JP2021533569A - リフトシンブルシステム、反応チャンバおよび半導体処理装置 - Google Patents

リフトシンブルシステム、反応チャンバおよび半導体処理装置 Download PDF

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Abstract

本開示は、上昇によってウエハを基部から持ち上げる、または下降によってウエハを基部上に落下させるように構成されたウエハシンブル装置と、上昇によってフォーカスリングをフォーカスリングの初期位置から持ち上げて、フォーカスリングの上面の内側リング領域がウエハの端領域を持ち上げるように、または、下降によってフォーカスリングを初期位置に戻すように構成されたフォーカスリングシンブル装置とを備える、リフトシンブルシステム、反応チャンバ、および、半導体処理装置を開示する。本開示のシステム、反応チャンバ、および装置の技術的解決策は、異常状況のメンテナンス効率を改善し得る一方で、フォーカスリングの耐用年数を２倍にし得る。くわえて、技術的解決策はさらに、反応チャンバの真空を損なうことなくフォーカスリングを交換して、消耗品を交換する効率を改善可能である。

Description

技術分野
本開示は、概して半導体集積製造技術分野に関し、特に、リフトシンブルシステム、反応チャンバ、および半導体処理装置に関する。
背景
確実にプラズマエッチングマシンの反応チャンバが真空状態で動作するように、通常、１つの搬送プラットフォームがエッチングマシンの２〜４つの反応チャンバに接続される。さらに、搬送プラットフォームのマニピュレータが、大気端からエッチングマシンの反応チャンバまでウエハを搬送するように構成される。高さ調節可能なシンブル機構にウエハを載置した後で、マニピュレータは取り除かれる。その後、ウエハを、高さ調節可能なシンブルを下げることによって、静電チャックに落下させる。ウエハは、処理中に静電チャックに吸着される。ウエハ処理が完了すると静電チャックは電力を喪失し、ウエハ搬送処理を完了できるように、高さ調節可能なシンブル機構は上昇してウエハを設定高さまで持ち上げ、その後、マニピュレータは反応チャンバに入ってウエハを外に搬送する。
しかしながら、複数のエッチング動作の後では、静電チャックがオフ状態であっても、残留静電気が除去されていないことがあり、負荷の分散が不均一になる。その結果、高さ調節可能なシンブル機構がウエハを持ち上げると、ウエハの移動によって位置ずれが生じることがある。ウエハは、ウエハと静電チャックとの間の接着が原因でさらに傾斜しずれて、マニピュレータはウエハの搬送ができなくなり、オペレータは反応チャンバを停止してチャンバを開けて、ウエハを手動で取り出さなければならない。したがって、ウエハのスクラップリスクおよび維持費が上昇する。
概要
本開示の実施形態は、リフトシンブルシステム、反応チャンバおよび半導体処理装置を提供する。
本開示の実施形態のある態様によると、本開示は、上昇によってウエハを基部から持ち上げる、または下降によってウエハを基部上に落下させるように構成されたウエハシンブル装置を備え、上昇によってフォーカスリングをフォーカスリングの初期位置から持ち上げて、フォーカスリングの上面の内側領域にウエハの端領域を持ち上げさせる、または、下降によってフォーカスリングを初期位置に戻らせるように構成されたフォーカスリングシンブル装置をさらに備えるリフトシンブルシステムを提供する。
いくつかの実施形態では、フォーカスリングシンブル装置は、少なくとも３つのフォーカスリングシンブルと、第１のリフト駆動装置とを含む。少なくとも３つの第１の貫通孔が、基部内で、フォーカスリングの垂直方向下方に、フォーカスリングの周方向に沿って間隔をあけて配置される。第１のリフト駆動装置は、少なくとも３つのフォーカスリングを駆動して上昇および下降させ、かつ、１対１で対応して少なくとも３つの貫通孔を通過させるように構成される。
いくつかの実施形態では、第１のリフト駆動装置は、駆動ブラケットと、第１の駆動ユニットとを含む。各フォーカスリングシンブルの下端は、駆動ブラケットに接続される。第１の駆動ユニットは、基部の底部において固定される。第１の駆動ユニットの駆動シャフトが、駆動ブラケットに接続され、駆動ブラケットおよびフォーカスリングシンブルを駆動して、同期して上昇および下降させるように構成される。
いくつかの実施形態では、フォーカスリングシンブル装置はさらに、少なくとも３つの第１のベローズを含む。少なくとも３つの第１のベローズの各々は、フォーカスリングシンブルの各々において対応してスリーブを付けられる。少なくとも３つの第１のベローズの各々の上端は、基部の底部によって封止され、かつこれに接続される。少なくとも３つの第１のベローズの各々の下端は、少なくとも３つのフォーカスリングシンブルの各々または駆動ブラケットによって封止され、かつこれに接続されて、少なくとも３つのフォーカスリングの各々と少なくとも３つの第１の貫通孔の各々との間の隙間を封止する。
いくつかの実施形態では、第１の駆動ユニットは、電気シリンダと、サーボモータと、制御装置とを含む。電気シリンダのシリンダ本体は、基部に固定して接続される。電気シリンダの可動端は、駆動ブラケットに固定して接続される。制御装置は、サーボモータに電気的に接続される。サーボモータは、電気シリンダの入力端子に接続され、電気シリンダの可動端を、制御装置によって送信される制御信号に従って拡張および後退するように制御する。
