DE202011102439U1 - Ein Verbrauchsisolationsring für eine bewegbare Substratauflageanordnung einer Plasmaverarbeitungskammer - Google Patents

Ein Verbrauchsisolationsring für eine bewegbare Substratauflageanordnung einer Plasmaverarbeitungskammer Download PDF

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Abstract

Verbrauchsisolationsring einer kapazitivgekoppelten Plasmaverarbeitungskammer mit einstellbarem Zwischenraum, wobei der Verbrauchsisolationsring mit einem rechteckigen Querschnitt aufweist: einen Innendurchmesser von etwa 375,92 mm (14,8 Inch), einen Außendurchmesser von etwa 383,54 mm (15,1 Inch) und eine Höhe von etwa 7,62 mm (0,3 Inch) sowie drei Aussparungen, die um 120° in azimutaler Richtung beabstandet und in einem unteren äußeren Rand des Verbrauchsisolationsrings angeordnet sind, wobei: jede Aussparung einen halbzylinderwandigen Teil mit einem Durchmesser von etwa 2,54 mm (0,1 Inch) aufweist, wobei eine Mittelachse des halbzylinderwandigen Teils in einem Radius von etwa 190,5 mm (7,5 Inch) von einer Mittelachse des Verbrauchsisolationsrings angeordnet ist; jede Aussparung einen gradwandigen Teil aufweist, der auf einer äußeren Oberfläche des Verbrauchsisolationsrings offen ist, wobei der gradwandige Teil eine Breite aufweist, die gleich dem Durchmesser des halbzylinderwandigen Teils ist, und mit dem halbzylinderwandigen Teil verbunden ist; und jede Aussparung eine Tiefe von etwa 2,286 mm (0,09 Inch)...

Description

  • Hintergrund
  • Mit jeder folgenden Halbleitertechnologiegeneration tendieren Waferdurchmesser zur Zunahme und Transistorabmessungen zur Abnahme, was dazu führt, dass bei einer Substratverarbeitung ein ständig höherer Grad an Genauigkeit und Reproduzierbarkeit erforderlich ist. Halbleitersubstratmaterialien, wie z. B. Siliciumwafer, werden unter Verwendung von Plasmaverarbeitungskammern routinemäßig verarbeitet. Plasmaverarbeitungstechniken umfassen Sputterablagerung, plasmaunterstützte chemische Abscheidung aus der Gasphase (PECVD), Resiststripping und Plasmaätzen. Ein Plasma kann erzeugt werden, indem geeignete Prozessgase in einer Plasmaverarbeitungskammer einer Radiofrequenz(RF)-Leistung ausgesetzt werden. Ein RF-Stromfluss in der Plasmaverarbeitungskammer kann das Verarbeiten beeinflussen.
  • Eine Plasmaverarbeitungskammer kann zur Erzeugung eines Plasmas auf die verschiedensten Mechanismen zurückgreifen, wie z. B. induktive Kopplung (Transformatorkopplung), Helicon-, Elektronencyclotronresonanz-, kapazitive Kopplung (Parallelplatte). Z. B. kann ein hochdichtes Plasma in einer transformatorgekoppelten Plasma(TCPTM)-Verarbeitungskammer oder in einer Elektronencyclotronresonanz(ECR)-Verarbeitungskammer erzeugt werden. Transformatorgekoppelte Plasmaverarbeitungskammern, bei denen RF-Energie induktiv in die Kammern eingekoppelt wird, sind von der Lam Research Corporation, Fremont, Kalifornien, erhältlich. Ein Beispiel für eine Plasmaverarbeitungskammer mit hohem Fluss, die ein hochdichtes Plasma liefern kann, ist in dem in unserem Besitz befindlichen US-Patent No. 5,948,704 offenbart, dessen Offenbarung durch Bezug hierdurch aufgenommen wird. Parallelplatten-Plasmaverarbeitungskammern, Elektronencyclotronresonanz(ECR)-Plasmaverarbeitungskammern und transformatorgekoppelte Plasma(TCPTM)-Verarbeitungskammern sind in den in unserem Besitz befindlichen US-Patenten Nos. 4,340,462 ; 4,948,458 ; 5,200,232 und 5,820,723 offenbart, deren Offenbarungen durch Bezug hierdurch aufgenommen werden.
