JP2014508417A - 基板搬送及びラジカル閉じ込めのための方法及び装置 - Google Patents

基板搬送及びラジカル閉じ込めのための方法及び装置 Download PDF

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Abstract

本発明の実施形態は、基板を搬送し、チャンバ内に処理環境を閉じ込めるための装置を提供する。本発明の一実施形態は、処理チャンバを使用するためのフープアセンブリを提供する。フープアセンブリは、内部に閉じ込め領域を画定する閉じ込めリングと、フープに取り付けられた３以上のリフティングフィンガーを含む。３以上のリフティングフィンガーは、閉じ込めリングの内部容積の外で基板を支持するように構成される。

Description

背景
（分野）
本発明の実施形態は、概して、半導体基板上にデバイスを製造するための方法及び装置に関する。より具体的には、本発明の実施形態は、基板を搬送し、チャンバ内に処理環境を閉じ込めるための装置を提供する。
（関連技術の説明）
半導体デバイスの製造時に、基板は通常、堆積、エッチング、熱処理を基板に実行することができる処理チャンバ内で処理される。処理の均一性を改善し、粒子汚染を低減することが、特に、半導体デバイスの寸法が急速に縮小するにつれて、半導体処理にとっては２つの不変の目標である。
半導体処理チャンバは、一般に、基板を処理するための内部容積を画定するチャンバ本体を含む。基板支持体は、通常、内部容積内に配置され、これによって処理中に基板を支持する。チャンバ本体を貫通して１以上のスリットバルブドアを形成することができ、これによって内部容積内外への基板の通過を可能にする。ガス供給路とポンピングチャネルもまた、チャンバ本体を貫通して形成され、これによって処理ガスを供給し、所望の圧力に内部容積を減圧（ポンピング）する。スリットバルブ開口部、ガス供給路、ポンピングチャネル、及び基板支持体は、通常、チャンバ本体の内壁が非対称及び／又は不規則になる原因となり、こうして不均一なコンダクタンス及び／又は電場の非対称性を生じさせる。その結果、基板上の異なる領域は、異なる処理条件にさらされる可能性があり、基板全域に亘る処理の均一性は低下する。また、処理ガスがスリットバルブ領域へと伝わり、スリットバルブ領域周辺の汚染を引き起こす可能性がある。
したがって、処理の均一性を向上させ、半導体処理チャンバ内の汚染を低減するための方法及び装置が必要である。
概要
本発明の実施形態は、概して、基板を処理するための装置及び方法を提供する。より具体的には、本発明の実施形態は、基板を搬送し、チャンバ内に処理環境を閉じ込めるための装置を提供する。
本発明の一実施形態は、処理チャンバを使用するためのフープアセンブリを提供する。フープアセンブリは、内部に閉じ込め領域を画定する閉じ込めリングと、閉じ込めリングの下方に延在する３以上のリフティングフィンガーを含む。３以上のリフティングフィンガーの各々は、閉じ込めリングから半径方向内方に配置された接触先端部を有し、これによって閉じ込めリングによって画定された閉じ込め領域の下方に、閉じ込め領域から離間して基板支持面を形成する。
本発明の別の一実施形態は、基板を処理するためのチャンバを提供する。チャンバは、内部にチャンバ容積を画定するチャンバ本体と、チャンバ容積内に配置された基板支持台座アセンブリと、チャンバ容積内で移動可能なフープアセンブリを含む。チャンバ本体は、密閉可能な基板搬送開口部を有する。フープアセンブリは、上昇位置と下降位置との間で移動可能な閉じ込めリングを含む。閉じ込めリングは、下降位置で、基板支持台座アセンブリの上方に、閉じ込められた閉じ込め領域を画定する。
本発明の更なる別の一実施形態は、基板を処理するための方法を提供する。本方法は、処理チャンバ内に配置されたフープアセンブリの３以上のリフティングフィンガーに、処理チャンバの開口部を通って基板を搬送する工程を含む。フープアセンブリは、内部に円筒状の閉じ込め領域を画定する閉じ込めリングを含む。本方法は、フープアセンブリを降下させ、これによってリフティングフィンガーから、処理チャンバ内に配置された基板支持台座アセンブリに基板を搬送する工程を更に含む。閉じ込め領域は、開口部を遮蔽する閉じ込めリングを備えた基板支持台座アセンブリ上に配置された基板の少なくとも真上にある。本方法は、フープアセンブリが処理位置にありながら、閉じ込め領域に処理ガスを供給することによって基板を処理する工程を更に含む。
