JP2023537684A - エッジリングとバイアス電極の形状寸法を用いた膜厚均一性の改善 - Google Patents

エッジリングとバイアス電極の形状寸法を用いた膜厚均一性の改善 Download PDF

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Abstract

本開示の実施形態は、概して、集積回路の製造、及び膜厚均一性を改善するために基板処理チャンバ内で使用するための装置に関する。より具体的には、本開示の実施形態は、エッジリングに関する。エッジリングは、オーバーハングリングを含み得る。【選択図】図２Ｂ

Description

［０００１］本開示の実施形態は、概して、集積回路の製造、及び膜厚均一性を改善するために基板処理チャンバ内で使用するための装置に関する。
［０００２］基板処理の主要な目標は、各基板から可能な限り最大の有用な表面積、及びその結果、最大数のチップを得ることである。考慮すべき幾つかの要因には、基板に堆積した層の均一性及び厚さに影響を与える処理変数、並びに基板に付着して基板の全部又は一部を無用にしてしまう可能性がある汚染物質が含まれる。これらの要因を制御することで、処理される各基板の有用な表面積を最大化することができる。
［０００３］半導体処理における最近の発展により、低イオン電流及び高イオンエネルギーを必要とする新たな処理用途に関心が起きている。これにより、膜を成長させることなく深部処理を行うことができる。低イオン電流、高イオンエネルギーの要求を満たすために、ソース電力を１０から２０倍以上上回るバイアス電力が使用されてきた。このような高いバイアス電力とソース電力の比率では、プラズマ密度及び基板へのプラズマ電流が影響を受ける。プラズマ電流及びプラズマ密度への影響により、基板エッジに向かって膜厚が厚くなる。
［０００４］エッジリングは、従来、基板のエッジ付近の堆積速度を変えることによって膜厚均一性を改善するために使用されてきた。しかしながら、典型的なエッジリングは、依然として、基板の極端なエッジ付近の均一性と堆積速度が悪いという結果をもたらしている。従って、当技術分野には、より高い均一性をもたらすエッジリングに対するニーズが存在する。
［０００５］本開示の実施形態は、概して、低イオン電流及び高イオンエネルギー用途時の、基板のエッジ付近の膜厚を改善するための装置に関する。
［０００６］一実施形態では、基板処理装置は、エッジリングとオーバーハングリングとを含む。エッジリングは、底面と、上面と、上面に配置された溝とを含む。オーバーハングリングは、溝に配置され、溝から延在する第１の部分と、第１の部分に接続され、径方向内側に延在する第２の部分とを含む。
［０００７］別の実施形態では、基板処理装置は、エッジリングとオーバーハングリングとを含む。エッジリングは、底面と、上面と、中央開口部と、上面に配置された溝とを含む。オーバーハングリングは、溝に配置され、溝から上向きに延在する第１の部分と、オーバーハングリングの中心軸に向かって径方向内側に延在する第２の部分とを含む。
［０００８］更に別の実施形態では、基板処理装置は、エッジリングとオーバーハングリングとを含む。エッジリングは更に、支持面と、上面と、上面に配置された溝と、上面に配置された複数のタブとを含む。オーバーハングリングは、溝に配置され、溝から延在する第１の部分と、第１の部分に接続され、径方向内側に延在する第２の部分とを更に含む。
［０００９］上述した本開示の特徴を詳細に理解できるように、一部が添付の図面に例示されている実施形態を参照しながら、上記に要約した本開示をより具体的に説明する。しかし、添付の図面は例示的な実施形態を単に示すものであり、従って、本開示の範囲を限定するものと見なすべきではなく、他の等しく有効な実施形態も許容しうることに留意されたい。
プロセスチャンバの概略断面図である。 図１のプロセスチャンバ内で使用するためのエッジリングの断面図である。 図１のプロセスチャンバ内で使用するためのエッジリングの断面図である。 図２Ｂのエッジリングの概略平面図である。 図２Ｂのエッジリングの概略断面図である。 図３Ａ～図３Ｂのエッジリングと共に利用されるオーバーハングリングの断面図である。 図３Ａ～図３Ｂのエッジリングの部分断面図である。 図３Ａ～図３Ｂのエッジリングの部分断面図である。 ２つの異なるエッジリングを使用した基板上の膜厚を示すグラフである。
［００１７］理解を容易にするために、可能な限り、図面に共通の同一要素を示すのに同一の参照番号を使用している。一実施形態の要素及び特徴は、さらなる詳述なしに他の実施形態に有益に組み込まれ得ると考えられる。
［００１８］図１は、プロセスチャンバ１００の概略断面図である。プロセスチャンバ１００は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）チャンバである。プロセスチャンバ１００は、誘導コイル１１４、リッド１０４、第１の高周波（ＲＦ）電源１１６、チャンバ本体１０２、ペデスタルアセンブリ１０６、基板１２６、エッジリングアセンブリ１３８、及び第２のＲＦ電源１２８を含む。第１のプロセスチャンバは、その中にプラズマを生成することができる。プラズマは、より低いプラズマ密度の第２のプラズマ領域１２２によって囲まれた第１のプラズマ領域１２０を含む。第１のプラズマ領域１２０及び／又は第２のプラズマ領域１２２は、複数のＲＦ電流線１２４を介してグラウンドに電気的に結合する。