  • Beispielsweise kann ein Plasma in einer Parallelplatten-Verarbeitungskammer erzeugt werden, wie z. B. der Zweifrequenz-Plasmaätzkammer, die in dem in unserem Besitz befindlichen US-Patent No. 6,090,304 beschrieben ist, dessen Offenbarung durch Bezug hierdurch aufgenommen wird. Eine bevorzugte Parallelplatten-Plasmaverarbeitungskammer ist eine kapazitivgekoppelte Zweifrequenz-Plasmaverarbeitungskammer, die eine obere Gasverteilungselektrode und eine Substratauflage enthält. Zwecks Veranschaulichung werden hierin Ausführungsformen mit Bezug auf eine Plasmaverarbeitungskammer vom Parallelplattentyp beschrieben.
  • Eine Parallelplatten-Plasmaverarbeitungskammer zum Plasmaätzen ist in 1 veranschaulicht. Die Plasmaverarbeitungskammer 100 umfasst eine Kammer 110, eine Einlassladeschleuse 112 und eine fakultative Auslassladeschleuse 114, deren weitere Einzelheiten in dem in unserem Besitz befindlichen US-Patent No. 6,824,627 beschrieben sind, das durch Bezug hierdurch in seiner Gesamtheit aufgenommen wird.
  • Die Ladeschleusen 112 und 114 (wenn vorgesehen) umfassen Übergabevorrichtungen, um Substrate, wie z. B. Wafer, von einem Wafervorrat 162 durch die Kammer 110 und heraus zu einem Waferbehältnis 164 zu fördern. Eine Ladeschleusenpumpe 176 kann für einen gewünschten Vakuumdruck in den Ladeschleusen 112 und 114 sorgen.
  • Eine Vakuumpumpe 172, wie z. B. eine Turbopumpe, ist so angepasst, dass ein gewünschter Druck in der Kammer 110 aufrechterhalten wird. Während eines Plasmaätzens wird der Kammerdruck gesteuert und vorzugsweise bei einem Niveau gehalten, das ausreicht, um ein Plasma zu unterhalten. Ein zu hoher Kammerdruck kann als Nachteil zu einem Ätzstopp beitragen, während ein zu niedriger Kammerdruck zu einer Plasmalöschung führen kann. In einer Plasmaverarbeitungskammer mit mittlerer Dichte, wie z. B. einer Parallelplatten-Plasmaverarbeitungskammer, wird der Kammerdruck vorzugsweise bei einem Druck unter etwa 200 mTorr gehalten (z. B. weniger als 100 mTorr, wie z. B. 20 bis 50 mTorr) (”etwa”, wie hierin verwendet, bedeutet ±10%).
  • Die Vakuumpumpe 172 kann mit einem Auslass in einer Wand der Kammer 110 verbunden sein und kann durch ein Ventil 173 gedrosselt werden, um den Druck in der Kammer zu steuern. Vorzugsweise kann die Vakuumpumpe einen Druck in der Kammer 110 von weniger als 200 mTorr aufrechterhalten, während Ätzgase in die Kammer 110 eingelassen werden.
  • Die Kammer 110 enthält eine obere Elektrodenanordnung 120 einschließlich einer oberen Elektrode 125 (z. B. Gasverteilungselektrode) und eine Substratauflage 150. Die obere Elektrodenanordnung 120 ist in einem oberen Gehäuse 130 montiert. Das obere Gehäuse 130 kann durch einen Mechanismus 132 vertikal bewegt werden, um den Zwischenraum zwischen der oberen Elektrode 125 und der Substratauflage 150 einzustellen.
  • Eine Prozessgasquelle 170 kann mit dem Gehäuse 130 verbunden sein, um Prozessgas, das ein oder mehrere Gase umfasst, zur oberen Elektrodenanordnung 120 zu liefern. In einer bevorzugten Plasmaverarbeitungskammer umfasst die obere Elektrodenanordnung ein Gasverteilungssystem, das verwendet werden kann, um Prozessgas zu einem zur Oberfläche eines Substrats in naher Nachbarschaft befindlichen Gebiet zu liefern. Gasverteilungssysteme, die einen oder mehrere Gasringe, Einspritzvorrichtungen und/oder Gasverteilungen (z. B. Gasverteilungselektroden) enthalten können, sind in den in unserem Besitz befindlichen US-Patenten Nos. 6,333,272 ; 6,230,651 ; 6,013,155 und 5,824,605 offenbart, deren Offenbarungen durch Bezug hierdurch aufgenommen werden.