上述の方法において、フープアセンブリが処理位置にあるとき、閉じ込めリングの高さは、基板から基板支持台座アセンブリの上方に位置するシャワーヘッドの下面まで及ぶ。上記の方法は、処理チャンバの天井に形成された空洞部内に閉じ込めリングを上昇させる工程を更に含むことができる。
本発明の上述した構成を詳細に理解することができるように、上記に簡単に要約した本発明のより具体的な説明を、実施形態を参照して行う。実施形態のいくつかは添付図面に示されている。しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施形態を示しているに過ぎず、したがってこの範囲を制限していると解釈されるべきではなく、本発明は他の等しく有効な実施形態を含み得ることに留意すべきである。
本発明の一実施形態に係るフープアセンブリを有するロードロックチャンバの概略断面図である。 フープアセンブリがローディング／アンローディング位置にある図１のロードロックチャンバの概略断面図である。 本発明の一実施形態に係るフープアセンブリを有するロードロックチャンバの概略上面図である。 本発明の一実施形態に係るフープアセンブリの分解図である。 フープアセンブリの部分断面図である。 フープアセンブリの中心から外方へ見たフープアセンブリのセクターの部分図である。 本発明の一実施形態に係るフープ本体の断面図である。 本発明の一実施形態に係るリフティングフィンガーの斜視図である。 本発明の一実施形態に係るベローズを有するリフトアクチュエータを示すフープアセンブリの部分側断面図である。 〜 拡張及び収縮位置におけるベローズを模式的に示す。
理解を促進するために、図面に共通する同一の要素を示す際には可能な限り同一の参照番号を使用している。一実施形態で開示された要素を特別な説明なしに他の実施形態で有益に使用してもよいと理解される。
詳細な説明
本発明の実施形態は、半導体基板上にデバイスを製造するための装置及び方法を提供する。より具体的には、本発明の実施形態は、処理チャンバの処理容積内で移動可能な閉じ込め領域を境界づけるための構造を有する基板搬送装置に関する。移動可能な閉じ込め領域を境界づけるための構造は、処理チャンバ内で基板を搬送するための構成無しで利用することもできる。
本発明の実施形態は、チャンバ（例えば、処理チャンバ又はロードロックチャンバ）内で使用するためのフープアセンブリを提供する。フープアセンブリは、３以上のリフティングフィンガー及び閉じ込めリングを含む。リフトアクチュエータは、フープアセンブリを上下に移動させるために使用することができる。フープアセンブリは、リフティングフィンガーを使いて、基板支持台座アセンブリから基板を受け取り、ロボットブレードが、リフティングフィンガーへ及びリフティングフィンガーから基板を搬送することによって、チャンバ内へ及びチャンバから外へ基板を搬送できるようにするために使用することができる。閉じ込めリングは、実質的に対称である円筒型内壁を有しており、チャンバの処理容積内に閉じ込め領域を画定し、半径方向に境界付ける。閉じ込めリングは、基板及び基板支持台座アセンブリに外接する位置まで移動させることができ、これによってその内壁で基板を囲むことにより基板の周囲及び真上に対称的な閉じ込め領域を作ることができる。こうして、チャンバ壁の非対称又は不規則な形状に起因する処理の不均一性（例えば、内部チャンバ容積をスリットバルブドアに接続するスリットトンネル領域の効果）を低減することができる。また、閉じ込めリングは、スリットトンネル領域が処理用化学物質に曝露するのも低減し、こうしてスリットトンネル領域を清浄に保つことができる。閉じ込めリングは石英材料から形成することができ、これによって基板の周囲におけるラジカルの再結合を低減させ、理論的には基板へのラジカルフラックス及び後処理のパフォーマンスを増加させることができる。
図１は、本発明の一実施形態に係るフープアセンブリ１４４を有するデュアルロードロックチャンバ１００の概略断面図である。フープアセンブリ１４４は処理容積を有するロードロックチャンバと関連して記載されているが、フープアセンブリ１４４は、対称的な閉じ込め領域を有することが望ましい単一の処理容積を有するものを含む、任意の適切に適合されたロードロック及び／又は処理チャンバで利用することができることが理解される。
デュアルロードロックチャンバ１００は、基板１０４を搬送し、処理するための上部チャンバ容積１２０と、基板１０４を搬送するための下部チャンバ容積１１０を含む。上部チャンバ容積１２０及び下部チャンバ容積１１０は、鉛直方向に積まれ、互いに分離されている。下部及び上部ロードロック容積１１０、１２０の各々は、基板搬送用に構成された２つの開口部を介して、２つの隣接する外部環境（すなわち、ファクトリーインタフェースと搬送チャンバ、いずれも図示せず）に選択的に接続可能であってもよい。