［００１９］誘導コイル１１４は、プロセスチャンバ１００のリッド１０４に配置される。誘導コイル１１４は、プロセスチャンバ１００の中心軸１の周囲を中心として配置される。誘導コイル１１４は、プロセスチャンバ１００のためのソース電力を伝送する。ソース電力は、ＲＦ電源１１６から受給するＲＦ電力である。誘導コイルは、プロセスチャンバ１００の内部への伝送のために、約５０Ｗから約５００ＷのＲＦ電力を受給する。幾つかの実施形態では、誘導コイルは、約５０Ｗから約２５０Ｗ、例えば約５０Ｗから約２００Ｗ、例えば約５０Ｗから約１５０Ｗ、例えば約７５Ｗから約１５０Ｗ、例えば約１００ＷのＲＦ電力を受給し得る。第１のＲＦ電源及び誘導コイル１１４は、誘導コイル１１４の一端において第１の接続部１３２により接続される。第１の接続部１３２は、１又は複数のワイヤ又はケーブルであってよい。
［００２０］誘導コイル１１４は更に、第２の接続部１３４に取り付けられ得る。第２の接続部１３４は、第１の接続部１３２と同様である。第２の接続部は、グラウンド１１８に接続される。第２の接続部をグラウンド１１８に接続することにより、誘導コイル１１４がグラウンドに接続される。
［００２１］静電チャック１１０は、第２のＲＦ電源１２８によって電力供給される。第２のＲＦ電源１２８は、プロセスチャンバ１００のためのバイアス電力を生成する。第２のＲＦ電源１２８は、静電チャック１１０に印加される約５００Ｗから約３０００ＷのＲＦ電力を生成し得る。幾つかの実施形態では、第２のＲＦ電源１２８は、静電チャック１１０に印加される約６００Ｗから約２５００Ｗ、例えば約７００Ｗから約２２５０Ｗ、例えば約７５０Ｗから約２２００Ｗ、例えば約８００Ｗから約２０００ＷのＲＦ電力を生成し得る。第２のＲＦ電源１２８と静電チャックとは、第３の接続部１３０によって接続される。第３の接続部１３０は、１又は複数のワイヤ又はケーブルであってよい。
［００２２］リッド１０４は、誘電体リッドである。リッド１０４は、プロセスチャンバ１００の上に配置され、その上部を覆う。リッド１０４は、誘導コイル１１４を処理領域１５０から分離する。リッドは、取り外し可能であってよい、又はヒンジ式であってよい（図示せず）。処理領域１５０は、チャンバ本体１０２内にあり、チャンバ本体１０２及びリッド１０４内の領域として画定される。処理領域１５０は、基板１２６を支持するためのペデスタルアセンブリ１０６と、エッジリングアセンブリ１３８とを含む。第１のプラズマ領域１２０及び第２のプラズマ領域１２２は、生成時に処理領域１５０内に収容される。
［００２３］ペデスタルアセンブリ１０６は、支持体１０８と、静電チャック１１０と、第２のＲＦ電源１２８と、エッジリングアセンブリ１３８とを含む。静電チャック１１０は、支持体１０８の上に配置される。静電チャック１１０は、支持体１０８の上に配置される大きさであり、静電チャック１１０の上面に基板１２６を受け入れる。エッジリングアセンブリ１３８は、支持体１０８及び静電チャック１１０の一部の上に配置される。エッジリングアセンブリ１３８は、基板１２６の周囲に配置される。
［００２４］エッジリングアセンブリ１３８は、基板１２６を取り囲む。エッジリングアセンブリ１３８は、オーバーハングリング１１２及びエッジリング１４０を含む。オーバーハングリング１１２及びエッジリング１４０を、本明細書においてより詳細に説明する。
［００２５］第１のプラズマ領域１２０は、処理領域１５０内の高密度プラズマの領域である。第２のプラズマ領域１２２は、処理領域１５０内の低密度のプラズマの領域である。第２のプラズマ領域１２２は、第１のプラズマ領域１２０を取り囲み、第１のプラズマ領域１２０よりも低いプラズマ密度を有する。第１及び第２のプラズマ領域１２０、１２２は、酸素系プラズマであってよい。酸素系プラズマは、二酸化ケイ素等のシリコン酸化物を含む処理を実行する時に使用され得る。
［００２６］複数のＲＦ電流線１２４は、基板１２６の表面とチャンバ本体１０２の側壁との間の連結を表す。以前のエッジリングを使用する実施形態におけるＲＦ電流線１２４は、低圧ＩＣＰ基板処理中に、第１又は第２のプラズマ領域１２０、１２２のいずれも通過することはない。しかしながら、本明細書に記載のエッジリングアセンブリ１３８及び他のエッジリングアセンブリ等のエッジリングは、ＲＦ電流線が第１及び第２のプラズマ領域１２０、１２２を通過するように、ＲＦ電流線１２４を基板のエッジ付近で変化させる。ＲＦ電流線１２４は、電流が最小抵抗の経路を通過するように、エッジリングアセンブリ１３８によって方向が変えられる。理論に拘束されるわけではないが、エッジリングアセンブリ１３８は、基板からチャンバ本体１０２の側壁への抵抗が低い経路を妨害すると考えられる。次いで、ＲＦ電流線１２４は、第１及び第２のプラズマ領域１２０、１２２を通って押し上げられる。この効果は、比較的高いバイアス電力を利用する場合に、より顕著になることがある。第１又は第２のプラズマ領域１２０、１２２を通過するＲＦ電流線１２４は、基板１２６のエッジ付近の厚膜化を低減する。
［００２７］図２Ａ～図２Ｂは、図１のプロセスチャンバ１００内で使用されるエッジリングアセンブリ１３８ａ、及び１３８ｂの断面図である。エッジリングアセンブリ１３８ａ、１３８ｂは、図１に示すように、静電チャック１１０の外側エッジの上及び周囲に配置される。エッジリングアセンブリ１３８ａ、１３８ｂは、エッジリング１４０ａ、１４０ｂの２つの異なる実施形態を含む。図２Ａに示すエッジリングアセンブリ１３８ａの第１の実施形態は、本体２５０ａを有する第１のエッジリング１４０ａを含む。第１のエッジリング１４０ａは、本体２５０ａと、本体２５０ａの径方向内側に配置されたカンチレバー２０８と、本体２５０ａの径方向外側に配置された外側本体２０２と、本体２５０ａの上に配置された複数の垂直突出部２０６とを含む。