  • Die obere Elektrode 125 umfasst vorzugsweise eine Gasverteilungselektrode, die Gaslöcher (nicht dargestellt) enthält, durch die Prozessgas verteilt wird. Die Gaslöcher können einen Durchmesser von 0,508 bis 5,08 mm (0,02 bis 0,2 Inch) aufweisen. Die Gasverteilungselektrode kann ein oder mehrere vertikal beabstandete Stoßbleche umfassen, die die gewünschte Verteilung von Prozessgas unterstützen können. Die obere Elektrode und die Substratauflage können aus einem beliebigen geeigneten Material, wie z. B. Graphit, Silicium, Siliciumcarbid, Aluminium (z. B. eloxiertes Aluminium) oder Kombinationen davon, gebildet sein. Eine Wärmeübertragungsflüssigkeitsquelle 174 kann mit der oberen Elektrodenanordnung 120 verbunden sein, und eine andere Wärmeübertragungsflüssigkeitsquelle kann mit der Substratauflage 150 verbunden sein.
  • Die Substratauflage 150 kann eine oder mehrere eingebaute Festklemmelektroden enthalten, um ein Substrat auf einer oberen Oberfläche 155 (Auflageoberfläche) der Substratauflage 150 elektrostatisch festzuklemmen. Die Substratauflage 150 kann durch eine RF-Quelle und dazugehörige Schaltungsanordnung (nicht dargestellt), wie z. B. eine RF-Anpassungsschaltungsanordnung, mit Energie versorgt werden. Die Substratauflage 150 ist vorzugsweise temperaturgesteuert und kann fakultativ eine Heizeinrichtung (nicht dargestellt) enthalten. Beispiele für Heizeinrichtungen sind in den gemeinsam übertragenen US-Patenten Nos. 6,847,014 und 7,161,121 offenbart, die durch Bezug hierdurch aufgenommen werden. Die Substratauflage 150 kann ein Halbleitersubstrat, wie z. B. einen Flachbildschirm oder einen 200 mm- oder 300 mm-Wafer, auf der Auflageoberfläche 155 tragen.
  • In der Substratauflage 150 sind vorzugsweise Durchlässe zur Zuführung eines Wärmeübertragungsgases, wie z. B. Helium, unter das auf der Auflageoberfläche 155 getragene Substrat enthalten, um die Substrattemperatur während seiner Plasmaverarbeitung zu steuern. Z. B. kann eine Heliumkühlung von der Rückseite her eine Wafertemperatur niedrig genug halten, um ein Brennen von Fotoresist auf dem Substrat zu verhindern. Ein Verfahren zum Steuern einer Temperatur eines Substrats durch Einleitung eines Druckgases in einen Raum zwischen dem Substrat und der Substratauflageoberfläche ist in dem in unserem Besitz befindlichen US-Patent No. 6,140,612 offenbart, dessen Offenbarung durch Bezug hierdurch aufgenommen wird.
  • Die Substratauflage 150 kann Hubstiftlöcher (nicht dargestellt) umfassen, durch welche Löcher Hubstifte durch geeignete Mechanismen vertikal betätigt werden können und das Substrat von der Auflageoberfläche 155 anheben können, um es in die und aus der Kammer 110 heraus zu transportieren. Die Hubstiftlöcher können einen Durchmesser von etwa 2,032 mm (0,08 Inch) aufweisen. Einzelheiten von Hubstiftlöchern sind in den in unserem Besitz befindlichen US-Patenten Nos. 5,885,423 und 5,796,066 offenbart, deren Offenbarungen durch Bezug hierdurch aufgenommen werden.
  • 2 stellt ein Blockdiagramm einer kapazitivgekoppelten Plasmaverarbeitungskammer 200 dar, um einen RF-Stromflussweg darin zu veranschaulichen. Ein Substrat 206 wird in der Verarbeitungskammer 200 verarbeitet. Um das Plasma zum Ätzen des Substrats 206 zu zünden, wird ein Prozessgas in der Kammer 200 einer RF-Leistung ausgesetzt. Während einer Substratverarbeitung kann ein RF-Strom von einer RF-Versorgung 222 entlang einem Kabel 224, durch ein RF-Anpassungsnetzwerk 220, in die Verarbeitungskammer 200 fließen. Der RF-Strom kann entlang einem Weg 240 fließen, um mit dem Prozessgas zu koppeln, so dass in einem eingeschlossenen Kammervolumen 210 ein Plasma erzeugt wird, das dazu dient, das Substrat 206 zu verarbeiten, das über einer unteren Elektrode 204 positioniert ist.
