JP2006523382A - 処理中の基板裏面堆積を減らす方法および装置。 - Google Patents

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Abstract

【課題】 処理中の基板裏面堆積を減らす方法および装置。
【解決手段】 基板ホルダに組み合わされるように構成されたフォーカスリングアセンブリは、フォーカスリングと、フォーカスリングに組み合わされる二次的なフォーカスリングとを具備し、二次的なフォーカスリングは、基板の裏側表面上のプロセス残渣の堆積を減らすように構成されている。

Description

本出願は、２００３年３月２１日に出願された米国仮出願シリアル番号第６０／４５６，２２９号に対し優先権を主張し、かつ関連するものである。この出願の内容は、参照してここに組み込まれる。
本出願は、処理中の基板裏面の堆積を減らす方法および装置に関するものであり、特には、プラズマ処理システム内で、基板を囲むように使用されるフォーカスリングに関する。
半導体産業の集積回路（ＩＣ）の製造は概して、基板から材料を除去するのに、および基板に材料を堆積するのに必要なプラズマリアクタの中での表面化学の生成、およびアシストするためにプラズマを使用する。一般に、プラズマは、供給されたプロセスガスとの衝突をイオン化することを維持するのに十分なエネルギまで、電子を加熱することによって、真空条件下のプラズマリアクタ中で形成される。さらに、加熱された電子は、解離性衝突を維持するのに十分なエネルギを有し、そしてそれゆえに、所定のコンディション（例えばチャンバ圧、ガス流量など）の下のガスの特定のセットは、チャンバ（例えば材料が基板から除去されるエッチングプロセスまたは材料が基板に加えられる堆積プロセス）の中で実行されている特定のプロセスに適している荷電種および化学的反応種の集団を生成するように選ばれる。
荷電種（イオンなど）および化学的反応種の集団の形成は、基板表面でのプラズマ処理システム（すなわち材料エッチング、材料堆積など）の機能を実行するために必要であるが、処理チャンバ内部の他の部品表面は、物理的に、および化学的に活性プラズマにさらされ、そしてやがて、腐食し得る。プラズマ処理システム内のさらされた部品の腐食は、プラズマ処理パーフォーマンスの段階的な低下に、そして、最後にシステムの完全故障につながり得る。
プロセスプラズマにさらすことによって被るダメージを最小化するために、消耗可能か、または交換可能な部品、例えばシリコン、石英、アルミナ、カーボンまたは炭化珪素から作られる物は、頻繁な交換の間、より多くのコストがかかる高価な部品の表面を保護するように、および／またはプロセスの変化に影響を及ぼすように処理チャンバ中に入れられ得る。さらに、不必要な汚染物質、不純物などの導入を最小化する表面材料を選ぶことは、処理プラズマに対し、そして、おそらく基板上に形成されるデバイスに対して望ましい。多くの場合、これらの消耗品または交換可能な部品は、システムクリーニングの間、たびたびメンテナンスされるプロセスキットの部分と見なされる。例えば、フォーカスリングは、通常、基板ホルダ上に載置され、基板を囲むように使用され、ここでフォーカスリングの存在は、基板の端部での処理に影響を及ぼす。
プロセス中の基板裏面堆積を減らすための方法と装置は、記載されている。
処理システムの処理にさらされる基板を支持するように構成された基板ホルダに組み合わされるフォーカスリングアセンブリは、基板ホルダに組み合わされるフォーカスリングと、このフォーカスリングに組み合わされて、基板の裏側表面上の、処理からの材料の堆積を減らすように構成された二次的なフォーカスリングとを具備する。
処理システムの基板ホルダ上の基板を囲むフォーカスリングアセンブリを使用する方法は、基板ホルダに組み合わされるフォーカスリングと、フォーカスリングに組み合わされ、基板の裏側表面上の、処理からの材料の堆積を減らすように構成された二次的なフォーカスリングとを有したフォーカスリングアセンブリを、処理システム内にインストールすることと、処理システムへ基板を搬送することと、基板を処理することと、を具備する。
プラズマエッチングにおいて、フォーカスリングは、基板の周辺でプロセス特性に影響を及ぼすために使用され得る。従来システムに対して、フォーカスリングは、後で詳しく記載されるように、単に基板に隣接する基板ホルダの上に載置され、ここで、その内側半径は、わずかに基板の外側半径より大きい。概して、フォーカスリングは、与えられたプロセスに対して特に選択された材料、例えばシリコン、石英、アルミナ、サファイヤ、炭化珪素、カーボン、などで形成される。
例えば、プラズマエッチングが可能なようなプラズマ処理システム１は、図１に記載されており、処理チャンバ１０と、上部アセンブリ２０と、上部壁２４と、基板３５を支持するための基板ホルダ３０と、処理チャンバ１０の減圧気圧１１を提供するための真空ポンプ（図示せず）に接続されたポンピングダクト４０とを具備する。例えば、チャンバ１０は、基板３５に隣接するプロセス空間１２内の処理プラズマの形成を容易にする。プラズマ処理システム１は、さまざまな基板（すなわち２００ｍｍ基板、３００ｍｍ基板、またはより大きいもの）を処理するように構成され得る。
