JP6888007B2 - ウェハエッジリングの持ち上げに関する解決 - Google Patents

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Description

背景
(分野)
本開示の実施例は、一般に、基板(例えば、半導体基板など)を処理するための装置に関する。より詳細には、処理キット及びその使用方法が開示される。
(関連技術の説明)
基板(例えば、半導体基板及びディスプレイパネルなど)の処理では、基板は処理チャンバ内のサポート上に配置され、適切な処理条件が処理チャンバ内で維持され、基板の表面に堆積、エッチング、層形成する方法、又は他の方法で処理される。エッチング処理の間、エッチング処理を駆動するプラズマは、基板表面に亘って均一に分布しないことがある。不均一性は、特に基板表面のエッジ部で明らかである。この不均一性は、処理結果不良の一因になる。したがって、いくつかの処理チャンバでは、プラズマの均一性を高め、処理の歩留まりを改善するために、処理キットリングとも呼ばれるエッジリングが使用される。
しかし、従来のエッジリングは時間の経過と共に腐食する。エッジリングが腐食すると、基板表面に亘ってのプラズマの均一性が低下し、それによって基板処理に悪影響が出る。プラズマの均一性と処理された基板の品質との間には直接的な相関があるので、従来の処理チャンバでは、プラズマの均一性を維持するためにエッジリングの頻繁な交換が必要になる。しかし、エッジリングを頻繁に交換すると、予防的メンテナンスのために望ましくないダウンタイムが発生し、消耗コンポーネント(例えば、エッジリングなど)のコストが上昇する。
したがって、プラズマの均一性を改善する方法及び装置が当該技術分野において必要とされている。
概要
一実施例では、基板を処理する装置は、基板サポートと、基板サポート上に配置された静電チャックと、静電チャックを取り囲む処理キットとを含む。静電チャックは、第1の部分と、第2の部分と、第3の部分とを含む。処理キットは、静電チャックの第3の部分の表面上に配置されたサポートリングと、静電チャックの第2の部分の表面上に配置されたサポートリングに対して独立に移動可能なエッジリングと、サポートリング上に配置されたカバーリングとを備え、カバーリングはサポートリングに接触する第1の表面を有する。
別の実施例では、基板サポートアセンブリは、第1の表面を有する第1の部分と、第2の表面を有する第2の部分と、第3の表面を有する第3の部分とを含む静電チャックと、処理キットとを含む。処理キットは、静電チャックの第3の部分の第3の表面上に配置され、静電チャックの第2の部分を取り囲むサポートリングと、静電チャックの第2の部分の第2の表面上に配置されたエッジリングと、サポートリング上に配置されエッジリングを取り囲むカバーリングとを含む。基板サポートアセンブリは、エッジリングを上昇させるように配置された1つ以上のプッシュピンと、1つ以上のプッシュピンに結合された1つ以上のアクチュエータとを更に含み、1つ以上のアクチュエータは1つ以上のプッシュピンの高さを制御するように動作可能である。
別の実施例では、方法は、処理チャンバ内の第1の位置にエッジリングを維持している間に第1の基板数を処理するステップと、エッジリングを第1の位置から第2の位置へ上昇させるステップと、前記第1の基板数の全てが前記処理チャンバから除去された後に、前記ロボットによって前記処理チャンバから前記エッジリングを除去するステップとを含む。第1の基板数の第1の基板を処理する間、第1の基板は静電チャックの第1の部分の第1の表面上に配置され、エッジリングは静電チャックの第2の部分の第2の表面上に配置され、サポートリング上に配置されたカバーリングによって取り囲まれ、サポートリングは静電チャックの第3の部分の第3の表面上に配置される。
本開示の上記列挙した構成を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約した本開示のより詳細な説明は、本開示の態様を参照することによって得られ、そのいくつかは添付図面に示される。しかし、添付図面は、本開示の一般的な態様のみを示しており、したがって、本開示が他の同等に有効な態様を認めることができるので、範囲の限定であるとみなされるべきではないことに留意すべきである。
本開示の一実施例による処理チャンバの概略断面側面図である。 本開示の一実施例による図1の処理チャンバの基板サポートアセンブリの拡大概略側面断面図である。 本開示の別の実施例による基板サポートアセンブリの拡大概略断面部分側面図である。 本開示の別の実施例による基板サポートアセンブリの拡大概略断面部分側面図である。 本明細書に記載の実施例による方法のフローチャートである。 本開示の実施例による図5の方法の様々な段階での基板表面を概略的に示す。 本開示の別の実施例による基板サポートアセンブリの概略断面部分側面図である。 本開示の実施例による図7の基板サポートアセンブリの概略断面部分側面図である。 本開示の一実施例による図7の基板サポートアセンブリの概略上面図である。 本開示の一実施例によるエッジリングの概略上面図である。 本開示の一実施例による図10Aのエッジリングの一部の概略側面図である。 本開示の一実施例によるサポートリングの概略上面図である。 本開示の一実施例による図11Aのサポートリングの一部の拡大概略上面図である。 本開示の別の実施例による基板サポートアセンブリの概略断面部分側面図である。