［００２８］図２Ａの第１のエッジリング１４０ａは、１つの連続した（例えば、モノリシックな）本体である。第１のエッジリング１４０ａは、垂直に延在する本体２５０ａを含む。延在する本体２５０ａは、外側本体２０２から延在する。外側本体２０２は円筒形であり、第１のエッジリング１４０ａの、静電チャック１１０に隣接して配置される部分である。外側本体２０２は、底面２４０を有する。底面２４０は、静電チャック１１０の上面に隣接している。底面２４０は、外側本体２０２の径方向内側に段差２４２を含む。段差２４２は、静電チャック１１０の同様の段差部分に対応し、これと係合する。
［００２９］外側本体２０２は更に、径方向内側のカンチレバー２０８を含む。カンチレバー２０８は、エッジリング１４０ａの最も内側にある部分である。カンチレバー２０８は、静電チャック１１０の基板支持面２３０に隣接して配置される。カンチレバー２０８は、基板支持面２３０に平行な上部カンチレバー面２３２を有する。上部カンチレバー面２３２は、基板支持面２３０と実質的に同一平面上にあってよい。幾つかの実施形態では、上部カンチレバー面２３２は、基板１２６等の基板のエッジの下側を保護するために利用される。基板１２６のエッジは、処理中にカンチレバー２０８の少なくとも一部の上に延在し得る。
［００３０］本体２５０ａは、高さＨ１を有する。延在する本体２５０ａの高さＨ１は、約１０ｍｍから約４０ｍｍ、例えば約１５ｍｍから約３５ｍｍ、例えば約２０ｍｍから約３０ｍｍであってよい。幾つかの実施形態では、延在する本体２５０ａの高さＨ１は、約２５ｍｍである。延在する本体２５０ａは、内面２２２及び外面２１８を有する。幾つかの実施形態では、高さＨ１は、延在する本体２５０ａの内面２２２の高さである。内面２２２は、上部カンチレバー面２３２から垂直突出部２０６の底部まで延在する。
［００３１］内面２２２は、エッジリングアセンブリ１３８ａの中心軸に最も近い延在する本体２５０ａの表面である。外面２１８は、エッジリングアセンブリ１３８ａの中心軸から最も遠い延在する本体２５０ａの表面である。延在する本体２５０ａは更に、上面２２０を含む。上面２２０は、内面２２２と外面２１８とを接続する。上面２２０の上には、垂直突出部２０６が配置されている。垂直突出部２０６は、突出部内面２１６を有する。突出部内面２１６は、延在する本体２５０ａの内面２２２と同一平面にある。延在する本体２５０ａに配置される垂直突出部２０６は、複数あってよい。複数の垂直突出部２０６は、エッジリング１４０ａの上面２２０の周りに均等に配置される。
［００３２］図２Ｂは、第２の実施形態に係るエッジリングアセンブリ１３８ｂを示す図である。第２のエッジリングアセンブリ１３８ｂは、第２のエッジリング１４０ｂと、溝３０６内に配置された図１に示すオーバーハングリング１１２等のオーバーハングリング１１２とを含む。エッジリングアセンブリ１３８ｂは、図１の処理チャンバ１００にも使用可能である。図２Ｂの第２のエッジリング１４０ｂは、１つの連続したエッジリングである。
［００３３］第２のエッジリング１４０ｂは、本体２５０ｂの上面に形成された溝３０６を含む。溝３０６は、オーバーハングリング１１２を受け入れる大きさである。外側本体２０２は、底面２４０を有する。底面２４０は、静電チャック１１０の上面に隣接している。底面２４０は、段差領域２４２を含む。段差領域２４２は、静電チャック１１０の同様の段差部分に対応し、これと係合する。外側本体２０２は更に、カンチレバー２０８を含む。カンチレバー２０８は、エッジリング１４０ｂの最も径方向内側にある部分である。カンチレバー２０８は、静電チャック１１０の基板支持面２３０に隣接して配置される。カンチレバー２０８は、基板支持面２３０と平行な上部カンチレバー面２３２を有する。上部カンチレバー面２３２は、基板支持面２３０と実質的に同一平面にあってよい。幾つかの実施形態では、上部カンチレバー面２３２は、基板１２６等の基板のエッジの下側を保護するために利用される。基板１２６のエッジは、カンチレバー２０８の少なくとも一部の上に延在し得る。
［００３４］第２のエッジリング１４０ｂの外側本体の上部には、垂直突出部２０６が配置されている。垂直突出部２０６は、突出部内面２１６を有する。突出部内面２１６は、カンチレバー２０８の上部カンチレバー面２３２と交差している。上部カンチレバー面２３２には、複数の垂直突出部２０６が配置されていてよい。複数の垂直突出部２０６は、第２のエッジリング１４０ｂの周りに均等に配置される。
［００３５］エッジリング１４０ｂの溝３０６は、エッジリング１４０ｂの中心軸に対して、カンチレバー２０８の径方向外側に配置される。溝３０６は、垂直突出部２０６の径方向外側に配置される。溝３０６は、オーバーハングリング１１２を受け入れる大きさである。溝３０６は、内側側壁２５４と、外側側壁２５２と、底面２５６とを有する。外側及び内側側壁２５２、２５４は垂直側壁であり、底面２５６に対して垂直である一方で、互いに平行である。外側及び内側側壁２５２、２５４は、互いから約２５ｍｍ未満、例えば、互いから約２０ｍｍ未満、例えば、互いから約１５ｍｍ未満の間隔を空けている。幾つかの実施形態では、外側及び内側側壁２５２、２５４は、オーバーハングリング１１２の第１の部分２１０の幅と同じ距離だけ互いから間隔を空けている。外側及び内側側壁２５２、２５４は互いに平行であり、エッジリング１３８ｂの中心軸の周りで同心円を形成している。外側及び内側側壁２５２、２５４は、底面２５６によって接続されている。
［００３６］オーバーハングリング１１２は、第１の部分２１０及び第２の部分２７０を含む。第１の部分２１０は、溝３０６から上向きの方向に延在する。幾つかの実施例では、第１の部分２１０は垂直部分であり、第２のエッジリング１４０ｂの溝３０６から垂直に延在する。第１の部分２１０の高さＨ２は、約２０ｍｍから約４０ｍｍ、例えば約２０ｍｍから約３５ｍｍ、例えば約２５ｍｍから約３０ｍｍである。第２の部分２７０は、エッジリング１３８ｂの中心軸に向かって径方向内側に延在する。第２の部分２７０は、第１の部分２１０に対して角度をなして配置される。図２Ｂに示す実施形態では、第２の部分２７０は水平部分であり、オーバーハングリング１１２の第１の部分２１０に対して垂直である。第２の部分２７０は、第１の部分２１０の遠位端部に配置される。