いくつかの実施形態では、第１の駆動ユニットは、直線シリンダと、高さ調節装置とを含む。直線シリンダの可動端は、駆動ブラケットに固定して接続され、駆動ブラケットおよび少なくとも３つのフォーカスリングシンブルを駆動して、同期して上昇および下降させるように構成される。高さ調節装置は基部に固定して接続され、直線シリンダのシリンダ本体に接続され、直線シリンダのシリンダ本体の高さを調節するように構成される。
いくつかの実施形態では、高さ調節装置は、クランク機構と、揺動シリンダとを含む。クランク機構は、揺動可能であり、基部に固定して接続され、クランク機構の揺動レバーは、直線シリンダのシリンダ本体に接続される。揺動シリンダは、クランク機構の揺動レバーに接続され、揺動レバーを駆動して偏心揺動させて、直線シリンダのシリンダ本体を駆動して上昇および下降させるように構成される。
いくつかの実施形態では、高さ調節装置はさらに、スロットルバルブと、流量計と、制御ユニットとを含む。流量計は、揺動シリンダの実際の気流を検出し、かつ、実際の気流を制御ユニットに送るように構成される。制御ユニットは、実際の気流に従って揺動シリンダの気流を調節して、揺動シリンダの揺動角度を制御するように構成される。
いくつかの実施形態では、ウエハシンブル装置は、少なくとも３つのウエハシンブルと、第２のリフト駆動装置とを含む。少なくとも３つの第２の貫通孔が、基部内で垂直方向に、基部の周方向に沿って間隔をあけて配置される。第２のリフト駆動装置は、少なくとも３つのウエハシンブルを駆動して、上昇および下降させ、かつ、１対１で対応して少なくとも３つの第２の貫通孔を通過させるように構成される。
いくつかの実施形態では、第２のリフト駆動装置は、少なくとも３つの第２の駆動ユニットを含む。少なくとも第２の駆動ユニットの各々は、少なくとも３つのウエハシンブルの各々を対応して駆動して、上昇および下降させるように構成される。少なくとも３つの第２の駆動ユニットの各々は、シリンダと、バレルと、第２のベローズとを含む。バレルの上端が基部に固定して接続され、シリンダの下端が、シリンダのシリンダ本体に固定して接続される。シリンダの可動端が、少なくとも３つのウエハシンブルの各々の下端に固定して接続され、少なくとも３つのシンブルの各々を駆動して上昇および下降させるように構成される。第２のベローズは、バレル内に配置され、少なくとも３つのシンブルの各々においてスリーブを付けられる。第２のベローズの上端は、基部の底部端によって封止され、かつこれに接続され、第２のベローズの下端が、少なくとも３つのウエハシンブルの各々によって封止され、かつこれに接続されて、少なくとも３つのウエハシンブルの各々と少なくとも３つの第２の貫通孔の各々との間の隙間を封止する。
いくつかの実施形態では、基部は静電チャックを含む。
本開示の他の態様によると、本開示は、基部と、基部に配置されたフォーカスリングとを備える反応チャンバを提供する。基部は、ウエハの中央領域を支えるように構成された負荷面を含む。フォーカスリングの上面の内側リング領域は、負荷面に配置されたウエハのリング形状端領域と反対側である。反応チャンバはさらに、本開示によって提供されるリフトシンブルシステムを備える。
本開示の他の態様によると、本開示は、搬送プラットフォームと、搬送プラットフォームに接続された反応チャンバとを備える半導体処理装置を提供する。マニピュレータが、搬送プラットフォームに配置される。反応チャンバは、本開示で提供される反応チャンバを含む。
上述の実施形態によって提供されるリフトシンブルシステム、反応チャンバ、および半導体処理装置の技術的解決策において、フォーカスリングシンブル装置は、上昇によってフォーカスリングを初期位置から持ち上げるように、または、下降によってフォーカスリングを初期位置に戻すように加えられる。ウエハシンブル装置がウエハを基部から持ち上げるときに、ウエハが位置ずれし傾斜している場合、フォーカスリングは、引き上げられてウエハを持ち上げることができる。そのため、反応チャンバの真空を損なうことなく、ウエハと基部との接着問題が解決されて、確実に、マニピュレータがウエハを無事に取り出すことができる。したがって、異常状況のメンテナンス効率を改善可能であり、ウエハのスクラップのリスクおよび維持費を低減可能である。くわえて、フォーカスリングシンブル装置は、所定時間後にフォーカスリングの高さを正確に上昇させるように構成されてもよく、これによって、フォーカスリングの耐用年数が２倍になり得る。さらに、フォーカスリングは、反応真空を損なうことなく交換されて、消耗品の交換効率を改善し得る。
本開示の実施形態のさらなる態様および利点は、以下の説明で部分的に与えられる。これらの態様および利点は、以下の説明から明らかになる、または、本開示の実施によって理解される。
本開示または既存の技術の技術的解決策をより明確に説明するために、既存の技術の実施形態の説明に必要な添付図面について説明する。以下に説明する添付図面が本開示のいくつかの実施形態を示すものにすぎないことは明らかである。当業者は、これらの図面から他の図面を創作的な努力なしに得ることができる。