示された実施形態において、上部アセンブリ２０は、カバーと、ガス注入アセンブリと、上部電極インピーダンスマッチングネットワークとの少なくともの１つを備えることができる。例えば、上部壁２４は、例として、ラジオ周波数（ＲＦ）源に接続された電極を含むように構成されることができ、したがって、プラズマ処理システム１の上部電極を容易にすることができる。他の代わりの実施形態において、上部アセンブリ２０は、カバーと、上部壁２４とを備え、ここで上部壁２４は、電気的ポテンシャルが処理チャンバ１０のそれと等しい電位に維持される。例えば、処理チャンバ１０と、上部アセンブリ２０と、上部壁２４とは、接地電位（ｇｒｏｕｎｄ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）に電気的に接続されることができ、そして、プラズマ処理システム１に対し、接地された壁に容易にすることができる。
処理チャンバ１０は、例えば、プロセス空間１２内の処理プラズマからプラズマ処理チャンバ１０を保護するための堆積シールド１４と、光学ビューポート１６とを更に具備することができる。光学ビューポート１６は、光学ウィンドウ堆積シールド１８の裏面に組み合わされる光学ウィンドウ１７と、光学ウィンドウ１７を光学ウィンドウ堆積シールド１８に組み合わされるように構成され得る光学ウィンドウフランジ１９とを含むことができる。例えばＯ−リングのようなシール部材は、光学ウィンドウフランジ１９と光学ウィンドウ１７との間で、光学ウィンドウ１７と光学ウィンドウ堆積シールド１８との間で、および光学ウィンドウ堆積シールド１８と処理チャンバ１０との間で提供され得る。光学ウィンドウ堆積シールド１８は、堆積シールド１４内で開口部７０を通って延伸することができる。光学ビューポート１６は、例えば、プロセス空間１２内の処理プラズマからの光学発光のモニタリングを可能とすることができる。
基板ホルダ３０は、例えば、基板ホルダ３０と処理チャンバ１０とに接続されたベローズ５２（ｂｅｌｌｏｗｓ ５２）によって囲まれ、処理チャンバ１０内の減圧気圧１１からシール（ｓｅａｌ）するように構成された垂直並進デバイス５０（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌ ｄｅｖｉｃｅ ５０）を更に備えることができる。加えて、ベローズシールド５４は、例えば、基板ホルダ３０に接続されることができ、処理プラズマからベローズ５２を保護するように構成されることができる。基板ホルダ１０は、フォーカスリング６０と、そして任意に、シールドリング５６とに更に組み合わされることができる。さらにまた、バッフル板５８は、例えば、基板ホルダ３０の周辺のまわりに広がることができる。バッフル板５８は、図１に示すように、ある角度に傾けられることができるか、または、それは、ある角度に傾けられ得ない（すなわち水平であるか平坦である）。
基板３５は、例えば、ロボット基板移送システムを介して、スロットバルブ（図示せず）およびチャンバフィードスルー（図示せず）を通して処理チャンバ１０との間で移送されることができ、基板ホルダ３０内に収容された基板リフトピン（図示せず）によって受け取られて、そして、そこに収容されたデバイスによって機械的に移される。一旦基板３５が基板移送システムから受け取られると、それは、基板ホルダ３０の上部表面へ降ろされる。
基板３５は、例えば、静電クランピングシステムを介して基板ホルダ３０に固定され得る。さらにまた、基板ホルダ３０は、例えば、基板ホルダ３０から熱を受け、そして熱交換器システム（図示せず）へ熱を移し、または加熱するときには、熱を熱交換器システムから基板ホルダ３０へ移す、再循環クーラントフロー（ｒｅ−ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｃｏｏｌａｎｔ ｆｌｏｗ）を含む冷却システムを更に含むことができる。さらに、ガスは、例えば、基板３５と基板ホルダ３０との間のガス空隙熱伝導（ｇａｓ−ｇａｐ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ）を改良するように、裏面ガスシステムを介して基板３５の裏面に分配され得る。基板の温度制御が上昇された温度、または低下された温度で必要とされるときには、このようなシステムは、利用され得る。他の実施の形態において、加熱部材、例えば抵抗加熱部材、または熱−電熱器／冷却器（ｔｈｅｒｍｏ−ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｈｅａｔｅｒｓ／ｃｏｏｌｅｒｓ）は、含まれることができる。
図１に示された実施形態において、基板ホルダ３０は、ＲＦパワーがプロセス空間１２内の処理プラズマに結合するように通過する電極（図示せず）を含むことができる。例えば、基板ホルダ３０は、ＲＦ発振器（図示せず）からインピーダンスマッチングネットワーク（図示せず）を介して基板ホルダ３０へのＲＦパワーの伝送を通して、ＲＦ電圧で電気的にバイアスを印加され得る。ＲＦバイアスは、プラズマを形成し、かつ維持するように電子を加熱するのに役に立ち得る。この構成において、システムは、反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈ：ＲＩＥ）リアクタとして操作でき、チャンバ、および上部ガス注入電極は、接地面として役立つ。ＲＦバイアスに対し典型的周波数は、１ＭＨｚから１００ＭＨｚまでの範囲であり、例えば１３．５６ＭＨｚであり得る。プラズマ処理のためのＲＦシステムは、当業者にとって周知である。