［００３７］第２の部分は、第１の部分２１０の上に配置され、約２ｍｍから約８ｍｍ、例えば約３ｍｍから約７ｍｍ、例えば約４ｍｍから約６ｍｍ、例えば約４．５ｍｍから約５．５ｍｍの厚さを有する。
［００３８］第２の部分は、溝３０６の底部からの高さＨ２に配置され得る。第２の部分は更に、垂直突出部２０６の上からの高さＨ３にあると定義され得る。高さＨ３は、約１０ｍｍから約３０ｍｍ、例えば約１５ｍｍから約２５ｍｍ、例えば約１７．５ｍｍから約２２．５ｍｍ等である。幾つかの実施形態では、高さＨ３は、約１８ｍｍから約２０ｍｍである。
［００３９］第１の部分２１０が垂直部分でない、又は第２の部分２７０が水平部分でないいずれかの実施形態が可能であると考えられる。第１の部分２１０が垂直部分でない、又は第２の部分２７０が水平部分でない実施形態では、第１及び第２の部分２１０、２７０の間の角度は変化し得る。
［００４０］オーバーハングリング１１２の第１の部分２１０及び第２の部分２７０は、互いに連続的である。幾つかの実施形態では、第１の部分２１０及び第２の部分２７０は全体的に石英の連続片で形成される。
［００４１］内側オーバーハング面２１４は、第２の（例えば、水平）部分２７０の径方向内側のエッジである。内側オーバーハング面２１４は、オーバーハングリング１１２の第２の部分２７０が垂直突出部２０６の上に少なくとも部分的に延在するように、突出部内面２１６の上方に配置される。幾つかの実施形態では、内側オーバーハング面２１４は、突出部内面２１６と同様の、例えば±１０ミリメートル以内の径方向位置を有し得る。幾つかの実施形態では、内側オーバーハング面２１４は、垂直突出部２０６の一部の上にのみ延在し、内側オーバーハング面２１４は、突出部内面２１６の径方向外側に配置される。内側オーバーハング面２１４は、内側オーバーハング面２１４が基板１２６等の基板の上に延在せず、エッジリング１３８ｂの中央開口部内への基板の配置が可能になるように、エッジリング１４０ｂの内半径より小さい内半径を有する。
［００４２］本明細書に記載の実施形態では、エッジリング１４０ａ、１４０ｂ及びオーバーハングリング１１２は両方とも全体的に、酸化ケイ素（例えば、ＳｉＯ２）等の石英材料である。エッジリング１４０ａ、１４０ｂ及びオーバーハングリング１１２の各々は、完全に石英でできていてよい。幾つかの実施形態では、エッジリング１４０ａ、１４０ｂ及びオーバーハングリング１１２の一部のみが石英材料であり、他の材料も利用され得る。
［００４３］エッジリングアセンブリ１３８ａ、１３８ｂの第１及び第２の実施形態は、本明細書に明示していない幾つかの構成要素を共有し得る。例えば、エッジリングアセンブリ１３８ａ、１３８ｂの第１及び第２の実施形態は、同様の外側本体２０２、垂直突出部２０６、カンチレバー２０８、底面２４０、及び段差領域２４２を含む。
［００４４］図３Ａは、図２Ｂのエッジリング１４０ｂの概略平面図である。図３Ｂは、図２Ｂのエッジリング１４０ｂの概略断面図である。エッジリング１４０ｂは、中央開口部３０２、外側本体２０２、複数の垂直突出部２０６、溝３０６、上部カンチレバー面２３２、中間面３１６、及び外側レッジ面３０８を含む。
［００４５］開口部３０２は円形であり、エッジリング１４０ｂの中心を通って形成される。幾つかの実施形態では、開口部３０２の直径は、約２９５ｍｍから約３００ｍｍ、例えば約２９６ｍｍから約２９８ｍｍ、例えば約２９７ｍｍから約２９８ｍｍである。開口部３０２の直径は処理される基板の直径よりわずかに小さいため、カンチレバー２０８が基板の少し下方に配置されて、基板の裏側を保護する。
［００４６］上部カンチレバー面２３２は、上部カンチレバー面２３２がエッジリング１４０ｂの内側カンチレバー面３１０と中間面３１６との間の面となるように、開口部３０２から径方向外側に配置される。上部カンチレバー面２３２の外側エッジは、約３１５ｍｍから約３３５ｍｍ、例えば約３２０ｍｍから約３３０ｍｍ、例えば約３２２ｍｍから約３２８ｍｍの直径を有する。上部カンチレバー面２３２は、水平面であり、平面的である。
［００４７］複数の垂直突出部２０６は、上部カンチレバー面２３２の上に形成される。幾つかの実施形態では、複数の垂直突出部２０６は、上部カンチレバー面２３２の外側部分に配置される。内側突出部内面は、約３００ｍｍから約３１５ｍｍ、例えば約３００ｍｍから約３１０ｍｍ、例えば約３０２ｍｍから約３１０ｍｍ、例えば約３０２ｍｍから約３０８ｍｍの内径を有する。複数の垂直突出部２０６は、突出部外面５０２を有する。突出部外面は、約３１５ｍｍから約３３５ｍｍ、例えば約３２０ｍｍから約３３０ｍｍの直径を有する。複数の垂直突出部２０６は、６個の突出部を含む。幾つかの実施形態では、垂直突出部２０６の数は、３個の突出部から１２個の突出部、例えば３個の突出部から１０個の突出部、例えば４個の突出部から９個の突出部、例えば４個の突出部から８個の突出部であってよい。垂直突出部は、中心軸１を中心として等間隔に配置され、上部カンチレバー面２３２の周りに互いに等距離に配置される。複数の垂直突出部２０６は、約５ｍｍから約２５ｍｍ、例えば約５ｍｍから約２０ｍｍ、例えば約１０ｍｍから約１５ｍｍの幅Ｗを有し得る。幅Ｗは、中心軸１に面する垂直突出部２０６の面全体の距離であり、垂直突出部２０６は、処理中の基板の固定及びアライメントを容易にする。
［００４８］中間面３１６は、上部カンチレバー面２３２と溝３０６との間の面である。中間面３１６は、中心軸１からの径方向距離が増加するにつれて中間面３１６が下に向かって傾斜するような、角度のある面である。