本開示のいくつかの実施形態に係る反応チャンバの模式断面図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る、高さ調節可能なシンブル機構の模式組立図および正面図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る、高さ調節可能なシンブル機構の模式組立図および上面図である。 本開示のいくつかの実施形態に係るフォーカスリングシンブル装置の模式構造図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る第１の駆動ユニットの模式駆動原則図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る第１の駆動ユニットの他の模式駆動原則図である。 本開示のいくつかの実施形態に係るウエハシンブル装置の模式構造図および正面図である。 本開示のいくつかの実施形態に係るウエハシンブル装置の模式構造図および側面図である。 本開示のいくつかの実施形態に係るウエハシンブル装置の模式構造図および上面図である。 本開示のいくつかの実施形態に係るフォーカスリングの搬送の模式図および正面図である。 本開示のいくつかの実施形態に係るフォーカスリングの搬送の模式図および上面図である。
実施形態の詳細な説明
本開示の例示的な実施形態を説明するために、添付の図面を参照して、本開示をより詳細に以下で説明する。本開示の技術的解決策は、本開示の実施形態の添付図面に関連して明確かつ完全に説明される。明らかに、説明される実施形態が本開示の実施形態のすべての実施形態ではなく一部にすぎない。本開示の実施形態に基づき、当業者によって創作的な努力を伴わずに得られる他のすべての実施形態は、本開示の範囲内である。本開示の実施形態の技術的解決策は、添付の図面と関連して、さまざまな態様で以下に説明される。
説明を容易にするために、明細書において記載される「左」、「右」、「上」、「下」の方向は、添付の図面における左右上下の方向と一致する。本明細書における「第１の」および「第２の」は、相違点を説明するためだけに使用するものであり、他の特別な意味を有さない。
図１に示すように、本開示は、反応チャンバ２０内に搭載されたリフトシンブルシステム１０を提供する。上部電極４０が反応チャンバの上部に配置され、真空化のための真空システム５０に接続されるように構成された通気開口部が、反応チャンバ内に真空環境を提供するように、反応チャンバ２０の底部に配置される。反応チャンバ２０は、真空搬送システム６０（たとえば搬送プラットフォーム）に接続される。真空マニピュレータ６１が進入および退出するように構成されたウエハ搬送開口部が、反応チャンバ２０の側壁に配置される。ウエハ７０が、真空マニピュレータ６１によって搬送される。くわえて、ウエハ搬送開口部と反対側の反応チャンバ２０の側壁２１が、基部３０によって封止され、かつこれに接続され得る。導管８０が、側壁２１に配置され、リフトシンブルシステム１０が必要とするケーブル、クリーンドライエア（ＣＤＡ）、および冷却液体パイプなどの装置を導入するように構成される。くわえて、基部３０の上部はリフトシンブルシステム１０によって封止され、下部はカバープレート９０によって封止される。
いくつかの実施形態では、基部３０は静電チャックを含む。静電チャックは、チャック本体と、チャックの底部に配置された境界プレートとを含む。フォーカスリングが基部３０に配置される。フォーカスリングの初期位置、すなわち、処理中の位置は、ウエハ７０の中央領域を支えるように構成された基部３０の負荷面を取り囲む。フォーカスリングの上面の内側領域は、ウエハ７０のリング形状端領域の反対側である。内側領域とは、上面の内側リング端に近いフォーカスリングの上面上のリング形状領域のことを言う。リング形状領域および上述の負荷面によって形成される中央領域がウエハ７０の形状およびサイズと等しい領域であることは、容易に理解できる。フォーカスリングは、処理中にプラズマを制限するように構成される。当然のことながら、実際の用途では、基部３０は他の構造を有し得る。
いくつかの実施形態では、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、リフトシンブルシステム１０は、フォーカスリングシンブル装置１１と、ウエハシンブル装置１５とを備える。フォーカスシンブル装置１１は、上昇してフォーカスリング１２を初期位置から持ち上げるように、または下降してフォーカスリング１２を初期位置に戻すように構成される。
フォーカスシンブル装置１１を追加することによって、フォーカスシンブル装置１１の上部は、上昇してフォーカスリング１２を初期位置から持ち上げてもよい、または、下降してフォーカスリング１２を初期位置に戻してもよい。したがって、ウエハがウエハシンブル装置１５によってチャック本体１３から持ち上げられるときに、ウエハが位置ずれしているまたは傾斜している場合、フォーカスリングシンブル装置１１は、フォーカスリング１２を持ち上げることが可能である。フォーカスリング１２の上面の内側リング領域は、ウエハの端領域を持ち上げて、ウエハを上昇させチャック本体１３から分離させ得る。フォーカスリング１２はリング本体を含むため、フォーカスリング１２とウエハ７０との間の接触面は、円形リング形状である。接触領域は広く、ウエハには均一に圧力がかかる。そのため、ウエハ７０が不均一な残留静電吸収が原因で跳ね上がるのを避けることができる。さらに、ウエハと基部との接着の問題は、反応チャンバの真空を損なうことなく解決可能であり、これによって確実に、マニピュレータが無事にウエハを取り出すことができる。そのため、異常状況のメンテナンス効率を改善可能であり、ウエハスクラップのリスクおよび維持費を低減可能である。くわえて、所定の処理時間後にフォーカスリング１２の高さを正確に高くするためにフォーカスリングシンブル装置１１を用いることによって、フォーカスリング１２の耐用年数を２倍にでき、フォーカスリングは、反応チャンバの真空を損なうことなく交換可能である。それゆえ、消耗品の交換効率を改善し得る。