  • Um eine Plasmabildung zu steuern und die Verarbeitungskammerwände zu schützen, kann ein Einschlussring 212 verwendet werden. Einzelheiten eines beispielhaften Einschlussrings sind in den in unserem Besitz befindlichen vorläufigen US-Patentanmeldungen Serial-Nos. 61/238656, 61/238665, 61/238670, die alle am 31. August 2009 eingereicht wurden, und der US-Patentanmeldungsveröffentlichung No. 2008/0149596 beschrieben, deren Offenbarungen durch Bezug hierdurch aufgenommen werden. Der Einschlussring 212 kann aus einem leitenden Material, wie z. B. Silicium, Polysilicium, Siliciumcarbid, Borcarbid, Keramik, Aluminium und dergleichen, hergestellt sein. Normalerweise kann der Einschlussring 212 so ausgeführt sein, dass er die Peripherie des eingeschlossenen Kammervolumens 210 umgibt, in dem ein Plasma gebildet werden soll. Zusätzlich zum Einschlussring 212 kann die Peripherie des eingeschlossenen Kammervolumens 210 auch durch eine obere Elektrode 202, untere Elektrode 204, einen oder mehrere Isolatorringe, wie z. B. 216 und 218, einen Randring 214 und eine untere Elektrodenauflagestruktur 228 begrenzt werden.
  • Um Neutralgasspezies aus dem Einschlussgebiet (eingeschlossenes Kammervolumen 210) abzusaugen, können die Einschlussringe 212 eine Mehrzahl von Schlitzen (wie z. B. Schlitze 226a, 226b und 226c) enthalten. Die Neutralgasspezies können von dem eingeschlossenen Kammervolumen 210 in einen äußeren Bereich 232 (äußeres Kammervolumen) der Verarbeitungskammer 200 durchgelassen werden, bevor sie mittels einer Turbopumpe 234 aus der Verarbeitungskammer 200 abgepumpt werden.
  • Das während einer Substratverarbeitung gebildete Plasma sollte in dem eingeschlossenen Kammervolumen 210 gehalten werden. Jedoch kann unter gewissen Bedingungen ein Plasma außerhalb des eingeschlossenen Kammervolumens 210 gezündet werden. In einem Beispiel können, wenn man eine Hochdruckumgebung voraussetzt, die Neutralgasspezies (die aus dem eingeschlossenen Kammervolumen 210 in den äußeren Bereich 232 der Verarbeitungskammer 200 abgeführt werden) auf ein RF-Feld treffen. Das Vorhandensein von RF-Feldern in der äußeren Kammer kann die Bildung eines nichteingeschlossenen Plasmas 250 verursachen.
  • In einer typischen Verarbeitungsumgebung fließt der RF-Strom von einem RF-Generator in das eingeschlossene Kammervolumen 210 und dann zu einer elektrischen Erde. Ein RF-Stromflussweg von dem Kammervolumen 210 zur elektrischen Erde wird ein RF-Rückleitungsweg genannt. Mit Bezug auf 2 kann ein RF-Rückleitungsweg 242 den RF-Rückleitungsstrom umfassen, der entlang der Innenseite eines Satzes von Einschlussringen 212 fließt. Bei Punkt 252 kann der RF-Rückleitungsstrom entlang der Außenseite der Einschlussringe 212 fließen, um mit der inneren Wandoberfläche der Verarbeitungskammer 200 eine Brücke zu bilden. Von der Kammerwand kann der RF-Rückleitungsstrom einem Satz von Leiterdrähten 230 zur unteren Elektrodenauflagestruktur 228 folgen. Von der Oberfläche der unteren Elektrodenauflagestruktur 228 kann der RF-Rückleitungsstrom über die RF-Anpassung 220 zurück zur RF-Quelle 222 fließen.
  • Wie man aus dem Vorhergehenden entnehmen kann, fließt der RF-Strom, indem er dem Weg 242 folgt, auf seinem Weg zur elektrischen Erde außerhalb des eingeschlossenen Kammervolumens 210. Infolgedessen kann ein RF-Feld in dem äußeren Kammerbereich erzeugt werden. Das Vorhandensein eines solchen RF-Felds kann bewirken, dass das nichteingeschlossene Plasma 250 im äußeren Bereich 232 der Verarbeitungskammer 200 gebildet wird.