［００４９］溝３０６は、中間面３１６と外側本体２０２との間に配置される。溝３０６は、２つの側壁２５２、２５４を有する。内側側壁２５４は、中間面３１６に隣接して接続される。外側側壁２５２は、外側本体２０２に隣接して接続される。溝３０６の内側側壁２５４は、約３２５ｍｍから約３５０ｍｍ、例えば約３３０ｍｍから約３５０ｍｍ、例えば約３３５ｍｍから約３４５ｍｍの直径を有する。溝３０６の外側側壁２５２は、約３４０ｍｍから約３６０ｍｍ、例えば約３４５ｍｍから約３５５ｍｍの直径を有する。溝３０６は、エッジリング１４０ｂの周囲全体に形成される。
［００５０］幾つかの実施形態では、溝３０６は不連続な溝であってよい。この実施形態では、オーバーハングリング１１２は、不連続な溝にはまる第１の部分２１０を有する。代替的に、締結具、音波溶接、又は接着剤を用いてオーバーハングリング１１２及びエッジリング１４０ｂを取り付けるように、オーバーハングリング１１２及びエッジリング１４０ｂを適合させることができる。エッジリング１４０ｂ及びオーバーハングリング１１２は、１つの連続的な構成要素又は部品であることも可能である。この実施形態は、オーバーハングリング１１２及びエッジリング１４０ｂを形成するために、三次元印刷又は成形を利用し得る。
［００５１］外側本体２０２は、外側レッジ面３０８を有する。外側レッジ面３０８は、エッジリング１４０ｂの最も外側の面である。外側レッジ面３０８は垂直面であってよく、外側本体２０２の一部であってよい。エッジリング１４０ｂの外側レッジ面３０８は、約３７５ｍｍから約４２５ｍｍ、例えば約３８０ｍｍから約４１５ｍｍ、例えば約３８５ｍｍから約４０５ｍｍ、例えば約３９０ｍｍから約４００ｍｍの直径を有する。
［００５２］図３Ｂは、エッジリング１４０ｂの断面側面図である。エッジリング１４０ｂは、開口部３０２、外側本体２０２、複数の垂直突出部２０６、溝３０６、内側カンチレバー面３１０、及び外側レッジ面３０８を含む。図３Ｂの断面図は、図３Ａに示す点線に沿って切り取ったものである。
［００５３］エッジリング１４０ｂは、エッジリング１４０ｂが図１のプロセスチャンバ１００内に位置決めされたときに中心軸１と同軸である中心軸を含む。中心軸１は開口部３０２を通過する。
［００５４］図４は、図３Ａ～図３Ｂのエッジリング１４０ｂと共に利用されるオーバーハングリング１１２の断面側面図である。オーバーハングリング１１２は、第１の部分２１０及び第２の部分２７０を含む。オーバーハングリングは、エッジリング１４０ｂの溝３０６に挿入される。また、オーバーハングリング１１２は、中心軸１に沿って中心に合わせて配置される。幾つかの実施形態では、中心軸は、エッジリング１４０ｂの中心軸１又はオーバーハングリング１１２の中心軸１である。オーバーハングリング１１２には開口部３０２が形成されており、中心軸１が開口部３０２を通過するようになっている。
［００５５］第１の部分２１０は、内面４０８及び外面４１２を含む。内面４０８及び外面４１２は、底面４１０によって一端が接続される。内面４０８及び外面４１２は両方とも、第１の部分２１０の内面４０８及び外面４１２が上向きに延在するように、垂直面である。内面４０８と外面４１２は、互いに平行である。内面４０８及び外面４１２は、底面４１０から同様に上向きの方向に延在する。
［００５６］内面４０８は、約３２５ｍｍから約３５０ｍｍ、例えば約３３０ｍｍから約３５０ｍｍ、例えば約３３５ｍｍから約３４５ｍｍの直径を有する。外面４１２は、約３３５ｍｍから約３６５ｍｍ、例えば約３４０ｍｍから約３６０ｍｍ、例えば約３４５ｍｍから約３５５ｍｍの直径を有する。
［００５７］第２の部分２７０は、下面４０６、上面４０４、内側オーバーハング面２１４、及び外面４１２を含む。第２の部分２７０の下面４０６は、第１の部分２１０の内面４０８と交差し、接続される。外面４１２は、第１の部分２１０から第２の部分２７０まで延在し、第２の部分２７０の外面４１２を形成する。上面４０４は、外面４１２と交差し、外面４１２に接続される。上面は、オーバーハングリング１１２の上面である。内側オーバーハング面２１４は、オーバーハングリング１１２の最も内側の面である。内側オーバーハング面２１４は、オーバーハングリング１１２の第２の部分２７０の下面４０６と上面４０４と交差し、接続される。
［００５８］内側オーバーハング面２１４は、第１の部分２１０の内面４０８及び外面４１２に平行である。内側オーバーハング面２１４は、約３００ｍｍから約３１５ｍｍ、例えば約３００ｍｍから約３１０ｍｍ、例えば約３０２ｍｍから約３１０ｍｍ、例えば約３０２ｍｍから約３０８ｍｍ、例えば約３０３ｍｍから約３０６ｍｍの直径を有する。内側オーバーハング面２１４は、３００ｍｍの直径を有する基板が内側オーバーハング面２１４の間の開口部３０２を通過できるような大きさであってよい。
［００５９］オーバーハングリング１１２の第２の部分２７０の上面４０４及びオーバーハングリング１１２の第２の部分２７０の下面４０６は、平行である。上面４０４と第２の部分２７０との間の垂直は、約２．５ｍｍから約７．５ｍｍ、例えば約３ｍｍから約７ｍｍ、例えば約３．５ｍｍから約６．５ｍｍ、例えば約４ｍｍから約６ｍｍである。垂直は、第２の部分２７０の厚さを表す。内側オーバーハング面２１４は、約２．５ｍｍから約７．５ｍｍ、例えば約３ｍｍから約７ｍｍ、例えば約３．５ｍｍから約６．５ｍｍ、例えば約４ｍｍから約６ｍｍの長さを有する。
［００６０］オーバーハングリング１１２の第２の部分２７０の上面４０４及び下面４０６は、内側オーバーハング面２１４及び外面４１２に対して垂直であってよい。オーバーハングリング１１２の第２の部分２７０の上面４０４及び下面４０６は、オーバーハングリング１１２の第１の部分２１０から径方向内側に延在する。オーバーハングリング１１２の第２の部分２７０の下面４０６は、オーバーハングリング１１２の第２の部分２７０の上面４０４より小さいため、下面４０６の表面積は上面４０４の表面積より小さくなる。