あるいは、プロセス空間１２内で形成される処理プラズマは、平行平板型、容量結合型プラズマ（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ：ＣＣＰ）源、誘導結合型プラズマ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ：ＩＣＰ）源、変成器結合型プラズマ（ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ：ＴＣＰ）源、それらのいかなる組合せ、そしてＤＣマグネットシステムのある場合と無い場合でも、それらを使用して形成されることができる。あるいは、プロセス空間１２内の処理プラズマは、電子サイクロトロン共鳴（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ：ＥＣＲ）を使用して形成されることができる。さらに別の実施形態では、プロセス空間１２内の処理プラズマは、ヘリコン波のラウンチング（ｌａｕｎｃｈｉｎｇ）から形成される。さらに別の実施形態では、プロセス空間１２内の処理プラズマは、表面波（ｓｕｒｆａｃｅ ｗａｖｅ）の伝搬から形成される。
図２には、基板ホルダ３０の一部の拡大された断面図が示される。基板ホルダ３０は、基板３５を支持するように構成され、そして、それは、さらに基板３５を基板ホルダ３０に組み込まれた静電クランプ（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｃｌａｍｐ：ＥＳＣ）を使用して基板ホルダ３０にクランプするように構成されている。基板ホルダ３０は、コーティング層３２を更に備えることができる。加えて、基板ホルダ３０は、フォーカスリング６０を捕えるように、ステップ３４を有し、フォーカスリング６０は、基板３５の周辺での処理に影響を及ぼすために、基板ホルダ３０に組み合わされる。図２に示したように、基板３５は、基板３５の裏側表面３８が露出するように、基板ホルダ３０のステップ３４の内側半径を越えて伸びる半径を有する外縁エッジ３６を備えている。さらに、フォーカスリング６０は、基板３５の外縁エッジ３６の下に存在し、それらの間にクリアランススペース７０を形成する内側リップ６２（ｉｎｎｅｒ ｌｉｐ ６２）を備えることができる。例えば、基板３５の下側と、フォーカスリング６０の上部表面との間の垂直寸法は、概ね０．５ｍｍであり得る。加えて、例えば、基板３５の端と、フォーカスリング６０との間の横方向寸法は、概ね２ｍｍであり得る。基板３５を処理するとき、より詳しくは、基板３５上の材料膜内の形態をエッチングにするとき、クリアランススペース７０の存在は、基板３５の裏側表面３８上のプロセス残渣の堆積を許すことができる。例えば、ｌｏｗ−ｋ誘電体膜、例えばダウケミカルから市販のＳｉＬＫ（シリコンｌｏｗ−ｋ）をエッチングするときに、これらの堆積物が発生することは知られている。
図３は、基板ホルダ１３０の一部の拡大された断面図を示す。基板ホルダ１３０は、基板１３５を支持するように構成され、そして、それは、更に基板１３５を基板ホルダ１３０に組み込まれた静電クランプ（ＥＳＣ）を使用して基板ホルダ１３０にクランプするように構成される。基板ホルダ１３０は、コーティング層１３２を更に備えることができる。さらに、図３にて示するように、基板ホルダ１３０は、基板ホルダ１３０に組み合わされ、基板１３５を囲むように構成されたフォーカスリング１６０を具備し、そこで基板１３５とフォーカスリング１６０との間のクリアランススペース１７０は形成され、そして、フォーカスリング１６０に組み合わされ、クリアランススペース１７０の少なくとも一部を占有するように構成された二次的なフォーカスリング１８０をさらに具備する。基板ホルダ１３０は、内側半径方向のステップ表面１３７を有しているステップ１３４と、フォーカスリング１６０と嵌合するように構成された表面１３９を受けるステップとを備えている。フォーカスリング１６０は、二次的なフォーカスリング１８０を受けるように構成された表面１６４を受けるリップ（ｌｉｐ）を有するリップ１６２（ｌｉｐ １６２）を備えている。表面１６４を受けているリップは、内側半径方向のリップ表面１６６と、外側の半径方向のリップ表面１６８との間に広がり得る。さらにまた、図３に示すように、内側半径方向のリップ表面１６６は、例えば、基板ホルダ１３０の内側半径方向のステップ表面１３７と嵌合することができる。
図３にて示したように、基板１３５は、基板１３５の裏側表面１３８が露出するように、基板ホルダ１３０のステップ１３４の内側半径方向のステップ表面１３７の半径を越えて伸びる半径を有する外縁エッジ１３６を含む。二次的なフォーカスリング１８０は、上部表面１８２と、下部表面１８４と、内側半径方向のエッジ面１８６と、外側の半径方向のエッジ面１８８とを備えている。二次的なフォーカスリング１８０の上部表面１８２の少なくとも一部は、基板１３５の裏側表面１３８と嵌合し、下部表面１８４の少なくとも一部は、表面１６４を受けるリップと嵌合する。外側の半径方向のエッジは、外側の半径方向のリップ表面１６８まで伸びる必要はないが、しかし、外縁エッジ１３６を過ぎて伸びることだけは必要とする。