  • Demgemäß ist eine Anordnung wünschenswert, um einen kurzen RF-Rückleitungsweg zur Verfügung zu stellen, während die Zündung eines nichteingeschlossenen Plasmas verhindert wird.
  • Zusammenfassung
  • Hierin wird ein Verbrauchsisolationsring einer kapazitivgekoppelten Plasmaverarbeitungskammer mit einstellbarem Zwischenraum beschrieben, wobei der Verbrauchsisolationsring mit einem rechteckigen Querschnitt aufweist: einen Innendurchmesser von etwa 375,92 mm (14,8 Inch), einen Außendurchmesser von etwa 383,54 mm (15,1 Inch) und eine Höhe von etwa 7,62 mm (0,3 Inch) sowie drei Aussparungen, die um 120° in azimutaler Richtung beabstandet sind und in einem unteren äußeren Rand des Verbrauchsisolationsrings angeordnet sind, wobei: jede Aussparung einen halbzylinderwandigen Teil mit einem Durchmesser von etwa 2,54 mm (0,1 Inch) aufweist, wobei eine Mittelachse des halbzylinderwandigen Teils in einem Radius von etwa 190,5 mm (7,5 Inch) von einer Mittelachse des Verbrauchsisolationsrings angeordnet ist; jede Aussparung einen gradwandigen Teil aufweist, der auf einer äußeren Oberfläche des Verbrauchsisolationsrings offen ist, wobei der gradwandige Teil eine Breite aufweist, die gleich dem Durchmesser des halbzylinderwandigen Teils ist, und mit dem halbzylinderwandigen Teil verbunden ist; und jede Aussparung eine Tiefe von etwa 2,286 mm (0,09 Inch) aufweist.
  • Kurze Beschreibung der Figuren
  • 1 gibt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Plasmaverarbeitungskammer wieder.
  • 2 stellt ein Blockdiagramm einer kapazitivgekoppelten Plasmaverarbeitungskammer und einen RF-Rückleitungsweg darin dar.
  • 3A stellt einen Teilquerschnitt einer beispielhaften kapazitivgekoppelten Plasmaverarbeitungskammer mit einstellbarem Zwischenraum dar, wenn sich ihre bewegbare Substratauflageanordnung in einer oberen Position befindet.
  • 3B stellt einen Teilquerschnitt der beispielhaften kapazitivgekoppelten Plasmaverarbeitungskammer von 3A mit einstellbarem Zwischenraum dar, wobei sich ihre bewegbare Substratauflageanordnung in einer unteren Position befindet.
  • Die 4A–4C stellen Einzelheiten eines bewegbaren Erdungsrings einer bewegbaren Substratauflageanordnung dar.
  • Die 5A–5C stellen Einzelheiten eines Verbrauchsisolationsrings mit einer Mehrzahl von Aussparungen dar.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Hierin wird ein Verbrauchsisolationsring beschrieben, der in einer kapazitivgekoppelten Plasmaverarbeitungskammer mit einstellbarem Zwischenraum eine bewegbare Substratauflageanordnung umgibt. Die 3A und 3B stellen einen Teilquerschnitt einer beispielhaften kapazitivgekoppelten Plasmaverarbeitungskammer 300 mit einstellbarem Zwischenraum dar. Die Kammer 300 umfasst eine bewegbare Substratauflageanordnung 310, eine obere Elektrode einschließlich einer mittigen Elektrodenplatte 303 und einer ringförmigen äußeren Elektrode 304 und einen elektrisch leitenden Einschlussring 305, der sich von der ringförmigen äußeren Elektrode 304 auswärts erstreckt, wobei der Einschlussring 305 umfasst: einen oberen horizontalen Abschnitt 305a, einen vertikalen Abschnitt 305b, der sich von einem äußeren Ende des oberen horizontalen Abschnitts 305a abwärts erstreckt, und einen unteren horizontalen Abschnitt 305c, der sich von einem unteren Ende des vertikalen Abschnitts 305b einwärts erstreckt, wobei der untere horizontale Abschnitt 305c radial verlaufende Schlitze enthält, durch die Prozessgas und Reaktionsnebenprodukte aus der Plasmaverarbeitungskammer 300 abgepumpt werden. Eine untere Oberfläche eines inneren Endes des unteren horizontalen Abschnitts 305c liefert einen elektrischen Kontakt mit einem oberen Ende eines bewegbaren Erdungsrings 400, wenn sich die bewegbare Substratauflageanordnung 310 in einer oberen Position befindet, wie in 3A dargestellt. Die untere Oberfläche eines inneren Endes des unteren horizontalen Abschnitts 305c umfasst vorzugsweise eine elektrisch leitende Beschichtung, die so angepasst ist, dass sie einen elektrischen Kontakt mit dem bewegbaren Erdungsring 400 verbessert. Eine Plasmaverarbeitung eines Halbleitersubstrats, das auf der bewegbaren Substratauflageanordnung 310 getragen wird, wird durchgeführt, wenn sich die bewegbare Substratauflageanordnung 310 in der oberen Position befindet. Der Einschlussring 305 kann mindestens einen geschlitzten Ring 307 unter dem unteren horizontalen Abschnitt 305c enthalten, wobei der geschlitzte Ring 307 mit Bezug auf den unteren horizontalen Abschnitt 305c drehbar ist, um ein Gasflussleitvermögen durch die radial verlaufenden Schlitze einzustellen. 3B stellt eine untere Position der bewegbaren Substratauflageanordnung 310 dar, bei der ein Halbleitersubstrat auf die bewegbare Substratauflageanordnung 310 übertragen werden kann.