［００６１］オーバーハングリング１１２の第２の部分２７０の下面４０６とオーバーハングリング１１２の第１の部分２１０の内面４０８は、第１の角部４１２で交差する。第１の角部４１２は、オーバーハングリング１１２の内側角部であり、約８０度から約１００度、例えば約８５度から約９５度、例えば約９０度の角度を有する。第１の角部４１２は、丸い角部又は斜角の角部である。第１の角部４１２の曲線は、約１．５ｍｍから約４ｍｍ、例えば約２ｍｍから約３．５ｍｍ、例えば約２ｍｍから約３ｍｍの曲率半径を有し得る。
［００６２］オーバーハングリング１１２の第２の部分２７０の上面４０４とオーバーハングリングの外面４１２は、第２の角部４１４で交差する。第２の角部４１４は、オーバーハングリング１１２の外側角部であり、約２６０度から約２８０度、例えば約２６５度から約２７５度、例えば約２７０度の外側角度を有する。第２の角部４１４は、丸い角部又は斜角の角部である。第２の角部４１４の曲線は、約０．５ｍｍから約２ｍｍ、例えば約１ｍｍから約１．５ｍｍの曲率半径を有する。
［００６３］底面４１０と外面４１２及び内面４０８との交点により、底部角部４１６が形成される。底部角部４１６は、約０．５ｍｍから約２ｍｍ、例えば約１ｍｍから約１．５ｍｍの曲率半径を有する。底部角部は、約２６０度から約２８０度、例えば約２６５度から約２７５度、例えば約２７０度の外側角度を有する。
［００６４］図５Ａ～図５Ｂは、図３Ａ～図３Ｂのエッジリング１４０ｂの部分断面図である。図５Ａは、図３Ｂの断面側面図の片側を示す詳細図である。図５Ｂは、図５Ａに示す突出部内面２１６を示す詳細図である。
［００６５］図５Ａに示すエッジリング１４０ｂの部分は、内側カンチレバー面３１０、カンチレバー２０８、垂直突出部２０６、中間面３１６、溝３０６、外側本体２０２、外側レッジ面３０８、底面２４０、及び段差領域２４２を含む。エッジリング１４０ｂは、単一部品であり、静電チャック１１０及び基板１２６の周囲に配置される。
［００６６］カンチレバー２０８は、エッジリング１４０ｂの内側カンチレバー面３１０に隣接して配置される。内側カンチレバー面３１０は、エッジリング１４０ｂの最も内側の部分である。上部カンチレバー面２３２は、カンチレバー２０８の上面である。内側カンチレバー面３１０は、カンチレバー２０８の内面である。
［００６７］カンチレバー２０８の上部突出面５３０は、垂直突出部２０６の突出部内面２１６と交差する。突出部内面２１６は、上部カンチレバー面２３２から上部突出面５３０まで延在する。突出部内面２１６は、角度を有する面であり、上部カンチレバー面２３２に対して９０度より大きい角度である。上部突出面５３０は、水平面である。上部突出面５３０は、突出部内面２１６から突出部外面５０２まで延在する。突出部外面５０２は、垂直面である。突出部外面は、上部突出面５３０から中間面３１６まで延在する。突出部外面５０２は、一端が上部突出面５３０に接し、他端が中間面３１６に接する。
［００６８］中間面３１６は、突出部外面５０２から溝３０６まで延在する。より具体的には、中間面３１６は、突出部外面５０２の下端から溝３０６の内側側壁２５４の上端まで延在する。中間面３１６は、中心軸１からの径方向距離が増加するにつれて中間面３１６が下向きに傾斜するような角度を有する面である。中間面３１６は、上部カンチレバー面２３２に対して約５度から約１５度の角度、例えば約７．５度から約１２．５度の角度、例えば約９度から約１１度の角度を有し得る。
［００６９］溝３０６は、中間面３１６と外側本体２０２との間に配置される。溝３０６は、２つの側壁２５２、２５４を有する。内側側壁２５４は、中間面３１６に隣接し、接続される。外側側壁２５２は、外側本体２０２に隣接し、接続される。内側側壁２５４及び外側側壁２５２は、垂直側壁である。内側側壁２５４と外側側壁２５２は、溝３０６の底面２５６によって接続される。溝３０６の底面２５６は、水平面である。溝３０６の底面２５６は、内側底面５２２より約１ｍｍから約５ｍｍ下方、例えば内側底面５２２より１．５ｍｍから約４ｍｍ下方、例えば内側底面５２２より約２ｍｍから約３ｍｍ下方、又は内側底面５２２より約２．２５ｍｍから２．７５ｍｍ下方にある。
［００７０］内側側壁２５４は、溝３０６内で外側側壁２５２より大きい。外側側壁２５２は、中間面３１６及び外側本体２０２の傾斜のために、内側側壁２５４よりも小さい。溝の底面２５６は、オーバーハングリング１１２の底面４１０を受け入れる大きさである。
［００７１］外側本体２０２は、内側主面５０８、外側湾曲部５１０、及び外側レッジ面３０８を含む。内側主面５０８は中間面３１６と同一平面にあるため、外側本体２０２は上部カンチレバー面２３２に対して約５度から約１５度の角度、例えば約７．５度から約１２．５度の角度、例えば約９度から約１１度の角度の面を有する。
［００７２］外側本体２０２の外側レッジ面３０８は、エッジリング１４０ｂの最も外側の面である。外側本体２０２の外側レッジ面３０８は、外側湾曲部５１０によって内側主面５０８に接続される。外側湾曲部５１０は、内側主面５０８の外側エッジと外側レッジ面３０８の上部エッジとを接続させる。外側湾曲部は、約３ｍｍから約１０ｍｍ、例えば約４ｍｍから約９ｍｍ、例えば約５ｍｍから約８ｍｍ、例えば約６ｍｍから約７ｍｍの曲率半径を有する。外側本体２０２の外側レッジ面３０８は、静電チャック１１０（図２Ａ～図２Ｂに示す）の外側エッジを保護するように下向きに延在する。