二次的なフォーカスリング１８０は、コンプライアント材料（ｃｏｍｐｌｉａｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌ）から形成される。例えば、コンプライアント材料は、シリコーンゴム、ポリイミド（例えばベスペル（登録商標））、およびテフロン（登録商標）の少なくとも１つを備えている。あるいは、二次的なフォーカスリング１８０は、剛性材料（ｒｉｇｉｄ ｍａｔｅｒｉａｌ）から形成され、フォーカスリング１６０と二次的なフォーカスリング１８０とは、製造され、そして、クランピング中に基板１３５が破断しないように、充分な許容範囲をもって基板ホルダ１３０に組み込まれる（アセンブリされる）。例えば、剛性材料は、シリコン、炭化珪素、窒化シリコン、二酸化珪素、およびカーボンの少なくとも１つを備えている。あるいは、二次的なフォーカスリング１８０は、２０Ω−ｃｍ以下の抵抗率を有するシリコンから形成される。あるいは、二次的なフォーカスリング１８０は、２Ω−ｃｍ以下の抵抗率を有するシリコンから形成される。あるいは、二次的なフォーカスリング１８０は、０．０２０Ω−ｃｍ以下の抵抗率を有するシリコンから形成される。
他の実施形態として、図４は、基板ホルダ２３０の一部の拡大された断面図を示す。基板ホルダ２３０は、基板２３５を支持するように構成され、そして、それは、さらに基板２３５を基板ホルダ２３０に組み込まれた静電クランプ（ＥＳＣ）を使用して基板ホルダ２３０にクランプするように構成されている。基板ホルダ２３０は、コーティング層２３２を更に備えることができる。さらに、図４にて示するように、基板ホルダ２３０は、基板ホルダ２３０に組み合わされ、基板２３５を囲むように構成され、基板２３５とフォーカスリング２６０との間のクリアランススペース２７０が形成されるフォーカスリング２６０と、フォーカスリング２６０に組み合わされ、クリアランススペース２７０の少なくとも一部を占有するように構成された二次的なフォーカスリング２８０とを備えている。基板ホルダ２３０は、内側半径方向のステップ表面２３７を有しているステップ２３４と、フォーカスリング２６０と嵌合するように構成されたステップ受け表面２３９（ｓｔｅｐ ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ ２３９）とを備えている。フォーカスリング２６０は、二次的なフォーカスリング２８０を受けるように構成された受け表面２６４を有するリップ２６２を備えている。受け表面２６４は、内側半径方向のリップ表面２６６と、外側半径方向のリップ表面２６８との間に広がり得る。さらにまた、内側半径方向のリップ表面２６６は、例えば、図４に示すように基板ホルダ２３０の内側半径方向のステップ表面２３７と嵌合することができる。
図４にて示したように、基板２３５は、基板２３５の裏側表面２３８が露出するように、基板ホルダ２３０のステップ２３４の内側半径方向のステップ表面２３７の半径を越えて伸びる半径を有する外縁エッジ２３６を備えている。二次的なフォーカスリング２８０は、上部表面２８２と、下部表面２８４と、内側半径方向のエッジ面２８６と、外側半径方向のエッジ面２８８とを備えている。下部表面２８４の少なくとも一部は、ステップ受け表面２６４（ｓｔｅｐ ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ ２６４）と嵌合する。
二次的なフォーカスリング２８０は、剛性材料から形成される。例えば、剛性材料は、シリコン、炭化珪素、窒化シリコン、二酸化珪素、およびカーボンの少なくとも１つを備えている。あるいは、二次的なフォーカスリング２８０は、コンプライアント材料から形成される。例えば、コンプライアント材料は、シリコーンゴム、ポリイミド（例えばベスペル（登録商標））、およびテフロン（登録商標）の少なくとも１つを備えている。あるいは、二次的なフォーカスリング２８０は、２０Ω−ｃｍ以下の抵抗率を有するシリコンから形成される。あるいは、二次的なフォーカスリング２８０は、２Ω−ｃｍ以下の抵抗率を有するシリコンから形成される。あるいは、二次的なフォーカスリング２８０は、０．０２０Ω−ｃｍ以下の抵抗率を有するシリコンから形成される。
他の実施形態として、図５は、基板ホルダ３３０の一部の拡大された断面図を示す。基板ホルダ３３０は、基板３３５を支持するように構成され、そして、それは、さらに基板３３５を基板ホルダ３３０に組み込まれた静電クランプ（ＥＳＣ）を使用して基板ホルダ３３０にクランプするように構成される。基板ホルダ３３０は、コーティング層３３２を更に備えることができる。さらに、図５にて示するように、基板ホルダ３３０は、基板ホルダ３３０に組み合わされ、基板３３５を囲むように構成され、基板３３５とフォーカスリング３６０との間のクリアランススペース３７０が形成されるフォーカスリング３６０と、フォーカスリング３６０に組み合わされ、クリアランススペース３７０の少なくとも一部を占めるように構成された二次的なフォーカスリング３８０とを備えている。基板ホルダ３３０は、内側半径方向のステップ表面３３７を有しているステップ３３４と、フォーカスリング３６０と嵌合するように構成されるステップ受け表面３３９（ｓｔｅｐ ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ ３３９）とを備えている。フォーカスリング３６０は、二次的なフォーカスリング３８０を受けるように構成された受け表面３６４を有するリップ３６２を備えている。受け表面３６４は、内側半径方向のリップ表面３６６と、外側半径方向のリップ表面３６８との間に広がり得る。さらにまた、内側半径方向のリップ表面３６６は、例えば、図５に示すように基板ホルダ３３０の内側半径方向のステップ表面３３７と嵌合することができる。