  • Die bewegbare Substratauflageanordnung 310 umfasst den bewegbaren Erdungsring 400, eine untere Elektrode 317, einen elektrostatischen Halter (ESC) 312, auf dem ein Halbleitersubstrat elektrostatisch festgeklemmt wird, einen Randring 311 mit einer zum Plasma hin freiliegenden Oberfläche, der den ESC 312 umgibt, einen dielektrischen Ring 306 mit einer zum Plasma hin freiliegenden Oberfläche, der den Randring 311 umgibt, mindestens einen Isolatorring 315 unter dem Randring 311, einen fest angebrachten Erdungsring 340 aus elektrisch leitendem Material, der unter dem dielektrischen Ring 306 angeordnet ist und den Isolatorring 315 umgibt. Der bewegbare Erdungsring 400 wird auf zusammendrückbaren Kolben 350 getragen, die auf dem fest angebrachten Erdungsring 340 getragen werden. Der bewegbare Erdungsring 400 ist bezüglich des fest angebrachten Erdungsrings 340 vertikal bewegbar, um einen elektrischen Kontakt mit dem Einschlussring 305 zu machen, wenn die bewegbare Substratauflageanordnung 310 zur oberen Position bewegt wird. Die bewegbare Substratauflageanordnung 310 kann auf einem elektrisch geerdeten Vorspannungsgehäuse 360 getragen werden.
  • Der fest angebrachte Erdungsring 340 kann drei Kolbenstützbohrungen enthalten, die in einem äußeren Teil der unteren Wand in Umfangsrichtung beabstandet sind, wobei jede der Kolbenstützbohrungen ein Kolbenstützgehäuse in Anspruch nimmt, das zusammendrückbare Stifte enthält, so dass sich obere Enden der Stifte über einer oberen Oberfläche der unteren Wand erstrecken.
  • Die 4A–4C stellen Einzelheiten des bewegbaren Erdungsrings 400 dar. Der bewegbare Erdungsring 400 umfasst eine ringförmige untere Wand 402 und eine Seitenwand 401, die sich von einer inneren Peripherie der unteren Wand 402 aufwärts erstreckt. Die Seitenwand 401 weist eine innere Oberfläche 401a auf, die so ausgeführt ist, dass sie eine äußere Peripherie des fest angebrachten Erdungsrings 340 umgibt, so dass der bewegbare Erdungsring 400 bezüglich des fest angebrachten Erdungsrings 340 vertikal bewegbar ist.
  • Wie in 4B dargestellt, weist der bewegbare Erdungsring 400 vorzugsweise in der inneren Oberfläche 401a eine Stufe 440 auf, die durch eine vertikale Oberfläche 440a, die sich von der oberen Oberfläche 401b der Seitenwand 401 erstreckt, und eine horizontale Oberfläche 440b, die sich zwischen der inneren Oberfläche 401a und der vertikalen Oberfläche 440a erstreckt, gebildet ist. Wie in 4C dargestellt, enthält die horizontale Oberfläche 440b eine Mehrzahl von Sacklöchern 440h, die so angepasst sind, dass sie vertikale Stifte 499 aufnehmen, die mit Ausrichtlöchern in einer unteren Oberfläche eines Verbrauchsisolationsrings 320 (die 3A–3B) ineinandergreifen, die so angepasst sind, dass das obere Ende der Seitenwand 401 gegen den dielektrischen Ring 306 elektrisch isoliert wird, wenn sich die bewegbare Substratauflageanordnung 310 in der unteren Position befindet.