［００７３］外側本体２０２の外側レッジ面３０８は、レッジ底面５１４に接続される。レッジ底面５１４は、水平面である。レッジ底面５１４は、外側レッジ面３０８を内側レッジ面５１６に接続させる。レッジ底面５１４は、外側レッジ面３０８と内側レッジ面５１６とに湾曲した角部で接続される。外側レッジ面３０８とレッジ底面５１４との間、及び内側レッジ面５１６とレッジ底面５１４との間の湾曲した角部は、約０．５ｍｍから約２．５ｍｍ、例えば約０．７５ｍｍから約２ｍｍ、例えば約１ｍｍから約１．５ｍｍの曲率半径を有する。
［００７４］内側レッジ面５１６は、垂直面であり、外側レッジ面３０８と平行である。内側レッジ面５１６は、静電チャックの外面を取り囲む大きさである。内側レッジ面５１６は、エッジリング１４０ｂの底面２４０の一部である。内側レッジ面５１６は、第１の端部がレッジ底面５１４に接続され、第２の端部が一次底面５１８に接続される。
［００７５］一次底面５１８は、水平面である。一次底面５１８は、平面であり、内側レッジ面５１６から下部段差面５２０まで延在する。下部段差面５２０は、段差領域２４２の一部である垂直面である。下部段差面５２０は、内側レッジ面５１６及び一次底面５１８の径方向内側にある。また、下部段差面５２０は、溝３０６の径方向内側にある。下部段差面５２０は、一次底面５１８と内側底面５２２とを接続させる。
［００７６］内側底面５２２は、下部段差面５２０を内側カンチレバー面３１０に接続させる水平面である。内側底面５２２は、垂直突出部２０６及びカンチレバー２０８の下方にある。内側底面５２２は、平面である。内側底面５２２は、段差領域２４２の一部である。
［００７７］図５Ｂは、突出部内面２１６を示す詳細図である。突出部内面２１６は、第１の内側突出面５２８及び第２の内側突出面５３２を含む。突出部内面２１６は、湾曲した内面である。突出部内面２１６の曲率半径は、約１５０ｍｍから約１６５ｍｍ、例えば約１５０ｍｍから約１６０ｍｍ、例えば約１５２ｍｍから約１５８ｍｍ、例えば約１５４ｍｍから約１５６ｍｍである。第１の内側突出面５２８はカンチレバー２０８の上部カンチレバー面２３２から延在する垂直面である。第１の内側突出面５２８は、第１の突出角部５２６で上部カンチレバー面２３２に接続される。第１の突出角部５２６は湾曲した角部であり、約１ｍｍから約５ｍｍ、例えば約２ｍｍから約４ｍｍの曲率半径を有し得る。第１の内側突出面５２８は、約１ｍｍから約５ｍｍ、例えば約２ｍｍから約４ｍｍ、例えば約２．５ｍｍから約３．５ｍｍの高さＨ３を有する。
［００７８］第２の内側突出面５３２は、第１の内側突出面５２８に隣接して配置され、第２の突出角部５２４で第１の内側突出面５２８に接続される。第２の内側突出面５３２は、中心軸からの距離が増加するにつれ正に傾斜した面である。第２の内側突出面５３２は、約５度から約２０度、例えば約７度から約１５度、例えば約９度から約１２度の角度θを有するように、垂線から角度θだけオフセットしている。
［００７９］第２の内側突出面５３２は、高さＨ４を有する。第２の内側突出面５３２の高さＨ４は、約１ｍｍから約４ｍｍ、例えば約１．５ｍｍから約３ｍｍ、例えば約２ｍｍから約２．５ｍｍである。第２の内側突出面５３２は、第３の突出角部５２０で上部突出面５３０に接続される。第３の突出角部５２０は湾曲した角部であり、約０．１ｍｍから約０．５ｍｍ、例えば約０．２ｍｍから約０．４ｍｍ、例えば０．２５ｍｍから約０．３５ｍｍの曲率半径を有する。
［００８０］図６は、ＳｉＯ２酸化プロセス等のＳｉＯ２処理中に２つの異なるエッジリングを使用した後の、基板上の膜厚を示すグラフである。第１のエッジリングは、標準的なエッジリングであり、基板のエッジ付近の厚さ均一性が悪い（実線で示す）。第２のエッジリングは、本明細書に記載のエッジリング１４０ｂ等のオーバーハング特徴を利用するエッジリングであり、基板のエッジ付近の厚さ均一性が改善されている。
［００８１］図６は、基板のエッジ付近の大幅に改善された層厚を示す図である。改善された層厚は、少なくとも部分的に、基板とプロセスチャンバの側壁との間の、図１のＲＦ電流線１２４等の直接ＲＦ電流伝送路の変化によって引き起こされる。高いバイアス対ソース電力比を有する従来の基板処理プロセスでは、プラズマ密度及び基板へのプラズマ電流が影響を受ける。プラズマ電流及びプラズマ密度への影響により、基板のエッジに向かって膜が厚くなる。基板のエッジに向かって膜が厚くなる原因は、ソース電力コイルで制御されたプラズマを通さず、基板と接地された側壁との間の直接ＲＦ伝送である。
［００８２］図６に示すように、オーバーハングリングを有するエッジリングを利用することで、より高い均一性が生じ、ソース電力コイルによって形成されたより高密度のプラズマを通過するように直接ＲＦ伝送路が変化することがわかっている。ＲＦ電流線１２４は、第１のプラズマ領域及び第２のプラズマ領域等のプラズマを通過するように変化する。
［００８３］オーバーハングリングは、従来のエッジリングを使用する場合に達成されるよりも高いプラズマ密度を有する領域を通過するようにＲＦ電流線１２４の経路を変化させる。オーバーハングリング１１２の第２の部分２１０により、ＲＦ電流線１２４がより高いプラズマ密度の領域を通過するように内側に押され、エッジ付近の基板へのイオン電流は大きく変化しない。これは、オーバーハングリング１１２の第１の部分２１０が基板のエッジのすぐ隣に配置されていないためである。
［００８４］エッジリング１４０ａ、１４０ｂ及びオーバーハングリング１１２は両方とも石英材料であると本明細書に記載したが、他の材料もエッジリング１４０及び／又はオーバーハングリング１１２内で使用され得ると考えられる。エッジリング１４０ａ、１４０ｂ及びオーバーハングリング１１２の一部となり得る他の材料は、炭化ケイ素、アルミナ、又はイットリアを含む。幾つかの実施形態では、他のセラミック材料が利用される。幾つかの実施形態では、石英材料は、その中に埋め込まれた追加の材料を含み得る。