理解を容易にするために、可能な限り、同一の参照番号を使用し、図に共通する同一の要素を指定する。更に、一実施例の要素は、本明細書に記載されている他の実施例での利用に有益に組み込むことができる。
発明の詳細な説明
高さ調節可能なエッジリングを含む装置及びその使用方法が本明細書に記載されている。一実施例では、基板サポートアセンブリは高さ調節可能なエッジリングを含み、基板サポートアセンブリは処理チャンバ内に配置される。基板サポートアセンブリは、静電チャックと、静電チャックの一部に配置されたエッジリングと、1つ以上のプッシュピンを介してエッジリングの高さを調節する1つ以上のアクチュエータとを含む。高さ調節可能なエッジリングを使用して、経時的なエッジリングの腐食を補償することができる。更に、処理チャンバを排気及び開放することなくスリットバルブ開口部を介して、高さ調節可能なエッジリングを処理チャンバから取り外すことができる。高さ調節可能なエッジリングを1つ以上のアクチュエータによって傾斜させて、基板エッジにおける方位的な均一性を改善することができる。
図1は、本開示の一実施例による処理チャンバ100の概略断面図である。処理チャンバ100は、チャンバ本体101と、その上に配置された蓋103とを含み、それらは一緒になって内部容積を画定する。チャンバ本体101は、一般的には電気的接地107に結合される。基板サポートアセンブリ111は、内部容積内に配置され、処理中に基板109をその上に支持する。処理チャンバ100も、処理チャンバ100内にプラズマを生成するための誘導結合型プラズマ装置102と、処理チャンバ100の実施例を制御するように構成されたコントローラ155とを含む。
基板サポートアセンブリ111は1つ以上の電極153を含み、電極153は整合ネットワーク120を介してバイアス電源119に結合され、処理中の基板109にバイアスをかけることが容易になる。バイアス電源119は、例えば、約13.56MHzの周波数で、約1000Wまで(但し、約1000Wに限定されない)のRFエネルギ供給源とすることができるが、他の周波数及び電力が特定の用途に望ましいように、例示的に提供されてもよい。バイアス電源119は、連続電力又はパルス電力のいずれか又は両方を生成することができてもよい。いくつかの実施例では、バイアス電源119は、DC電源又はパルスDC電源であってもよい。いくつかの実施例では、バイアス電源119は、複数の周波数を提供することができる。1つ以上の電極153は、チャッキング電源160に結合され、処理中に基板109のチャッキングを容易にすることができる。基板サポートアセンブリ111は、基板109を取り囲む処理キット(図示せず)を含むことができる。処理キットの様々な実施形態を以下に記載する。
誘導結合型プラズマ装置102は、蓋103の上方に配置され、RF電力を処理チャンバ100に誘導結合させて処理チャンバ100内にプラズマを生成するように構成される。誘導結合型プラズマ装置102は、蓋103の上方に配置された第1及び第2のコイル110、112を含む。相対位置、各コイル110、112の直径の比、及び/又は各コイル110、112の巻数はそれぞれ所望に応じて調整され、形成されるプラズマのプロファイル又は密度を制御することができる。第1及び第2のコイル110、112のそれぞれは、RF給電構造106を介して整合ネットワーク114を通じてRF電源108に結合される。RF電源108は、例示的に、50kHzから13.56MHzまでの範囲の同調可能な周波数で約4000Wまで(但し、約4000Wに限定されない)生成することができるが、特定の用途に望ましいように他の周波数及び電力を利用してもよい。
いくつかの実施例では、RF給電構造106とRF電源108との間に電力分配器(例えば、分割コンデンサなど)105を設けて、それぞれ第1及び第2のコイルに供給されるRF電力の相対量を制御することができる。いくつかの実施例では、電力分配器105を整合ネットワーク114に組み込むことができる。
蓋103の上に加熱要素113を配置し、処理チャンバ100の内部の加熱を容易にすることができる。加熱要素113は、蓋103と第1及び第2のコイル110、112との間に配置されてもよい。いくつかの実施例では、加熱要素113は、抵抗加熱要素を含み、加熱要素113の温度を所望の範囲内に制御するのに十分なエネルギを供給するように構成された電源(AC電源など)115に結合されてもよい。