図５にて示したように、基板３３５は、基板３３５の裏側表面３３８が露出するように、基板ホルダ３３０のステップ３３４の内側半径方向のステップ表面３３７の半径を越えて伸びる半径を有する外縁エッジ３３６を備えている。二次的なフォーカスリング３８０は、第１の上部表面３８１と、上部半径方向の表面３８３を通って第１の上部表面３８１につながる第２の上部表面３８２と、下部表面３８４と、内側半径方向のエッジ面３８６と、外側の半径方向のエッジ面３８８とを備えている。下部表面３８４の少なくとも一部は、ステップ受け表面３６４と嵌合する。
二次的なフォーカスリング３８０は、剛性材料から形成される。例えば、剛性材料は、シリコン、炭化珪素、窒化シリコン、二酸化珪素、およびカーボンの少なくとも１つを備えている。あるいは、二次的なフォーカスリング３８０は、コンプライアント材料から形成される。例えば、コンプライアント材料は、シリコーンゴム、ポリイミド（例えばベスペル（登録商標））、およびテフロン（登録商標）の少なくとも１つを備えている。あるいは、二次的なフォーカスリング３８０は、２０Ω−ｃｍ以下の抵抗率を有するシリコンから形成される。あるいは、二次的なフォーカスリング３８０は、２Ω−ｃｍ以下の抵抗率を有するシリコンから形成される。
あるいは、二次的なフォーカスリング３８０は、０．０２０Ω−ｃｍ以下の抵抗率を有するシリコンから形成される。
他の実施形態として、図６は、基板ホルダ４３０の一部の拡大された断面図を示す。基板ホルダ４３０は基板４３５を支持するように構成され、そして、それは、さらに基板４３５を基板ホルダ４３０に組み込まれた静電クランプ（ＥＳＣ）を使用して基板ホルダ４３０にクランプするように構成される。基板ホルダ４３０は、コーティング層４３２を更に備えることができる。さらに、図６にて図示するように、基板ホルダ４３０は、基板ホルダ４３０に組み合わされ、基板４３５を囲むように構成され、基板４３５とフォーカスリング４６０との間のクリアランススペース４７０が形成されるフォーカスリング４６０と、フォーカスリング４６０に組み合わされ、フォーカスリング４６０と基板ホルダ４３０との間に配置されるように構成された二次的なフォーカスリング４８０とを備えている。基板ホルダ４３０は、内側半径方向のステップ表面４３７を有しているステップ４３４と、フォーカスリング４６０と嵌合するように構成されたステップ受け表面４３９とを備えている。フォーカスリング４６０は、受け表面４６４を有するリップ４６２を備えている。受け表面４６４は、内側半径方向のリップ表面４６６と、外側の半径方向のリップ表面４６８との間に広がることができ、内側半径方向のリップ表面４６６は、図６に示すように二次的なフォーカスリング４８０と嵌合する。
図６にて示したように、基板４３５は、基板４３５の裏側表面４３８が露出するように、基板ホルダ４３０のステップ４３４の内側半径方向のステップ表面４３７の半径を越えて伸びる半径を有する外縁エッジ４３６を備えている。二次的なフォーカスリング４８０は、上部表面４８２と、下部表面４８４と、内側半径方向のエッジ面４８６と、外側の半径方向のエッジ面４８８とを備えている。外側半径方向のエッジ面４８８の少なくとも一部は、内側半径方向のステップ表面４６６と嵌合し、そして、下部表面４８４の少なくとも一部は、ステップ受け表面４３９と嵌合する。二次的なフォーカスリング４８０は、フォーカスリング４６０と基板４３５との間に設置された保護部分４９２をオプションとして含むことがあり得る。
二次的なフォーカスリング４８０は、剛性材料から形成される。例えば、剛性材料は、シリコン、炭化珪素、窒化シリコン、二酸化珪素、およびカーボンの少なくとも１つを備えている。あるいは、二次的なフォーカスリング４８０は、コンプライアント材料から形成される。例えば、コンプライアント材料は、シリコーンゴム、ポリイミド（例えばベスペル（登録商標））、およびテフロン（登録商標）の少なくとも１つを備えている。あるいは、二次的なフォーカスリング４８０は、２０Ω−ｃｍ以下の抵抗率を有するシリコンから形成される。あるいは、二次的なフォーカスリング４８０は、２Ω−ｃｍ以下の抵抗率を有するシリコンから形成される。あるいは、二次的なフォーカスリング４８０は、０．０２０Ω−ｃｍ以下の抵抗率を有するシリコンから形成される。
他の実施形態として、図７は、基板ホルダ５３０の一部の拡大された断面図を示す。基板ホルダ５３０は、基板５３５を支持するように構成され、そして、それは、さらに基板５３５を基板ホルダ５３０に組み込まれた静電クランプ（ＥＳＣ）を使用して基板ホルダ５３０にクランプするように構成されている。基板ホルダ５３０は、コーティング層５３２を更に備えることができる。さらに、図７にて示するように、基板ホルダ５３０は、基板ホルダ５３０に組み合わされ、基板５３５を囲むように構成され、基板５３５とフォーカスリング５６０との間のクリアランススペース５７０が形成されるフォーカスリング５６０と、フォーカスリング５６０に組み合わされ、フォーカスリング５６０と基板ホルダ５３０との間に配置されるように構成され、基板５３５とその上部表面との間の減少されたクリアランススペース５７０’に影響するように構成された二次的なフォーカスリング５８０とを備えている。基板ホルダ５３０は、内側半径方向のステップ表面５３７を有しているステップ５３４と、フォーカスリング５６０と二次的なフォーカスリング５８０とを受けるように構成されたステップ受け表面５３９を備えている。フォーカスリング５６０は、二次的なフォーカスリング５８０と嵌合するように構成された内側半径方向の嵌合表面５６８を備えている。