  • Wie in 5A dargestellt, enthält der Verbrauchsisolationsring 320 eine Mehrzahl von zentrierenden Aussparungen 321 in seiner unteren Oberfläche. Die Aussparungen 321 sind so ausgeführt, dass sie die vertikalen Stifte 499 aufnehmen, die sich von den Sacklöchern 440h in der horizontalen Oberfläche 440b der Stufe 440 erstrecken, wobei jeder der vertikalen Stifte 499 in einer jeweiligen der zentrierenden Aussparungen 321 angeordnet ist.
  • Wie in den 5A–5C dargestellt, weist in einer Ausführungsform der Verbrauchsisolationsring 320 einen rechteckigen Querschnitt mit einem Innendurchmesser von etwa 375,92 mm (14,8 Inch), einem Außendurchmesser von etwa 383,54 mm (15,1 Inch) und einer Höhe von etwa 7,62 mm (0,3 Inch) auf. Drei Aussparungen 321, die um 120° in azimutaler Richtung beabstandet sind, sind in einer unteren äußeren Ecke des Verbrauchsisolationsrings 320 angeordnet. Jede Aussparung 321 weist einen halbzylinderwandigen Teil 321a mit einem Durchmesser von etwa 2,54 mm (0,1 Inch) auf. Eine Mittelachse des halbzylinderwandigen Teils 321a ist in einem Radius von etwa 190,5 mm (7,5 Inch) von einer Mittelachse des Verbrauchsisolationsrings 320 angeordnet. Der halbzylinderwandige Teil 321a ist mit einem gradwandigen Teil 321b verbunden, der auf einer äußeren Oberfläche des Verbrauchsisolationsrings 320 offen ist. Der gradwandige Teil 321b weist eine Breite auf, die gleich dem Durchmesser des halbzylinderwandigen Teils 321a ist. Die Aussparung 321 weist eine Tiefe von etwa 2,286 mm (0,09 Inch) auf. Alle Ränder der Aussparung 321 weisen vorzugsweise eine 45°-Abschrägung von etwa 0,508 mm (0,02 Inch) Weite auf. Die Aussparungen 321 sind so ausgeführt, dass Unterschiede in thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Verbrauchsisolationsrings 320 und des bewegbaren Erdungsrings 400 aufgenommen werden, der vorzugsweise aus Aluminium hergestellt ist, und so, dass der Verbrauchsisolationsring 320 zu dem bewegbaren Erdungsring 400 in einem Temperaturbereich, dem sie ausgesetzt sind, zentrisch ausgerichtet wird. Wie in den 3A, 3B, 4B, 4C und 5C dargestellt, entspricht, wenn der Verbrauchsisolationsring 320 auf der Stufe 440 des bewegbaren Erdungsrings 400 getragen wird, eine innere Oberfläche 320b des Verbrauchsisolationsrings 320 im Wesentlichen der inneren Oberfläche 401a der Seitenwand 401 des bewegbaren Erdungsrings 400, und eine obere Oberfläche 320a des Verbrauchsisolationsrings 320 entspricht im Wesentlichen der oberen Oberfläche 401b der Seitenwand 401 des bewegbaren Erdungsrings 400.
  • Der Verbrauchsisolationsring 320 kann aus einem oder mehreren geeigneten Materialien, wie z. B. Quarz, Silicium, Siliciumcarbid, Yttriumoxid, Aluminiumoxid oder einem spritzbeschichteten Metall hergestellt sein. Vorzugsweise ist der Verbrauchsisolationsring 320 aus Quarz hergestellt.
  • Während der Verbrauchsisolationsring mit Bezug auf seine speziellen Ausführungsformen in Einzelheit beschrieben worden ist, ist es für Fachleute ersichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können und Äquivalente verwendet werden können, ohne dass man vom Umfang der angefügten Ansprüche abweicht.