［００８５］エッジリング１４０ａ、１４０ｂ及びオーバーハングリング１１２の幾つかの角部は湾曲した角部であると上述したが、エッジリング１４０ａ、１４０ｂ及びオーバーハングリング１１２のすべての角部が湾曲した角部であってよいと考えられる。上記に特に記載しない限り、エッジリング１４０ａ、１４０ｂ及びオーバーハングリング１１２の角部は全て、それぞれが、約１ｍｍ未満、例えば約０．７５ｍｍ未満、例えば約０．５ｍｍ未満の曲率半径を有する湾曲した角部であり得る。代替の実施形態では、エッジリング１４０ａ、１４０ｂ及びオーバーハングリング１１２の角部は全て、鋭い角部であってよい。
［００８６］幾つかの実施形態では、図２Ａのエッジリング１４０ａが利用される。この実施形態では、基板処理用の装置は、エッジリングを含む。エッジリングは、底面及び上面を含む。上面は更に、カンチレバーと、延在する本体と、外側本体とを含む。カンチレバーは、延在する本体の径方向内側に配置され、延在する本体は、外側本体の径方向内側に配置される。延在する本体は、内面、外面、及び上面を含む。上面は、その上に配置された垂直突出部を含み、延在する本体は、約１０ｍｍから約４０ｍｍの高さを有する。
［００８７］本明細書の実施形態は概して、３００ｍｍ基板を処理することに関して寸法を説明したが、他の寸法の基板も処理され得ると考えられる。そのような実施例では、本明細書に記載のエッジリングの寸法は、それに応じた拡大縮小され得る。
［００８８］前述の内容は本開示の実施形態を対象としているが、以下の特許請求の範囲によって決定されるその基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他のさらなる実施形態を考案することが可能である。

Claims (20)

  1. 基板処理のための装置であって、
    エッジリングであって、
    底面と、
    上面と、
    前記上面に配置された溝と
    を含むエッジリングと、
    前記溝に配置されたオーバーハングリングであって、更に、
    前記溝から延在する第１の部分と、
    前記第１の部分に接続され、径方向内側に延在する第２の部分と
    を含むオーバーハングリングと
    を備える装置。
  2. 前記エッジリングは石英材料を含む、請求項１に記載の装置。
  3. 前記オーバーハングリングは石英材料を含む、請求項１に記載の装置。
  4. 前記エッジリングは更に、前記上面に配置された複数のタブを含む、請求項１に記載の装置。
  5. 前記複数のタブは３から１０個のタブを含む、請求項４に記載の装置。
  6. 前記複数のタブは、溝の径方向内側に配置される、請求項４に記載の装置。
  7. 前記オーバーハングリングの第２の部分は、前記複数のタブの外面の径方向内側に延在する、請求項４に記載の装置。
  8. 前記エッジリングは更に、外側レッジを含み、前記外側レッジは、前記エッジリングの底面から延在する、請求項１に記載の装置。
  9. 前記オーバーハングリングの第２の部分は、前記オーバーハングリングの第１の部分に対して垂直である、請求項１に記載の装置。
  10. 前記オーバーハングリングは、前記エッジリングの内半径より小さい内半径を有する、請求項１に記載の装置。
  11. 前記エッジリングの溝は、前記オーバーハングリングの第１の部分を受け入れる大きさの側壁を有する、請求項１に記載の装置。
  12. 基板処理のための装置であって、
    エッジリングであって、
    底面と、
    上面と、
    中央開口部と、
    前記上面に配置された溝と
    を含むエッジリングと、
    前記溝に配置されたオーバーハングリングであって、更に、
    前記溝から上向きに延在する第１の部分と、
    前記オーバーハングリングの中心軸に向かって径方向内側に延在する第２の部分と
    を含むオーバーハングリングと
    を備える装置。
  13. 前記オーバーハングリングは、前記エッジリングの内半径より小さい内半径を有する、請求項１２に記載の装置。
  14. 前記底面は更に、
    内側底面と、
    前記内側底面の外側エッジに接続された下部段差面と、
    前記下部段差面の内側底面とは反対側の端部に接続された一次底面と、
    前記一次底面の外側エッジに接続された内側レッジ面と
    を含む、請求項１２に記載の装置。
  15. 溝の底面は、前記内側底面から垂直方向約１ｍｍから約５ｍｍに配置される、請求項１４に記載の装置。
  16. 第２の部分は、前記溝の底面から約１０ｍｍから約３０ｍｍである、請求項１４に記載の装置。
  17. 前記溝の幅は約１５ｍｍ未満である、請求項１２に記載の装置。
  18. 基板処理のための装置であって、
    エッジリングであって、更に、
    支持面と、
    上面と、
    前記上面に配置された溝と、
    前記上面に配置された複数のタブと
    を含むエッジリングと、
    前記溝に配置されたオーバーハングリングであって、更に、
    前記溝から延在する第１の部分と、
    前記第１の部分に接続され、径方向内側に延在する第２の部分と
    を含むオーバーハングリングと
    を備える装置。
  19. 前記エッジリング及び前記オーバーハングリングは、石英材料を含む、請求項１８に記載の装置。
  20. 前記溝は、前記オーバーハングリングの第１の部分とほぼ同じ幅である、請求項１８に記載の装置。
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