デュアルロードロックチャンバ１００は、チャンバ本体１０３を含む。一実施形態では、チャンバ本体１０３は、共に結合された上部チャンバ本体１２１及び下部チャンバ本体１１１を含み、これによって上部及び下部チャンバ容積１２０、１１０を画定する。
デュアルロードロックチャンバ１００は、上部チャンバ容積１２０の上方に配置されたシャワーヘッド１２９、上部チャンバ容積１２０内に配置された基板支持台座アセンブリ１３２、基板をロード・アンロードするのみならず上部チャンバ容積１２０内に閉じ込め領域を閉じ込めるように構成されたフープアセンブリ１４４を含むことができる。デュアルロードロックチャンバ１００は、下部チャンバ容積１１０内で基板１０４を支持する支持ピン１１３を含むことができる。
上部チャンバ容積１２０は、上部チャンバ本体１２１の側壁１２４、側壁１２４の上に配置された蓋リング１２７、上部チャンバ本体１２１の底壁１２３、及び下部チャンバ本体１１１の上壁１１８によって画定される。蓋リング１２７は、シャワーヘッド１２９及びソースアダプタプレート１２８を保持する内側リップ１２７ａを有する。蓋リング１２７は、上部チャンバ容積１２０の天井の一部を形成する。ソースアダプタプレート１２８は、シャワーヘッド１２９の中央開口部１２９ｅと係合する中央開口部１２８ａを有する。リモートプラズマソース１３０は、石英インサート１３１及びシャワーヘッド１２９を介して上部チャンバ容積１２０と流体連通している。
リモートプラズマソース１３０は、一般に、１以上のガスパネルに接続されている。一実施形態では、リモートプラズマソース１３０は、エッチング後の残留物を除去する除害処理用の処理ガスを供給するために構成された第１ガスパネル１０１と、フォトレジストを除去するアッシング処理用の処理ガスを供給するために構成された第２ガスパネル１０２に接続される。
上部チャンバ容積１２０内にプラズマを維持するために、リモートプラズマソース１３０の代わりに、又はリモートプラズマソース１３０に加えて、１以上のプラズマ発生器をオプションで利用できることも理解される。プラズマ発生器は、上部チャンバ容積１２０の外又は内に位置するＲＦ駆動コイル、及び／又は上記基板支持台座アセンブリ１３２内に配置された、シャワーヘッド１２９上方の、又はシャワーヘッド１２９自体のうちの少なくとも１つのＲＦ駆動電極であることができる。
基板支持台座アセンブリ１３２は、内部ヒータ（図示せず）を用いて基板１０４を支持・加熱するために、上部チャンバ容積１２０内に配置される。フォーカスリング１５１は、基板支持台座アセンブリ１３２の外側端部上に配置することができる。フォーカスリング１５１は、基板１０４を保持し、処理中に基板１０４の端部領域の周囲の処理速度を変更するように機能する。
基板サポート台座アセンブリ１３２は、下部チャンバ本体１１１の上壁１１８上に配置された絶縁体１４３上に取り付けられている。絶縁体１４３は、基板支持台座アセンブリ１３２とチャンバ本体１０３との間の熱伝達を防止する。一実施形態では、絶縁体１４３は基板支持台座アセンブリ１３２の中心軸１３２ａと整列し、これによって基板支持台座アセンブリ１３２が熱膨張時に中心を維持することを保証する。
カンチレバーチューブ１３６は、基板支持台座アセンブリ１３２の中央付近の裏側１３４ｂに取り付けられている。カンチレバーチューブ１３６は、鉛直チューブ１３７と接続するために、半径方向外方に延在する。チューブ１３６、１３７は、上部チャンバ本体１２１又は下部チャンバ本体１１１に接触せず、これによって基板支持台座アセンブリ１３２とチャンバ本体１１１、１２１との間の熱交換を更に回避する。カンチレバーチューブ１３６及び鉛直チューブ１３７は、基板支持台座アセンブリ１３２によって使用される電源装置、センサ、及び他の配線のための通路を提供する。一実施形態では、ヒータ電源１３８、センサ信号受信部１３９、及びチャッキング制御部１４０は、カンチレバーチューブ１３６及び鉛直チューブ１３７内の通路を通して、基板支持台座アセンブリ１３２に配線されている。
冷却アダプタ１４１は、下部チャンバ本体１１１の外側から鉛直チューブ１３７に結合される。冷却流体１４２の供給源は、冷却アダプタ１４１内に配置された冷却チャネル１４１ａに接続されている。冷却アダプタ１４１は、鉛直チューブ１３７と、カンチレバーチューブ１３６と、基板支持台座アセンブリ１３２との間の熱交換の速度及び方向を制御する。一実施形態では、バイメタルコネクタなどの熱遮断器は、鉛直チューブ１３７と、カンチレバーチューブ１３６と、基板支持台座アセンブリ１３２を接続するために使用して、チャンバ本体１０３から基板支持台座アセンブリ１３２を熱的に分離することができ、これによって、台座アセンブリ１３２によって加熱された基板の温度のより正確な制御及び迅速な応答を可能にする。