  • Zusammenfassend wird ein Verbrauchsisolationsring einer bewegbaren Substratauflageanordnung beschrieben. Der Verbrauchsisolationsring ist so ausgeführt, dass er auf einer Stufe eines bewegbaren Erdungsrings getragen wird, der um einen fest angebrachten Erdungsring gepasst ist. Der Verbrauchsisolationsring ist so ausgeführt, dass er den bewegbaren Erdungsring gegen einen dielektrischen Ring der bewegbaren Substratauflageanordnung elektrisch isoliert.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (6)

  1. Verbrauchsisolationsring einer kapazitivgekoppelten Plasmaverarbeitungskammer mit einstellbarem Zwischenraum, wobei der Verbrauchsisolationsring mit einem rechteckigen Querschnitt aufweist: einen Innendurchmesser von etwa 375,92 mm (14,8 Inch), einen Außendurchmesser von etwa 383,54 mm (15,1 Inch) und eine Höhe von etwa 7,62 mm (0,3 Inch) sowie drei Aussparungen, die um 120° in azimutaler Richtung beabstandet und in einem unteren äußeren Rand des Verbrauchsisolationsrings angeordnet sind, wobei: jede Aussparung einen halbzylinderwandigen Teil mit einem Durchmesser von etwa 2,54 mm (0,1 Inch) aufweist, wobei eine Mittelachse des halbzylinderwandigen Teils in einem Radius von etwa 190,5 mm (7,5 Inch) von einer Mittelachse des Verbrauchsisolationsrings angeordnet ist; jede Aussparung einen gradwandigen Teil aufweist, der auf einer äußeren Oberfläche des Verbrauchsisolationsrings offen ist, wobei der gradwandige Teil eine Breite aufweist, die gleich dem Durchmesser des halbzylinderwandigen Teils ist, und mit dem halbzylinderwandigen Teil verbunden ist; und jede Aussparung eine Tiefe von etwa 2,286 mm (0,09 Inch) aufweist.
  2. Verbrauchsisolationsring nach Anspruch 1, bei dem alle Ränder der Aussparungen eine 45°-Abschrägung von etwa 0,508 mm (0,02 Inch) Weite aufweisen.
  3. Verbrauchsisolationsring nach Anspruch 1, der so ausgeführt ist, dass er auf einer Stufe eines bewegbaren Erdungsrings getragen wird, wobei: der bewegbare Erdungsring so ausgeführt ist, dass er passt um einen und sorgt für einen RF-Rückleitungsweg zu einem fest angebrachten Erdungsring einer bewegbaren Substratauflageanordnung, die ausgeführt ist, um ein Halbleitersubstrat, das einer Plasmaverarbeitung ausgesetzt ist, zu tragen, der bewegbare Erdungsring eine ringförmige untere Wand, eine Seitenwand, die sich von einer inneren Peripherie der unteren Wand aufwärts erstreckt, umfasst, wobei die Seitenwand eine innere Oberfläche aufweist, die so ausgeführt ist, dass sie eine äußere Peripherie des fest angebrachten Erdungsrings umgibt, so dass der bewegbare Erdungsring bezüglich des fest angebrachten Erdungsrings vertikal bewegbar ist, die Stufe durch eine vertikale Oberfläche, die sich von einer oberen Oberfläche der Seitenwand erstreckt, und eine horizontale Oberfläche, die sich zwischen der inneren Oberfläche und der vertikalen Oberfläche erstreckt, gebildet ist, wobei die horizontale Oberfläche eine Mehrzahl von Sacklöchern enthält, die so angepasst sind, dass sie Stifte aufnehmen, die mit den Aussparungen des Verbrauchsisolationsrings ineinandergreifen.
  4. Verbrauchsisolationsring nach Anspruch 1, wobei eine innere Oberfläche des Verbrauchsisolationsrings der inneren Oberfläche der Seitenwand des bewegbaren Erdungsrings im Wesentlichen entspricht und eine obere Oberfläche des Verbrauchsisolationsrings der oberen Oberfläche der Seitenwand des bewegbaren Erdungsrings im Wesentlichen entspricht, wenn der Verbrauchsisolationsring auf der Stufe des bewegbaren Erdungsrings getragen wird.
  5. Verbrauchsisolationsring nach Anspruch 1, der so ausgeführt ist, dass er den bewegbaren Erdungsring gegen einen dielektrischen Ring der bewegbaren Substratauflageanordnung elektrisch isoliert, wobei der dielektrische Ring eine zum Plasma hin freiliegende Oberfläche aufweist, die einen Randring umgibt.
  6. Verbrauchsisolationsring nach Anspruch 1, der aus einem oder mehreren Materialien hergestellt ist, die ausgewählt sind aus einer Gruppe bestehend aus Quarz, Silicium, Siliciumcarbid, Yttriumoxid, Aluminiumoxid und einem spritzbeschichteten Metall.
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