フォーカスリング１２がウエハを持ち上げた後で、ウエハシンブル装置１５は、上昇してウエハを持ち上げる、または下降してウエハをウエハシンブル装置１５上に落下させることができる。そして、ウエハシンブル装置１５は、従来の持ち上げ動作を行ってマニピュレータと連係してウエハ取出し動作を完了するように構成される。当然のことながら、実際の用途では、フォーカスリング１２は、フォーカスリングシンブル装置１１を上昇させることによって、初期位置から直接持ち上げられてもよい。フォーカスリング１２はまず、ウエハをウエハ搬送位置に持ち上げることが可能であり、ウエハシンブル装置１５はその後、ウエハ搬送位置まで上昇してウエハの搬送を完了することが可能である。ウエハシンブル装置１５はその後、マニピュレータと連係してウエハ取出し動作を完了することが可能である。したがって、フォーカスリングシンブル装置１１は、搬送の際にウエハの位置ずれまたは傾斜を修正し得るだけでなく、搬送処理に直接関与可能であり、これによって、ウエハが位置ずれまたは傾斜することを根本的に防止し得る。くわえて、フォーカスリングシンブル装置１１は、フォーカスリング１２を取替える、またはフォーカスリング１２の高さを調節するために、フォーカスリング１２の高さを上げることが可能である。
本開示の実施形態では、図２Ａ〜図３に示すように、フォーカスリングシンブル装置１１は、少なくとも３つのフォーカスリングシンブル１１６と、第１のリフト駆動装置とを含む。図２に示すように、チャック本体１３において、少なくとも３つの第１の貫通孔１６がフォーカスリング１２の垂直方向下方に配置され、これらの少なくとも３つの第１の貫通孔１６は、フォーカスリング１２の周方向に沿って間隔をあけて配置される。第１のリフト駆動装置は、少なくとも３つのフォーカスリングシンブル１１６を駆動して、上昇または下降させ、かつ、１つずつ少なくとも３つの第１の貫通孔１６を貫通させるように構成される。そのため、第１のリフト駆動装置は、チャック本体１３からフォーカスリング１２を持ち上げる、またはフォーカスリング１２をチャック本体１３上に落下させることが可能である。
ある実施形態では、第１のリフト駆動装置は複数の実現例を含み得る。たとえば図３に示すように、第１のリフト駆動装置は、駆動ブラケット１１２と、第１の駆動ユニット１１１とを含む。各フォーカスリングシンブル１１６の下端は、駆動ブラケット１１２に接続される。第１の駆動ユニット１１は、境界プレート１４の底部において固定可能である。第１の駆動ユニット１１１の駆動シャフトは駆動ブラケット１１２に接続され、駆動ブラケット１１２およびフォーカスリングシンブル１１６を駆動して、同期して上昇または下降させるように構成される。
ある実施形態では、フォーカスリングシンブル装置１１はさらに、少なくとも３つの第１のベローズ１１４を含む。各第１のベローズ１１４は、フォーカスリングシンブル１１６のうちの１つの上で対応してスリーブを付けられている。各第１のベローズ１１４の上端は、境界プレート１４によって封止され、かつこれに接続され得る。たとえば、第１のベローズ１１４は、Ｏリング１１５を用いて境界プレート１４によって封止される。各第１のベローズ１４の下端は、フォーカスリングシンブル１１６によって封止され、かつこれに接続されてもよく、フォーカスリングシンブル１１６と第１の貫通孔１６との間の隙間をふさぐように構成される。それゆえ、基部３０内の封止性能が確保され得る。
いくつかの実施形態では、フォーカスリングシンブル１１６および駆動ブラケット１１２は、調節機構１１３を介して接続され得る。調節機構１１３は、複数の実現例を含んでもよく、フォーカスリングシンブル１１６の高さを調節するように構成されてもよい。たとえば、調節機構１１３は調節可能ねじを含み得る。ねじ切りされた貫通孔が、駆動ブラケット１１２において垂直に配置されてもよい。調節可能ねじは、ねじ切りされた貫通孔を通って配置されたフォーカスリングシンブル１１６の下端に固定して接続され、ねじ込み接続でねじ切りされた貫通孔と連係し得る。調節中、フォーカスリングシンブル１１６の高さは、調節ねじを緩めるまたは締めることによって調節可能である。
第１の駆動ユニット１１１によって駆動されると、駆動ブラケット１１２およびフォーカスリングシンブル１１６は、同期して上昇および下降し得る。具体的に、第１の駆動ユニット１１１の駆動シャフトが下方向に拡張すると、駆動ブラケット１１２およびフォーカスリングシンブル１１６は下降可能であり、第１のベローズ１１４は同時に拡張可能である。第１の駆動ユニット１１１の駆動シャフトが上方向に後退すると、駆動ブラケット１１２およびフォーカスリングシンブル１１６は上昇可能であり、第１のベローズ１１４は同時に後退可能である。第１の駆動ユニット１１１は、シリンダまたは電気シリンダを電源として用い得る。