上部及び下部チャンバ本体のより詳細な説明は、「デュアルロードロック構成における除害及びストリッププロセスチャンバ」の名称で２０１１年３月１日に出願された米国仮特許出願第６１／４４８，０２７号（整理番号１５７５１Ｌ）に見出すことができる。
基板支持台座アセンブリ１３２のより詳細な説明は、「薄型加熱基板支持体」の名称で２０１１年３月１日に出願された米国仮特許出願第６１／４４８，０１８号（整理番号１５７５０Ｌ）に見出すことができる。
フープアセンブリ１４４は、本発明の一実施形態に係る上部チャンバ容積１２０内に配置される。前述したように、フープアセンブリ１４４は、他の処理チャンバ及び／又はロードロックチャンバ内で用いることができる。フープアセンブリ１４４は、２つの機能を有する。第一に、フープアセンブリ１４４は、鉛直方向に位置決め可能であり、これによって基板支持台座アセンブリ１３２と、上部チャンバ容積１２０に入る基板搬送装置（例えば、ロボットエンドエフェクタ）との間で基板の搬送を可能にする。第二に、フープアセンブリ１４４は、処理中に基板１０４と、基板支持台座アセンブリ１３２の真上の周囲に対称的な閉じ込め領域１４４ａを画定するように位置決めすることもでき、こうして上部処理容積１２０内に処理結果を高める対称的な処理環境を提供する。フープアセンブリ１４４は、処理容積内に対称的な閉じ込め領域を確立するためだけに利用することもできる。
フープアセンブリ１４４は、上部チャンバ容積１２０内に配置されたリング状のフープ本体１４６を含む。リング状のフープ本体１４６は、基板支持台座アセンブリ１３２の直径よりも大きい内径を有する。フープ本体１４６は、チャンバ本体１０３を通ってリフトアクチュエータ１６９まで延びるシャフト１６０に結合されている。リフトアクチュエータ１６９（例えば、リニアアクチュエータ又はモータ）は、上部チャンバ容積１２０内でフープ本体１４６の鉛直方向の高さを制御するように操作可能である。一実施形態では、ベローズ１６１は、シャフト１６０とチャンバ本体１０３の間の漏れを防止することが証明されている。
フープアセンブリ１４４はまた、フープ本体１４６に取り付けられた３以上のリフティングフィンガー１４７も含む。リフティングフィンガー１４７は、図１に示されるように、フープアセンブリ１４４が上部搬送位置にあるとき、基板支持台座アセンブリ１３２と、上部チャンバ容積１２０内に延びるロボットなどの基板搬送装置との間で基板を搬送するように構成されている。リフティングフィンガー１４７は鉛直方向下向きに延び、フープ本体１４６から半径方向内側に曲がり、先端部１４７ａで終端する。リフティングフィンガーの先端部１４７ａは、基板１０４の端部領域近くのいくつかの点で基板１０４を支持するように構成された基板支持面１４７を形成する。間隔１７９は、フープ本体１４６の下面１８７と先端部１４７ａとの間に画定され、下面１８７にぶつかることなく、リフティングフィンガー１４７の先端部１４７ａから、ロボットエンドエフェクタが基板１０４を持ち上げることができるのに十分である。
フープアセンブリ１４４はまた、フープ本体１４６に取り付けられた閉じ込めリング１４５を含む。閉じ込めリング１４５は、フープ本体１４６から鉛直方向上方に延在する。一実施形態では、閉じ込めリング１４５は、実質的に円筒状の内壁１４５ａを有する円筒状のリングである。内壁１４５ａの高さ１４５ｂは、基板１０４の厚さよりもはるかに大きく、これによって内壁１４５ａは、基板１０４の周囲及び上方に対称的な閉じ込め領域１４４ａとして、上部処理容積の一部分を閉じ込めることができる。一実施形態では、閉じ込めリング１４５の内壁１４５ａの高さ１４５ｂは、基板支持台座アセンブリ１３２の厚さよりもはるかに大きく、これによって閉じ込めリング１４５は、基板支持台座アセンブリ１３２上に配置された基板１０４の上方に依然として十分に延在しながら、基板支持台座アセンブリ１３２と重なり合うことを可能にする。閉じ込めリング１４５の内壁面１４５ａは、基板支持台座アセンブリ１３２の外径よりも大きな直径を有している。閉じ込めリング１４５の内壁面１４５ａはまた、シャワーヘッド１２９の外径よりも大きな直径を有していてもよい。一実施形態では、閉じ込めリング１４５は、処理中に基板支持台座アセンブリ１３２とシャワーヘッド１２９の両方と同時に重なり合うのに十分な高さを有する。