図７にて示したように、基板５３５は、基板５３５の裏側表面５３８が露出するように、基板ホルダ５３０のステップ５３４の内側半径方向のステップ表面５３７の半径を越えて伸びる半径を有する外縁エッジ５３６を備えている。二次的なフォーカスリング５８０は、上部表面５８２と、下部表面５８４と、内側半径方向のエッジ面５８６と、外側半径方向のエッジ面５８８とを備えている。外側半径方向のエッジ面５８８の少なくとも一部は、内側半径方向の嵌合表面５６８と嵌合し、下部表面５８４の少なくとも一部は、ステップ受け表面５３９と嵌合する。
二次的なフォーカスリング５８０は、剛性材料から形成される。例えば、剛性材料は、シリコン、炭化珪素、窒化シリコン、二酸化珪素、およびカーボンの少なくとも１つを備えている。あるいは、二次的なフォーカスリング５８０は、コンプライアント材料から形成される。例えば、コンプライアント材料は、シリコーンゴム、ポリイミド（例えばベスペル（登録商標））、およびテフロン（登録商標）の少なくとも１つを備えている。あるいは、二次的なフォーカスリング５８０は、２０Ω−ｃｍ以下の抵抗率を有するシリコンから形成される。あるいは、二次的なフォーカスリング５８０は、２Ω−ｃｍ以下の抵抗率を有するシリコンから形成される。あるいは、二次的なフォーカスリング５８０は、０．０２０Ω−ｃｍ以下の抵抗率を有するシリコンから形成される。
他の実施形態において、図８は、基板ホルダ６３０の一部の拡大された断面図を示す。基板ホルダ６３０は、基板６３５を支持するように構成され、そして、それは、さらに基板６３５を基板ホルダ６３０に組み込まれた静電クランプ（ＥＳＣ）を使用して基板ホルダ６３０にクランプするように構成される。基板ホルダ６３０は、コーティング層６３２を更に備えることができる。さらに、図８にて示するように、基板ホルダ６３０は、基板ホルダ６３０に組み合わされて、基板６３５を囲むように構成され、基板６３５とフォーカスリング６６０との間のクリアランススペース６７０が形成されるフォーカスリング６６０と、
フォーカスリング６６０に組み合わされて、フォーカスリング６６０と基板ホルダ６３０との間に配置されるように構成され、基板６３５とそれの上部表面との間の減少したクリアランススペース６７０に影響を及ぼすように構成された二次的なフォーカスリング６８０を備えている。基板ホルダ６３０は、内側半径方向のステップ表面６３７を有しているステップ６３４と、フォーカスリング６６０と二次的なフォーカスリング６８０とを受けるように構成されたステップ受け表面６３９とを備えている。フォーカスリング６６０は、二次的なフォーカスリング６８０と嵌合するように構成された内側半径方向の嵌合表面６６８を備えている。
図８にて示したように、基板６３５は、基板６３５の裏側表面６３８が露出するように、基板ホルダ６３０のステップ６３４の内側半径方向のステップ表面６３７の半径を越えて伸びる半径を有する外縁エッジ６３６を備えている。二次的なフォーカスリング６８０は、第１の上部表面６８１と、上部半径方向の表面６８３を通って第１の上部表面６８１につながる第２の上部表面６８２と、下部表面６８４と、内側半径方向のエッジ面６８６と、外側の半径方向のエッジ面６８８とを備えている。外側の半径方向のエッジ面６８８の少なくとも一部は、内側半径方向の嵌合表面６６８と嵌合し、下部表面６８４の少なくとも一部は、ステップ受け表面６３９と嵌合する。
二次的なフォーカスリング６８０は、剛性材料から形成される。例えば、剛性材料は、シリコン、炭化珪素、窒化シリコン、二酸化珪素、およびカーボンの少なくとも１つを備えている。あるいは、二次的なフォーカスリング６８０は、コンプライアント材料から形成される。例えば、コンプライアント材料は、シリコーンゴム、ポリイミド（例えばベスペル（登録商標））、およびテフロン（登録商標）の少なくとも１つを備えている。あるいは、二次的なフォーカスリング６８０は、２０Ω−ｃｍ以下の抵抗率を有するシリコンから形成される。あるいは、二次的なフォーカスリング６８０は、２Ω−ｃｍ以下の抵抗率を有するシリコンから形成される。あるいは、二次的なフォーカスリング６８０は、０．０２０Ω−ｃｍ以下の抵抗率を有するシリコンから形成される。
図３〜８において、フォーカスリング１６０，２６０、３６０，４６０、５６０および６６０、二次的なフォーカスリング１８０，２８０、３８０，４８０、５８０および６８０は、例えば、機械加工（ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）、研磨（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）、および研削（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）の少なくとも１つを使用して作られることができる。例えば、上で記載されているフォーカスリングおよび二次的なフォーカスリングの各々は、ミル（ｍｉｌｌ）等を含む従来の技術を用いて機械製図に記載される仕様に従って機械加工され得る。例えば、ミルを使用して部品を機械加工する技術は、このような材料を機械加工する当業者にとって周知である。フォーカスリングは、また、更に、そうしないと基板の裏面に蓄積するかもしれないパーティクルを除去するためのクリアランススペース（例えば２７０）にガスを提供するためのガスチャンネルを含み得る。