ある実施形態では、図４に示すように、第１の駆動ユニットは、電気シリンダ１１１−１１と、サーボモータ１１１−１２と、制御装置１１１−１３とを含む。電気シリンダ１１１−１１のシリンダ本体は、固定端でもよく、搭載基部として構成されてもよい。電気シリンダ１１１−１１のシリンダ本体は、境界プレート１４と固定して接続され、電気シリンダ１１１−１１の可動端は、駆動ブラケット１１２に固定して接続される。制御装置１１１−１３は、制御導電ケーブル１１１−１４を介してサーボモータ１１１−１２に電子的に接続され、サーボモータ１１１−１２は、電気シリンダ１１１−１１の入力端子に接続される。サーボモータ１１１−１２は、電気シリンダ１１１−１１の可動端を制御して、制御装置１１１−１３によって送信される制御信号に従って拡張または後退させるように構成されてもよい。実際の用途では、サーボモータ１１１−１２の回転運動は、ネジなどの伝達機構を介して直線運動に変換されてもよく、拡張または後退するように電気シリンダ１１１−１１の可動端に伝達され得る。
当然のことながら、実際の用途では、第１の駆動ユニットは、たとえば図５に示すような他の機構を含んでもよく、第１の駆動ユニットは、直線シリンダ１１１−２３と、高さ調節装置とを含む。直線シリンダ１１１−２３の可動端は、駆動ブラケット１１２に固定して接続され、駆動ブラケット１１２およびフォーカスリングシンブル１１６を駆動して、同期して上昇および下降させるように構成され得る。高さ調節装置は、直線シリンダ１１１−２３のシリンダ本体の高さを調節するように、境界プレート１４およびシリンダ１１１−２３のシリンダ本体に固定して接続される。
上述の高さ調節装置により、直線シリンダ１１１−２３および駆動ブラケット１１２の機構を全体として持ち上げることが可能である一方で、フォーカスリング１２の高さを正確に制御可能である。したがって、フォーカスリング１２が特定のエッチング量までエッチされると、高さの変化がフォーカスリング１２のエッチング量と等しくなるように、フォーカスリング１２を持ち上げることができる。それゆえ、フォーカスリング１２を連続して使用可能である。それによって、フォーカスリング１２の耐用年数を延長し得る。実際の用途では、フォーカスリング１２の処理高さ変化の最大値は、通常１ｍｍ以下でもよい。この調節によって、フォーカスリング１２の耐用年数が２処理サイクルに延長され得る（既存の技術では一般に、一処理サイクル後にフォーカスリング１２を交換しなければならない）。フォーカスリング１２を交換しなければならない場合、直線シリンダ１１１−２３は、フォーカスリング１２を駆動して上昇および下降させるように構成され得る。
具体的に、上述の高さ調節装置は複数の実現例を有し得る。たとえば、図５に示すように、高さ調節装置は、クランク機構１１１−２１と、揺動シリンダ１１１−２２とを含む。クランク機構１１１−２１は、クランク接続レバー機構などの偏心回転機構を含んでもよく、クランク機構１１１−２１は、境界プレート１４に対して揺動可能であっても固定して接続されてもよい。クランク機構１１１−２１の揺動レバーは、直線シリンダ１１１−２３のシリンダ本体に接続される。直線シリンダ１１１−２３のシリンダ本体は、搭載基部として構成可能な固定端を含んでもよい。直線シリンダ１１１−２３の可動端は、駆動ブラケット１１２に固定して接続される。揺動シリンダ１１１−２２は、クランク機構１１１−２１の揺動レバーに接続されて、クランク機構１１１−２１の揺動レバーを、偏心揺動するように駆動して、直線シリンダ１１１−２３のシリンダ本体を上昇および下降させるように駆動する。
第１の駆動ユニットがシリンダによって駆動されると、直線シリンダ１１１−２３は、フォーカスリング１２を持上げかつ下降するための電源として使用可能である。クランク機構１１１−２１は、直線シリンダ１１１−２３のシリンダ本体に接続される。揺動シリンダ１１１−２２は、クランク機構１１１−２１を駆動して、直線シリンダ１１１−２３および駆動ブラケット１１２を全体として押して上昇および下降させるように構成され得る。クランク機構１１１−２１の偏心値は、フォーカスリング処理高さ調節の最大値以上でもよい。すなわち、フォーカスリング１２が初めて処理時間に到達すると、揺動シリンダ１１１−２２は、クランク機構１１１−２１を押して、所定の角度だけ偏心揺動して、高さ変化がフォーカスリング１２のエッチング量に等しくなるまで、直線シリンダ１１１−２３および駆動ブラケット１１２を含む機構を全体として持ち上げるように構成可能である。
いくつかの実施形態では、高さ調節装置は、スロットルバルブ、流量計、および制御ユニットも含む。流量計は、揺動シリンダ１１１−２２の実際の気流量を検出し、実際の気流量を制御ユニットに送るように構成され得る。制御ユニットは、流れ制御スロットルバルブを、実際の気流量に従って揺動シリンダ１１１−２２の気流量を調節するように制御して、揺動シリンダ１１１−２２の揺動角度を制御するように構成され得る。したがって、制御ユニットは、揺動シリンダ１１１−２２の揺動角度を正確に制御可能である。そのため、フォーカスリング１２の処理高さの調節精度を改善可能であり、エッチング処理の一貫性を効果的に改善可能であり、フォーカスリング１２の耐用年数を延長可能である。