処理中、リフトアクチュエータ１６９は、図２に示されるように、下降処理位置にフープ本体１４６を位置決めすることができ、これによって閉じ込めリング１４５は、基板支持台座アセンブリ１３２上に配置された基板１０４の周囲に、上部チャンバ容積１２０内の円筒状の閉じ込め領域１４４ａを境界付け、これによって閉じ込め領域１４４ａを生成する。図２に示される実施形態では、内壁１４５ａがチャンバ本体１０３内に存在する可能性のある非対称性（例えば、スリットバルブトンネル等）から円筒状の閉じ込め領域１４４ａを遮蔽するので、上部チャンバ容積１２０内の円筒状の閉じ込め領域１４４ａは、完全に対称な円筒状の境界を有する。円筒状の閉じ込め領域１４４ａによって提供される対称的な処理環境は、基板処理の均一性に悪影響を及ぼすコンダクタンスの非対称性及び／又は電気的な非対称性を低減することによって、処理の均一性を向上させる。
フープアセンブリ１４４のリフティングフィンガー１４７は、基板支持台座アセンブリ１３２内に形成された切欠き１５５と整列される。フープアセンブリ１４４が下降するとき、リフティングフィンガー１４７の先端部１４７ａは、基板支持台座アセンブリ１３２の上面１３３ａの下方を切欠き１５５内へと通過し、これによってリフティングフィンガー１４７の先端部１４７ａから基板支持台座アセンブリ１３２の上面１３３ａへと基板を搬送する。逆に、フープ本体１４６が上昇するとき、リフティングフィンガー１４７は、切欠き１５５を通って上方へ移動し、これによって基板１０４に接触し、基板支持台座アセンブリ１３２の上面１３３ａから基板１０４を持ち上げる。
図１に戻って、蓋リング１２７内には、フープアセンブリ１４４が上昇位置にあるときに、閉じ込めリング１４５の上部を受け入れる空洞部１２７ｂが形成されている。一実施形態では、空洞部１２７ｂは、環状のスロットである。空洞部１２７ｂは、リフティングフィンガー１４７がスリットバルブトンネル（図示せず）と整列することを可能にし、これによって上部チャンバ容積１２０の容積を増大させることなく、ロボットエンドエフェクタ（また図示せず）による基板搬送を可能にし、これによって不都合なことに、より遅いポンピング時間、ガス使用量の増加、より大きなポンプ、より高いエネルギー消費、及びより高いチャンバ製造コストの結果をもたらすであろう閉じ込めリング１４５の動作を調整することができる。
図３は、シャワーヘッド１２９を取り除いた上部チャンバ本体１２１の上部チャンバ容積１２０内に配置されたフープアセンブリ１４４の概略上面図を示す。２つの基板搬送開口部３２５が側壁１２４を貫通して形成され、これによって基板搬送及び外部ロボットの通過を可能にする。スリットバルブドア（図示せず）を各開口部３２５の外側に取り付けることができ、これによって上部チャンバ容積１２０を上部チャンバ容積１２０の外部の隣接した環境から選択的に密閉することができる。
フープ本体１４６及び閉じ込めリング１４５は、基板１０４と基板支持台座アセンブリ１３２を取り囲むのに十分な大きさの内径１４５ｄを有し、これによって基板１０４の真上に対称的な閉じ込め領域１４４ａを画定し、境界付ける。リフティングフィンガー１４７は、フープ本体１４６及び閉じ込めリング１４５から半径方向内方へ基板１０４及び基板支持台座アセンブリ１３２の直径よりも小さい直径まで延び、これによって基板支持台座アセンブリ１３２の上方に持ち上げられたとき、フィンガー１４７が基板１０４を支持可能にする。
図３に示される実施形態では、３つのリフティングフィンガー１４７が基板支持面を画定するために使用されている。３つのリフティングフィンガー１４７は、リフティングフィンガー１４７が開口部３２５を通って上部チャンバ容積内へ伸びるロボット及びエンドエフェクタと干渉しないように配置されている。一実施形態では、リフティングフィンガー１４７は、シャフト１６０に接続されたフープ本体１４６の一側上の単一のリフティングフィンガー１４７と、フープ本体１４６の反対側に位置し、単一のリフティングフィンガー１４７から等距離に間隔を置いた残りの１組のリフティングフィンガー１４７によってＹ形状を形成している。
図３に示されるように、上部チャンバ本体１２１は、両側に配置されたスリットバルブドア用の開口部３２５と、シャフト１６０用の追加の切欠き３６０、３６１、３６２と、基板支持台座アセンブリ１３２に接続された鉛直チューブ１３７と、真空ポート３９０とを有する不規則な（例えば、円筒形ではない）内壁３２１を有する。閉じ込めリング１４５は、基板支持台座アセンブリ１３２の周りに配置され、上部チャンバ本体１２１の内壁３２１の不規則な形状（例えば、基板搬送開口部３２５）から、基板１０４の上方の処理領域（例えば、格納領域１４４ａ）を遮蔽し、基板支持台座アセンブリ１３２とその真上の処理容積の領域の周囲に、半径方向に実質的に対称な鉛直方向の境界を提供する。一実施形態では、閉じ込めリング１４５及び基板支持台座アセンブリ１３２は、実質的に同心である。