実施例において、基板裏面堆積の厚さは、いくつかのフォーカスリングアセンブリ構成に対して計量され、各々のフォーカスリングアセンブリは、フォーカスリングおよび二次的なフォーカスリングを備えている。多段階処理（マルチステッププロセス）レシピは、ベアシリコン基板と、シリコン基板上の一面の（ｂｌａｎｋｅｔ）フォトレジスト（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ：ＰＲ）との両方に対して、上記構成のいくつかで実行された。マルチステッププロセスレシピは、次のステップを備えている：
チャンバ圧力＝６０ｍＴｏｒｒ、上部電極ＲＦ電力＝２２００Ｗ、下側電極ＲＦ電力＝１８００Ｗ、プロセスガス流量ＣＦ４／０２／Ａｒ＝１５０／２０／８００ｓｃｃｍ、上部電極の下部表面と基板ホルダ上の基板の上部表面との間の電極間隔３０ｍｍ、下側電極温度（例えば基板ホルダ）＝０℃、上部電極温度＝３０℃、チャンバ壁温度＝５０℃、裏面ヘリウム圧力中心部／端部＝１０／３５Ｔｏｒｒ、５０秒のエッチング時間；
チャンバ圧力＝３００ｍＴｏｒｒ、上部電極ＲＦ電力＝１５００Ｗ、下側電極ＲＦ電力＝１２００Ｗ、プロセスガス流量Ｎ２／Ｈ２＝５００／１００ｓｃｃｍ、上部電極の下部表面と基板ホルダ上の基板の上部表面との間の電極間隔５５ｍｍ、下側電極温度（例えば基板ホルダ）＝０℃、上部電極温度＝３０℃、チャンバ壁温度＝５０℃、裏面ヘリウム圧力中心部／端部＝１０／３５Ｔｏｒｒ、６５秒のエッチング時間；
チャンバ圧力＝５０ｍＴｏｒｒ、上部電極ＲＦ電力＝１０００Ｗ、下側電極ＲＦ電力＝１００Ｗ、プロセスガス流量ＣＨ２Ｆ２／Ｏ２／Ａｒ＝２０／４０／２００ｓｃｃｍ、上部電極の下部表面と基板ホルダ上の基板の上部表面との間の電極間隔５５ｍｍ、下側電極温度（例えば基板ホルダ）＝０℃、上部電極温度＝３０℃、チャンバ壁温度＝５０℃、裏面ヘリウム圧力中心部／端部＝１０／３５Ｔｏｒｒ、１７秒のエッチング時間；
チャンバ圧力＝５０ｍＴｏｒｒ、上部電極ＲＦ電力＝１０００Ｗ、下側電極ＲＦ電力＝１００Ｗ、プロセスガス流量ＣＨ２Ｆ２／ＣＦ４／Ｏ２／Ａｒ＝２０／２０／２０／２００ｓｃｃｍ、上部電極の下部表面と基板ホルダ上の基板の上部表面との間の電極間隔５５ｍｍ、下側電極温度（例えば基板ホルダ）＝０℃、上部電極温度＝３０℃、チャンバ壁温度＝５０℃、裏面ヘリウム圧力中心部／端部＝１０／３５Ｔｏｒｒ、２０秒のエッチング時間；
チャンバ圧力＝８００ｍＴｏｒｒ、上部電極ＲＦ電力＝１５００Ｗ、下側電極ＲＦ電力＝１２００Ｗ、プロセスガス流量Ｎ２／Ｈ２＝３００／３００ｓｃｃｍ、上部電極の下部表面と基板ホルダ上の基板の上部表面との間の電極間隔５５ｍｍ、下側電極温度（例えば基板ホルダ）＝０℃、上部電極温度＝３０℃、チャンバ壁温度＝５０℃、裏面ヘリウム圧力中心部／端部＝１０／３５Ｔｏｒｒ、２９秒のエッチング時間；
チャンバ圧力＝５０ｍＴｏｒｒ、上部電極ＲＦ電力＝１０００Ｗ、下側電極ＲＦ電力＝１００Ｗ、プロセスガス流量ＣＨ２Ｆ２／Ｏ２／Ａｒ＝２５／２０／２００ｓｃｃｍ、上部電極の下部表面と基板ホルダ上の基板の上部表面との間の電極間隔５５ｍｍ、下側電極温度（例えば基板ホルダ）＝０℃、上部電極温度＝３０℃、チャンバ壁温度＝５０℃、裏面ヘリウム圧力中心部／端部＝１０／３５Ｔｏｒｒ、１５秒のエッチング時間；そして、
チャンバ圧力＝８００ｍＴｏｒｒ、上部電極ＲＦ電力＝１５００Ｗ、下側電極ＲＦ電力＝１２００Ｗ、プロセスガス流量Ｎ２／Ｈ２＝３００／３００ｓｃｃｍ、上部電極の下部表面と基板ホルダ上の基板の上部表面との間の電極間隔５５ｍｍ、下側電極温度（例えば基板ホルダ）＝０℃、上部電極温度＝３０℃、チャンバ壁温度＝５０℃、裏面ヘリウム圧力中心部／端部＝１０／３５Ｔｏｒｒ、７秒のエッチング時間である。
表１は、記載された各々の構成と２つの異なるタイプ基板とに対して、基板裏面堆積の測定された厚さ（ｎｍ）を示す。
Figure 2006523382
ここで図９には、処理中の基板裏面堆積を減少する方法が記載されている。この方法は、ステップ８１０から始まっているフローチャート８００に示され、ここで、図３〜８に記載されているようなフォーカスリングと二次的なフォーカスリングとを備えているフォーカスリングアセンブリは、図１に記載されたような処理システム内にインストールされている。インスタレーションは、製造環境内の処理システムの初期インストール中に、またはこのようなシステムの組む立て（ａｓｓｅｍｂｌｙ）および保守（ａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）の後のいつでも、熟練した誰でも、なし得る。例えば、フォーカスリングおよび二次的なフォーカスリングは、チャンバクリーニング、プロセスキット置換等の間の保全間隔中に、インストールされることができ、それによって前に使用されたフォーカスリングおよび二次的なフォーカスリングは交換される。インスタレーションの間、フォーカスリングおよび二次的なフォーカスリングは、基板ホルダの上部表面に配置されることができる。あるいは、フォーカスリングおよび／または二次的なフォーカスリングは、機械的なクランピングシステム、または静電クランピングシステムの当業者にとって公知の電気的なクランピングシステムのどちらかを使用することにより、基板ホルダにクランプされ得る。
ステップ８２０において、基板は、基板移送システムの設計に熟練した人々にとって公知の技術を使用して処理システム内にロード（搬送）される。ステップ８３０において、基板は、処理システム内で処理される。基板の処理は、例えば、基板への材料の付加、もしくは基板から材料の除去のどちらかを含む材料処理を備え得る。