なお、直線シリンダ１１１−２３および揺動シリンダ１１１−２２を、制御導管１１１−２５およびスロットルバルブ１１１−２４を介して空気源に接続可能である。
ある実施形態では、図２Ｂ、図６Ａ、図６Ｂ、および図６Ｃに示すように、ウエハシンブル装置１５は、少なくとも３つのウエハシンブル１５３と、第２のリフト駆動装置とを含む。少なくとも３つの第２の貫通孔１７が、チャック本体１３に垂直方向に配置されてもよく、少なくとも３つの第１の貫通孔１７が、チャック本体１３の周方向に沿って間隔をあけて配置されてもよい。第２のリフト駆動装置は、少なくともウエハシンブル装置１５３を駆動して、上昇および下降させ、かつ、１つずつ少なくとも３つの第２の貫通孔１７を通過させるように構成され得る。したがって、ウエハシンブル１５３は、ウエハをチャック本体１３から持ち上げてもよい、または、ウエハをチャック本体１３上に落下させてもよい。
ある実施形態では、第２のリフト駆動装置は、少なくとも３つの第２の駆動ユニットを含み得る。各第２の駆動ユニットは、これに応じて、ウエハシンブル装置１５３のうちの１つを駆動して、１つずつ上昇および下降させるように構成されてもよい。当然のことながら、すべてのウエハシンブル１５３は同期して移動可能である。実際の用途では、同じ駆動ユニットが、ウエハシンブル１５３を駆動して同期して上昇および下降させるように構成されてもよい。
各第２の駆動ユニットは、複数の実現例を有し得る。たとえば、図６Ａ、図６Ｂおよび図６Ｃに示すように、各第２の駆動ユニットは、シリンダ１５１と、搭載バレル１５４と、第２のベローズとを含む。シリンダ１５１、搭載バレル１５４、および第２のベローズは、機器構造を簡易にし、かつ占有空間を減少可能な一体型構造を形成してもよい。搭載バレル１５４の上端は境界プレート１４に固定して接続され、下端は、シリンダ１５１のシリンダ本体に固定して接続される。シリンダ１５１の可動端は、ウエハシンブル１５３を駆動して上昇および下降させるように、ウエハシンブル１５３の下端に固定して接続される。第２のベローズが搭載バレル１５４に配置され、ウエハシンブル１５３上でスリーブを付けられる。第２のベローズの上端は、境界プレート１４によって封止され、かつこれに接続され、下端は、ウエハシンブル１５３によって封止され、かつこれに接続されて、基部内の封止性能を確保するように、ウエハシンブル１５３と第２の貫通孔１７との間の隙間をふさぐ。
くわえて、ウエハの傾斜および位置ずれの悪影響を除去するために、本開示が提供するリフトシンブルシステム１０は、反応チャンバ２０を開口することなくフォーカスリング１２の交換も実現し得る。反応チャンバ２０がメンテナンスサイクルに到達しない場合、フォーカスリング１２はまず交換サイクルに到達する、または、他の理由によって交換されなければならず、フォーカスリングシンブル装置１１は、フォーカスリング１２を上昇させ、かつ、真空搬送システム６０に接続された反応チャンバ２０のウエハ搬送開口部を開口するように構成され得る。そこで、真空マニピュレータ６１は、反応チャンバ２０に進入しフォーカスリング１２を取り出すように構成され得る。図７Ａおよび図７Ｂに示すように、真空マニピュレータ６１は、新しいフォーカスリング１２を反応チャンバ２０内に搬送するように構成される。フォーカスリングシンブル装置１１を上昇および下降させて新しいフォーカスリング１２をフォーカスリングシンブル装置１１上に搬送した後で、真空マニピュレータ６１は取り除かれてもよい。フォーカスリングシンブル装置１１は、フォーカスリング１２がチャック本体１３の初期位置に落下するまで下降してもよい。フォーカスリング１２を交換する動作の間、ウエハシンブル１５３は低位置状態でもよい、すなわち、ウエハシンブル１５３の上部は、移動の干渉を避けるためにチャック本体１３の下方に位置してもよい。
ウエハ７０がウエハシンブル装置１５によるウエハ７０の上昇処理中に傾斜し、または位置ずれし、かつ、真空マニピュレータ６１がウエハ７０を取り出せない場合、フォーカスリングシンブル装置１１はフォーカスリング１２を上昇させ、その後、真空マニピュレータ６１は、フォーカスリング１２およびウエハ７０を反応チャンバ２０から外へ一緒に移動するように搬送してもよい。処理の間、反応チャンバ２０を開口する必要はない。したがって、異常状況のメンテナンス効率を改善可能である。上述の動作は、エッチングマシンの真空環境を損なわずに済み、これによって、エッチングマシンの連続処理時間を改善できるだけでなく、真空を損なった後の他の部分の大気汚染ならびに水蒸気および残留臭化水素ガスによって形成される生成物によって生じる処理空気導管の腐食を減らすことができる。さらに、真空が損なわれた後でエッチングマシンの回復および検証時間を減少可能であり、これによって、装置の競争力を効果的に改善可能である。
他の技術的解決策に関して、本開示の実施形態は反応チャンバ２０も提供し、詳細な構造が図１に示される。反応チャンバ２０は、いずれか１つの実施形態において提供される高さ調節システム１０を含む。
他の技術的解決策に関して、本開示の実施形態は半導体処理装置も提供し、詳細な構造が図１に示される。半導体処理装置は、真空搬送システム６０（たとえば搬送プラットフォーム）と、真空搬送システム６０に接続された反応チャンバ２０とを備える。マニピュレータ６１が、真空搬送システム６０内に配置される。半導体処理装置は、エッチングマシンなどのさまざまな装置を備え得る。