図４は、本発明の一実施形態に係るフープアセンブリ１４４の分解図である。フープ本体１４６の内側リップ４８３は、半径方向内方へ延びており、閉じ込めリング１４５を支持する実質的に平坦な表面を提供する。リフティングフィンガー１４７は、適切な留め具、接着剤又は他の締結方法を使用して、フープ本体１４６の下面４８９に取り付けることができる。一実施形態では、ねじ４７６は、フープ本体１４６にリフティングフィンガー１４７を取り付けるために使用することができる。シャフト１６０の上端部に取り付けられたベローズ１６１は、フープ本体１４６のハンドル部分４８５に取り付けることができる。一実施形態では、ベローズ１６１は、１以上のねじ４７７によって、フープ本体１４６に取り付けることができる。１以上のシールド４６３、４６４をベローズ１６１の周りに配置して、ベローズ１６１の動作に起因する粒子汚染を低減することができる。
一実施形態では、閉じ込めリング１４５は、内面４７１が円筒状の壁である円筒状のスリーブリングである。閉じ込めリング１４５の上端部４７４及び下端部４７２は、互いに実質的に平行であってもよい。閉じ込めリング１４５は、閉じ込めリング１４５を通して、閉じ込め領域を見ることを可能にする１以上の貫通孔４０２を含むことができる。一実施形態では、閉じ込めリング１４５は、石英から形成することができる。石英のシャワーヘッド１２９と共に石英の閉じ込めリング１４５は、処理中のプラズマ用石英ライニングを作り、したがって、種の再結合及び粒子汚染を低減する。
実質的に鉛直な陵部（リッジ）４７０が、閉じ込めリング１４５の外面４７３上に形成されている。鉛直な陵部４７０は、更に後述するように、閉じ込めリング１４５の正しい姿勢を確保するために、閉じ込めリング１４５の下端４７２の底部まで完全には延在しない場合がある。
一実施形態では、フープ本体１４６は、円筒型内壁４８７と、一側においてフレーム部４８６から半径方向外方へ延在するハンドル部４８５を有するフレーム部４８６を含む。実質的に鉛直なノッチ４８０を、フレーム部４８６の円筒型内壁４８７内に形成することができる。ノッチ４８０は、フープ本体１４６の内側リップ４８３まで完全には延在していなくてもよい。ノッチ４８０は、閉じ込めリング１４５の陵部４７０と係合し、これによって図４Ａに示されるように、組み立て時に、フープ本体１４６に閉じ込めリング１４５を位置づける。鉛直陵部４７０は上端部４７４から延在しているので、もしも陵部４７０がフープ本体１４６へ向く閉じ込めリング１４５の下端部４７２によってノッチ４８０と嵌合されるならば、閉じ込めリング１４５はフープ本体１４６上に水平に置くだけでよく、これによって閉じ込めリング１４５を逆向きに設置することを防止する。
図４Ｂに示されるフープアセンブリの部分図を参照すると、１以上の一段高い位置決め構造４９９が、フープ本体１４６の内側リップ４８３から上方へ延在している。１以上の一段高い位置決め構造４９９の各々は、閉じ込めリング１４５の下端部４７２に形成された結合スロット４９８と係合する。係合位置決め構造４９９及びスロット４９８は、計測センサ（図示せず）によって閉じ込めリング１４５を介して閉じ込め領域を見ることを可能にする貫通孔４０２を整列させるフープ本体１４６に対して、閉じ込めリング１４５の所定の角度姿勢を保証する。一実施形態では、フープ本体１４６は、フープ本体１４６の内側リップ４８３上に間隔を置いて配置された３つの位置決め構造４９９を有し、一方、閉じ込めリング１４５は、３つの同様の間隔を置いたスロット４９８を有する。３以上の一段高い位置決め構造４９９は、閉じ込めリング１４５が倒れたり、傾斜することなく上に載るように、閉じ込めリング１４５用の平面を作る。
組み立てるために、閉じ込めリング１４５の陵部４７０とフープ本体１４６のノッチ４８０がまず揃えられ、閉じ込めリング１４５が円筒内壁４８７の内側にスリップフィットされ、これによって閉じ込めリング１４５の下端部４７２は、フープ本体１４６の内側リップ４８３に載置される。閉じ込めリング１４５の陵部４７０は、閉じ込めリング１４５とフープ本体１４６との間の相対運動を防止するノッチ４８０内に固定される。一実施形態では、閉じ込めリング１４５は、フープ本体１４６上に取り外し可能に配置され、これによって容易な交換を可能にする。
リフティングフィンガー１４７及びベローズ１６１を取り付けるために、フープ本体１４６を貫通して貫通孔４８１、４８２をそれぞれ形成することができる。一実施形態では、リフティングフィンガー１４７及びベローズ１６１の両方は、フープ本体１４６の下面４８９からフープ本体１４６に取り付けられている。
