbleitersubstrats angeordnet ist.
Plasmaschrägkantenätzvorrichtung nach Anspruch 12, weiter umfassend: eine untere Trägervorrichtung mit einem zylindrischen oberen Teil, auf dem das Halbleitersubstrat getragen wird; einen unteren Plasmaausschlusszonen(PEZ)-Ring, der auf dem oberen Teil der unteren Trägervorrichtung getragen wird; eine untere ringförmige Elektrode, die den unteren PEZ-Ring umgibt, die eine obere zum Plasma hin freiliegende Oberfläche aufweist; ein oberes dielektrisches Bauteil, das über der unteren Trägervorrichtung angeordnet ist und einen zylindrischen unteren Teil aufweist, der dem oberen Teil der unteren Trägervorrichtung gegenüberliegt; einen oberen PEZ-Ring, der das obere dielektrische Bauteil umgibt und dem unteren PEZ-Ring gegenüberliegt; die obere Erweiterungselektrode, die den oberen PEZ-Ring umgibt; mindestens eine Hochfrequenz(RF)-Energiequelle, die angepasst ist, um während eines Betriebs der Plasmaschrägkantenätzvorrichtung mindestens eine Prozessgasspezies in ein Plasma zu aktivieren, wobei das Plasma nützlich ist, um die Schrägkante des Halbleitersubstrats zu reinigen.
Plasmaschrägkantenätzvorrichtung nach Anspruch 13, bei der der obere PEZ-Ring einen äußeren Flansch aufweist, der die kegelstumpfartige Oberfläche der oberen Erweiterungselektrode teilweise überlappt.
Plasmaschrägkantenätzvorrichtung nach Anspruch 13, bei der der Außendurchmesser des oberen und unteren FEZ-Rings größer sind als, kleiner sind als oder gleich groß sind wie der Durchmesser des Substrats.