要約すると、上述の実施形態によって提供されるリフトシンブルシステム、反応チャンバ、および半導体処理装置の技術的解決策は、上昇によってフォーカスリングを初期位置から持ち上げる、または下降によってフォーカスリングを初期位置に戻すためにフォーカスリングシンブル装置を追加することを含む。ウエハシンブル装置がウエハを基部から持ち上げるときに、ウエハが位置ずれし傾斜している場合、フォーカスリングは引き上げられてウエハを持ち上げることが可能である。したがって、反応チャンバの真空を損なうことなく、ウエハおよび基部の接着問題が解決されて、確実に、マニピュレータは無事にウエハを取り出すことができる。したがって、異常状況のメンテナンス効率は改善され、ウエハスクラップのリスクおよび維持費を低減可能である。くわえて、フォーカスリングシンブル装置は、所定の時間後にフォーカスリングの高さを正確に上げるように構成されてもよく、これによって、フォーカスリングの耐用年数が２倍になり得る。さらに、フォーカスリングは反応真空を損なわずに交換可能であり、消耗品を交換する効率を改善する。
特に明記しない限り、本開示において開示される上記技術的解決策のいずれかが数値範囲を開示する場合、開示された数値範囲は好ましい数値範囲である。当業者であれば、好ましい数値範囲は、多くの実現可能な数値のうち技術的効果が明らかであるかまたは代表的な数値であるに過ぎないと理解するであろう。網羅的に列挙できない数値の数が多いため、本開示は、本開示の技術的解決策を例示するためにいくつかの数値を開示する。さらに、上記数値は本開示の範囲を限定するものではない。
一方、本開示が、互いに固定して接続される部品もしくは構造部品を開示または含む場合、特に断らない限り、固定接続は、取り外し可能な固定接続（たとえば、ボルト接続およびねじ接続）として理解され得る。また、取り外し不可能な固定接続（たとえば、リベット締めおよび溶接）として理解され得る。当然のことながら、相互固定接続は、（たとえば、鋳造プロセスによって一体的に製造される）一体化構造によって置き換えられてもよい（ただし、明らかに一体成形プロセスを使用できない状況を除く）。
くわえて、特に断らない限り、本開示で開示する技術的解決策のいずれかにおいて位置関係または形状を表すために用いられる用語は、それらの用語と同一、類似、または近い状態および形状を含み得る。本開示によって提供される任意の構成要素は、複数の個々の部分を集めたものでもよい、または、一体成形処理によって製造される単一の構成要素であってもよい。
上記の実施形態は、本開示の技術的解決策を例示するために使用されるに過ぎず、それらを限定するものではない。好ましい実施形態を参照して本開示を詳細に説明してきたが、当業者は、本開示の特定の実施形態に修正を加えることができること、またはいくつかの技術的特徴について等価な置換を行うことができることを理解するはずである。本開示の技術的解決策の精神から逸脱することなく、それらの修正および等価な置換はなお、本開示の範囲内であるべきである。
本開示の説明は、例示および説明の提供を目的としており、網羅的ではなく、本開示を開示された形態に限定するものではない。多くの修正および変更が当業者に明らかである。実施形態は、本開示の原理および実用的な用途をより良く示し、当業者が本開示を理解できるように選択および説明される。それによって、当業者は、特定の目的に好適なさまざまな修正を伴うさまざまな実施形態を設計可能である。

Claims (13)

  1. 上昇してウエハを基部から持ち上げる、または下降して前記ウエハを前記基部上に落下させるように構成されたウエハシンブル装置と、
    上昇してフォーカスリングを前記フォーカスリングの初期位置から持ち上げて、前記フォーカスリングの上面の内側リング領域に前記ウエハの端領域を持ち上げさせる、または下降して前記フォーカスリングを前記初期位置に戻すように構成されたフォーカスリングシンブル装置とを備える、リフトシンブルシステム。
  2. 前記フォーカスリングシンブル装置は、少なくとも３つのフォーカスリングシンブルと、第１のリフト駆動装置とを含み、
    少なくとも３つの第１の貫通孔が、前記基部内で、前記フォーカスリングの垂直方向下方に、前記フォーカスリングの周方向に沿って間隔をあけて配置され、
    前記第１のリフト駆動装置は、前記少なくとも３つのフォーカスリングを駆動して、上昇または下降させ、かつ、１対１で対応して前記少なくとも３つの貫通孔を通過させるように構成される、請求項１に記載のリフトシンブルシステム。
  3. 前記第１のリフト駆動装置は、駆動ブラケットと、第１の駆動ユニットとを含み、
    前記少なくとも３つのフォーカスリングシンブルの各々の下端は、前記駆動ブラケットに接続され、
    前記第１の駆動ユニットは、前記基部の底部において固定され、
    前記第１の駆動ユニットの駆動シャフトは、前記駆動ブラケットに接続され、前記駆動ブラケットおよび前記少なくとも３つのフォーカスリングシンブルを駆動して、同期して上昇および下降させるように構成される、請求項２に記載のリフトシンブルシステム。
  4. 前記フォーカスリングシンブル装置はさらに、少なくとも３つの第１のベローズを含み、
    前記少なくとも３つの第１のベローズの各々は、前記少なくとも３つのフォーカスリングシンブルの各々において対応してスリーブを付けられ、