図５は、図４に示されている断面５−−５線に沿ったフープ本体１４６の断面図である。フープ本体１４６は、金属から形成することができる。一実施形態では、フープ本体１４６は、アルミニウムから形成される。フープ本体１４６の下面４８９は、実質的に平坦であってもよい。フープ本体１４６の上面５８８は、ハンドル部４８５からフレーム部４８６まで、厚さを低減し、フープ本体１４６の容積を低減するように傾斜していてもよい。
図６は、本発明の一実施形態に係るリフティングフィンガー１４７の斜視図である。各リフティングフィンガー１４７は、水平部６７８に接続される鉛直部６７７を有するＬ字形状を有することができる。孔６７６を鉛直部６７７に形成でき、ねじ付きインサート６７５を孔６７６内に配置できる。ねじ付きインサート６７５は、リフティングフィンガー１４７をフープ本体１４６に取り付けるためのねじ４７６と係合するように構成される。接触先端部１４７ａは、水平部６７８の上面６７９上に配置される。フープ本体１４６に取り付けられるとき、リフティングフィンガー１４７の鉛直部６７７は、フープ本体１４６の下面４８９と接触先端部１４７ａの間に間隔１７９を作る。間隔１７９は、基板の通過を可能にする。
リフティングフィンガー１４７の鉛直部６７７及び水平部６７８は、金属から形成することができる。一実施形態では、鉛直部６７７及び水平部６７８は、アルミニウムから形成される。ねじ付きインサート６７５は、ＮＩＴＲＯＮＩＣ（商標名）ステンレス鋼などの耐摩耗及び耐摩滅材料から形成することができる。接触先端部１４７ａはセラミックス材料から形成し、これによって基板への接触から粒子の発生を低減することができる。一実施形態では、接触先端部１４７ａは、窒化ケイ素から形成することができる。接触先端部１４７ａは、ボール又は他の一段高い構造６０２を含み、これによって基板との面接触の面積を低減することができる。
図７は、本発明の一実施形態に係るベローズ１６１を示すフープアセンブリ１４４の部分断面側面図である。２つのシールド４６３、４６４が、ベローズ１６１の畳み込み７６１の周りに配置され、これによって粒子が畳み込み７６１内に侵入して捕捉されることを防ぐことができる。一実施形態では、ベローズ１６１は、耐腐食性材料（例えば、ＨＡＹＮＥＳ（商標名）２４２合金）から形成される。
一実施形態では、ベローズ１６１の畳み込み７６１は、ベローズ１６１の寿命を延ばすために、粒子を高応力の場所から離して保持するように設計されている。
図８Ａ及び図８Ｂは、拡張及び圧縮位置におけるベローズ１６１の畳み込み７６１の一部を模式的に示している。凹状の曲線８６２が、高い応力を有する内部溶接位置８６３の近傍に形成されている。図８Ａに示されるように、畳み込み７６１が拡張位置にある間、外部粒子が通路８６１に沿って畳み込み７６１に入る可能性がある。畳み込み７６１は拡張して、（図８Ｂに示されるように）収縮するので、凹状曲線８６２は凹状のままであり、粒子は、最終的により多くのクリアランスがあり応力の低い凹状曲線８６２の底部に集まる。このように、ベローズ１６１は、粒子が内部溶接位置８６３へ向かって移動するのを防ぎ、こうして内部溶接位置８６３に更に圧力が加わるのを回避する。
本発明の実施形態に係るフープアセンブリ１４４は、いくつかの利点を有する。第一に、フープアセンブリは、空間を節約し、チャンバデザインの残りの部分を簡素化する。第二に、たとえチャンバ本体が他のチャンバコンポーネントを収容するために不規則な形状を有していても、対称的な又は他の所定の基板閉じ込め領域を提供することによって、フープアセンブリは、チャンバ本体の幾何学的形状を、基板閉じ込め領域の幾何学的形状から分離可能にする。第三に、フープアセンブリは、チャンバ本体とは異なる材料によって基板処理領域が囲まれることを可能にする。例えば、アルミニウムの代わりに石英が、処理環境を閉じ込めるために使用可能であり、これによって処理領域内でのプラズマのラジカル再結合を低減させることができる。
更に、基板支持台座アセンブリ１３２の周りの閉じ込めリング１４５及びフォーカスリング１５１の幾何学的形状は、それらの間のガスコンダクタンスを制御する大きさにすることができる。閉じ込めリング１４５とフォーカスリング１５１の間のコンダクタンスは、閉じ込めリング１４５の上部と蓋リング１２７の間のコンダクタンスに対して高く選択することができ、これによってガスの大部分を、基板１０４が配置される閉じ込め領域を通って、閉じ込めリング１４５の内部で下方へと流すことができる。