本発明の特定の例示的実施形態だけが上で詳細に記載されたが、当業者は、本発明の新しい教示および効果から逸脱しない範囲において、具体的な例示的実施形態に基づき多くの変更態様が可能であることを容易に理解する。したがって、全てのこのような変更態様は、本発明の範囲内に含まれるものである。
本発明のこれら及び他の効果は、添付の図面と共に本発明の例示的実施形態の詳細な説明から、より明らかに、より容易に理解されることとなる。
本発明の１つの実施形態に係るプラズマ処理システムの概略ブロック図を示す図である。 図１に示されたプラズマ処理システムの従来の基板ホルダの一部の拡大断面図を示す図である。 本発明の１つの実施形態に係るプラズマ処理システムの基板ホルダの一部の拡大断面図を示す図である。 本発明の１つの実施形態に係るプラズマ処理システムの基板ホルダの一部の拡大断面図を示す図である。 本発明の１つの実施形態に係るプラズマ処理システムの基板ホルダの一部の拡大断面図を示す図である。 本発明の１つの実施形態に係るプラズマ処理システムの基板ホルダの一部の拡大断面図を示す図である。 本発明の１つの実施形態に係るプラズマ処理システムの基板ホルダの一部の拡大断面図を示す図である。 本発明の１つの実施形態に係るプラズマ処理システムの基板ホルダの一部の拡大断面図を示す図である。 本発明の１つの実施形態に係るプラズマ処理システムのフォーカスリングを使用する方法を示す図である。

Claims (20)

  1. フォーカスリングと、
    前記フォーカスリングと組み合わされた二次的なフォーカスリングと、を具備し、
    前記フォーカスリングは、処理システムの処理にさらされる基板を支持するように構成された基板ホルダに組み合わされるように構成され、前記二次的なフォーカスリングは、前記基板の裏側表面上の、前記処理からの材料の堆積を減らすように構成されているフォーカスリングアセンブリ。
  2. 前記二次的なフォーカスリングは、コンプライアント材料で形成されている請求項１に記載の基板ホルダ。
  3. 前記コンプライアント材料は、シリコーンゴム、ポリイミド、およびテフロン（登録商標）の少なくとも１つを備えている請求項２に記載の基板ホルダ。
  4. 前記二次的なフォーカスリングは、剛性材料で形成されている請求項１に記載の基板ホルダ。
  5. 前記剛性材料は、セラミック材料、シリコン、炭化珪素、窒化シリコン、二酸化珪素、カーボン、サファイヤ、およびアルミナの少なくとも１つを備えている請求項４に記載の基板ホルダ。
  6. 前記二次的なフォーカスリングは、１Ω−ｃｍ以下の抵抗率を有するシリコンで形成されている請求項１に記載の基板ホルダ。
  7. 前記基板と前記フォーカスリングとの間に形成されたクリアランススペースは、前記基板上の前記裏側表面の少なくとも一部を露出させ、
    前記二次的なフォーカスリングは、前記クリアランススペースを減らす請求項１に記載の基板ホルダ。
  8. 前記二次的なフォーカスリングは、前記裏側表面の露出を減らす請求項７に記載の基板ホルダ。
  9. 前記基板上の前記裏側表面の一部は、露出され、
    前記二次的なフォーカスリングは、前記裏側表面の前記露出を減らす請求項１に記載の基板ホルダ。
  10. 前記二次的なフォーカスリングは、前記基板と接触し、かつ前記フォーカスリングと接触する請求項１に記載の基板ホルダ。
  11. 処理システム内の基板ホルダ上の基板を囲むフォーカスリングアセンブリを使用する方法であって、
    前記基板ホルダに組み合わされるフォーカスリングと、前記フォーカスリングに組み合わされ、前記基板の裏側表面上の、前記処理からの材料の堆積を減らすように構成された二次的なフォーカスリングとを有した前記フォーカスリングアセンブリを、前記処理システム内にインストールすることと、
    前記処理システム内へ前記基板を搬送することと、
    前記基板を処理することと、を具備する方法。
  12. 前記二次的なフォーカスリングは、コンプライアント材料で形成されている請求項１１に記載の方法。
  13. 前記コンプライアント材料は、シリコーンゴム、ポリイミド、およびテフロン（登録商標）の少なくとも１つのを備えている請求項１２に記載の方法。
  14. 前記二次的なフォーカスリングは、剛性材料で形成されている請求項１１に記載の方法。
  15. 前記剛性材料は、セラミック材料、シリコン、炭化珪素、窒化シリコン、二酸化珪素、カーボン、サファイヤ、およびアルミナの少なくとも１つを備えている請求項１４に記載の方法。
  16. 前記二次的なフォーカスリングは、１Ω−ｃｍ以下の抵抗率を有するシリコンで形成されている請求項１１に記載の方法。
  17. 前記基板と前記フォーカスリングとの間に形成されたクリアランススペースは、前記基板上の前記裏側表面の少なくとも一部を露出させ、
    前記二次的なフォーカスリングは、前記クリアランススペースを減らす請求項１１に記載の方法。
  18. 前記二次的なフォーカスリングは、前記裏側表面の露出を減らす請求項１７に記載の方法。
  19. 前記基板上の前記裏側表面の一部は、露出され、
    前記二次的なフォーカスリングは、前記裏側表面の前記露出を減らす請求項１１に記載の方法。
  20. 前記二次的なフォーカスリングは、前記基板と接触し、かつ前記フォーカスリングと接触する請求項１１に記載の方法。
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