    前記少なくとも３つの第１のベローズの各々の上端は、前記基部の前記底部によって封止され、かつこれに接続され、
    前記少なくとも３つの第１のベローズの各々の下端は、前記フォーカスリングシンブルのうちの１つまたは前記駆動ブラケットによって封止され、かつこれに接続されて、前記少なくとも３つのフォーカスリングシンブルの各々と前記少なくとも３つの第１の貫通孔の各々との間の隙間を封止する、請求項３に記載のリフトシンブルシステム。
  5. 前記第１の駆動ユニットは、電気シリンダと、サーボモータと、制御装置とを含み、
    前記電気シリンダのシリンダ本体は、前記基部に固定して接続され、
    前記電気シリンダの可動端は、前記駆動ブラケットに固定して接続され、
    前記制御装置は、前記サーボモータに電気的に接続され、
    前記サーボモータは、前記電気シリンダの入力端子に接続され、前記電気シリンダの前記可動端を、前記制御装置によって送信される制御信号に従って拡張および後退するように制御する、請求項３に記載のリフトシンブルシステム。
  6. 前記第１の駆動ユニットは、直線シリンダと高さ調節装置とを含み、
    前記直線シリンダの可動端は、前記駆動ブラケットに固定して接続され、前記駆動ブラケットおよび前記少なくとも３つのフォーカスリングシンブルを駆動して、同期して上昇および下降させるように構成され、
    前記高さ調節装置は前記基部に固定して接続され、前記直線シリンダのシリンダ本体に接続され、前記直線シリンダの前記シリンダ本体の高さを調節するように構成される、請求項３に記載のリフトシンブルシステム。
  7. 前記高さ調節装置は、クランク機構と、揺動シリンダとを含み、
    前記クランク機構は、揺動可能であり、前記基部に固定して接続され、前記クランク機構の揺動レバーは、前記直線シリンダの前記シリンダ本体に接続され、
    前記揺動シリンダは、前記クランク機構の前記揺動レバーに接続され、前記揺動レバーを駆動して偏心揺動させて、前記直線シリンダの前記シリンダ本体を駆動して上昇および下降させるように構成される、請求項６に記載のリフトシンブルシステム。
  8. 前記高さ調節装置はさらに、スロットルバルブと、流量計と、制御ユニットとを含み、
    前記流量計は、前記揺動シリンダの実際の気流を検出し、かつ、前記実際の気流を前記制御ユニットに送信するように構成され、
    前記制御ユニットは、前記スロットルバルブを、前記実際の気流に従って前記揺動シリンダの気流を調節するように制御して、前記揺動シリンダの揺動角度を制御するように構成される、請求項７に記載のリフトシンブルシステム。
  9. 前記ウエハシンブル装置は、少なくとも３つのウエハシンブルと、第２のリフト駆動装置とを含み、
    少なくとも３つの第２の貫通孔が、前記基部内で垂直方向に、前記基部の周方向に沿って間隔をあけて配置され、
    前記第２のリフト駆動装置は、前記少なくとも３つのウエハシンブルを駆動して上昇および下降させ、かつ、１対１で対応して前記少なくとも３つの第２の貫通孔を通過させるように構成される、請求項１に記載のリフトシンブルシステム。
  10. 前記第２のリフト駆動装置は、少なくとも３つの第２の駆動ユニットを含み、前記少なくとも第２の駆動ユニットの各々は、前記少なくとも３つのウエハシンブルの各々を対応して駆動して、上昇および下降させるように構成され、
    前記少なくとも３つの第２の駆動ユニットの各々は、シリンダと、バレルと、第２のベローズとを含み、
    前記バレルの上端は前記基部に固定して接続され、前記シリンダの下端は、前記シリンダのシリンダ本体に固定して接続され、
    前記シリンダの可動端は、前記少なくとも３つのウエハシンブルの各々の下端に固定して接続され、前記少なくとも３つのシンブルの各々を駆動して、上昇および下降させるように構成され、
    前記第２のベローズは、前記バレル内に配置され、前記少なくとも３つのシンブルの各々においてスリーブを付けられ、
    前記第２のベローズの上端は、前記基部の底部端によって封止され、かつこれに接続され、前記第２のベローズの下端は、前記少なくとも３つのウエハシンブルの各々によって封止され、かつこれに接続されて、前記少なくとも３つのウエハシンブルの各々と前記少なくとも３つの第２の貫通孔の各々との間の隙間を封止する、請求項９に記載のリフトシンブルシステム。
  11. 前記基部は静電チャックを含む、請求項１に記載のリフトシンブルシステム。
  12. 基部と、前記基部に配置されたフォーカスリングとを備え、
    前記基部は、ウエハの中央領域を支えるように構成された負荷面を含み、
    前記フォーカスリングの上面の内側リング領域は、前記負荷面に配置された前記ウエハのリング形状端領域の反対側であり、さらに、
    請求項１〜１１のいずれか１項に記載のリフトシンブルシステムを備える、反応チャンバ。
  13. 搬送プラットフォームと、前記搬送プラットフォームに接続された反応チャンバとを備え、
    マニピュレータが前記搬送プラットフォームに配置され、
    前記反応チャンバは、請求項１２に記載の前記反応チャンバを含む、半導体処理装置。
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