例示的な実施形態には円筒状のフープが記載されているが、設計要件を満たす他の形状を有するようにフープを設計することができる。例えば、矩形の基板を搬送又は処理するためにチャンバ内で矩形のフープを使用することが可能であり、矩形のフープはやはり対称的な閉じ込め領域を提供する。本発明の実施形態は、ロードロックチャンバに適用して上述されているが、本発明の実施形態は、任意の処理チャンバに適用することができる。
上記は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の他の及び更なる実施形態は本発明の基本的範囲を逸脱することなく創作することができ、その範囲は以下の特許請求の範囲に基づいて定められる。

Claims (15)

  1. 処理チャンバを使用するためのフープアセンブリであって、
    内部に閉じ込め領域を画定する閉じ込めリングと、
    閉じ込めリングの下方に延在する３以上のリフティングフィンガーを含み、３以上のリフティングフィンガーの各々は、閉じ込めリングから半径方向内方に配置された接触先端部を有し、これによって閉じ込めリングによって画定された閉じ込め領域の下方に、閉じ込め領域から離間して基板支持面を形成するフープアセンブリ。
  2. 閉じ込めリングを支持するリップを有するフープ本体を含む請求項１記載のフープアセンブリ。
  3. ３以上のリフティングフィンガーの各々は、フープ本体の下面に取り付けられている請求項２記載のフープアセンブリ。
  4. 各々のリフティングフィンガーは、
    フープ本体の下面に取り付けられた鉛直部と、
    鉛直部に接続され、半径方向内方に延在する水平部を含み、接触先端部が水平部上に配置されている請求項２記載のフープアセンブリ。
  5. フープ本体は、
    中央開口部を画定するフレーム部と、
    中央開口部の外側の一側でフレーム部に接続されるハンドル部を含む請求項２記載のフープアセンブリ。
  6. フープ本体のハンドル部に取り付けられたシャフトを含む請求項５記載のフープアセンブリ。
  7. 閉じ込めリングがフープ本体内に形成されたノッチと係合する陵部を有する請求項２記載のフープアセンブリ。
  8. 閉じ込めリングは石英から形成され、フープ本体はアルミニウムから形成される請求項２記載のフープアセンブリ。
  9. 閉じ込めリングは、鉛直方向に延在する側壁を有するスリーブリングであり、１以上の貫通孔が鉛直方向に延在する側壁の内面と外面の間に形成されている請求項１記載のフープアセンブリ。
  10. 基板を処理するためのチャンバであって、
    内部にチャンバ容積を画定し、密閉可能な基板搬送開口部を有するチャンバ本体と、
    チャンバ容積内に配置された基板支持台座アセンブリと、
    チャンバ容積内で移動可能な請求項１〜９のいずれか１項記載のフープアセンブリを含み、フープアセンブリの閉じ込めリングは、上昇位置と下降位置との間で移動可能であり、フープアセンブリが下降位置にあるときに、閉じ込め領域は基板支持台座アセンブリの上方にあるチャンバ。
  11. 閉じ込めリングの上昇位置は、密封可能な基板搬送開口部の上方にあり、閉じ込めリングの下降位置は、密閉可能な基板搬送開口部の前方にある請求項１０記載のチャンバ。
  12. 基板支持台座アセンブリの上方に配置されたシャワーヘッドを含み、閉じ込めリングの高さは、シャワーヘッドの下面から基板支持台座アセンブリの上面に及ぶ請求項１０記載のチャンバ。
  13. 閉じ込めリングが上昇位置にあるときに閉じ込めリングを受け入れる空洞部を有する蓋部を含む請求項１０記載のチャンバ。
  14. 処理チャンバ内に配置された請求項１〜９のいずれか１項記載のフープアセンブリの３以上のリフティングフィンガーに、処理チャンバの開口部を通って基板を搬送する工程と、
    フープアセンブリを降下させ、これによってリフティングフィンガーから、処理チャンバ内に配置された基板支持台座アセンブリに基板を搬送する工程と、
    処理位置にフープアセンブリを位置決めする工程であって、閉じ込め領域は、開口部を遮蔽する閉じ込めリングを備えた基板支持台座アセンブリ上に配置された基板の少なくとも真上にある工程と、
    フープアセンブリが処理位置にありながら、閉じ込め領域に処理ガスを供給することによって基板を処理する工程を含む基板を処理する方法。
  15. フープアセンブリが処理位置にあるとき、閉じ込めリングの高さは、基板から基板支持台座アセンブリの上方に位置するシャワーヘッドの下面まで及ぶ請求項１４記載の方法。
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