動作中、基板(半導体ウェハ又はプラズマ処理に適した他の基板など)109が基板サポートアセンブリ111上に配置され、処理ガスがガスパネル116から入口ポート117を通ってチャンバ本体101の内部容積に供給される。処理ガスは、RF電源108から第1及び第2のコイル110、112に電力を印加することによって点火され、処理チャンバ100内でプラズマ118が生成される。いくつかの実施例では、バイアス電源(RF電源又はDC電源など)119からの電力も、整合ネットワーク120を介して、基板サポートアセンブリ111内の電極153に供給することができる。処理チャンバ100の内部の圧力は、バルブ121及び真空ポンプ122を使用して制御することができる。チャンバ本体101の温度は、チャンバ本体101を貫通する液体入りコンジット(図示せず)を用いて制御することができる。
処理チャンバ100は、処理中に処理チャンバ100の動作を制御するコントローラ155を含む。コントローラ155は、中央処理装置(CPU)123と、メモリ124と、CPU123用サポート回路125とを含み、処理チャンバ100のコンポーネントの制御を容易にする。コントローラ155は、様々なチャンバ及びサブプロセッサを制御するための工業用環境で使用できる任意の形態の汎用コンピュータプロセッサの1つであってもよい。メモリ124は、本明細書で記載する方法で処理チャンバ100の動作を制御するために実行又は呼び出すことができるソフトウェア(ソースコード又はオブジェクトコード)を記憶する。
図2A及び図2Bは、本明細書に記載の一実施例による処理チャンバ100の基板サポートアセンブリ111の拡大概略図である。基板サポートアセンブリ111は、処理キット203と、基板サポート205と、静電チャック229とを含む。静電チャック229は、基板サポート205の上面に配置され、処理キット203によって取り囲まれている。基板サポート205は、絶縁プレート227を取り囲む接地プレート226と、垂直スタック内に組み立てられたファシリティーズプレート228とを含む。基板サポート205は、ファシリティーズプレート228及び静電チャック229を取り囲むスリーブ230を更に含み、RFホット静電チャック229を接地プレート226から絶縁する。スリーブ230は、石英から製造することができる。処理キット203は、カバーリング246と、第1のエッジリング242と、第2のエッジリング244とを含む。カバーリング246は、接地プレート226の垂直エッジの上面に配置され、スリーブ230と係合するための凹部を含む。カバーリング246は、石英又は他のプラズマ耐性材料から製造されてもよい。
ファシリティーズプレート228は、接地プレート226の下部の上方、及び絶縁プレート227と静電チャック229との間に配置される。静電チャック229は、絶縁材料236内に埋め込まれた複数の電極153(4つが示されている)を含むことができる。電極153は、チャッキング電源160(図1に示す)に結合され、静電チャック229の上面に基板109をチャッキングすることが容易になる。絶縁材料236に1つ以上の加熱又は冷却チャネルを任意に形成し、処理中の基板109の温度制御を容易にすることができる。いくつかの態様では、電極153はカソードであり、整合ネットワーク120を介してバイアス電源119(図1に示す)に結合される。
第1のエッジリング242は静電チャック229上に配置される。第1のエッジリング242は、基板109の半径方向外側のエッジを取り囲み、これに隣接する。第1のエッジリング242は、処理中の基板109のエッジの保護を容易にし、更に処理中の基板109に横方向の支持を提供する。第1のエッジリング242は、処理中の基板109に対して静止していてもよい。
第2のエッジリング244は、第1のエッジリング242の上で半径方向外側に配置される。第2のエッジリング244の半径方向外側のエッジ202、及び第2のエッジリング244の底面204は、カバーリング246と接触している。第2のエッジリング244は、第1のエッジリング242及び基板109に対して同心円状に配置される。第2のエッジリング244は、第1のエッジリング242が基板109に横方向の支持を提供する助けとなり、基板109の半径方向外側のエッジで材料の望ましくないエッチング又は堆積を低減する助けとなる。
基板サポートアセンブリ111は、1つ以上のアクチュエータ(とりわけ、ステッピングモータ又は線形アクチュエータなど)247(1つが示されている)を含むこともできる。一実施例では、1つ以上のアクチュエータ247が接地プレート226に配置される。しかし、アクチュエータ247は、基板サポートアセンブリ111の外部に配置されてもよいと考えられる。各アクチュエータ247は、1つ以上のプッシュピン248に係合するか、又はそれと連動するように適合される。1つ以上のプッシュピン248は、接地プレート226から、ファシリティーズプレート228及びスリーブ230を貫通して延在し、カバーリング246と接触する。1つ以上のプッシュピン248の作動により、カバーリング246及び第2のエッジリング244が基板109及び/又は第1のエッジリング242の上面に対して垂直方向に作動するか、又は変位する。いくつかの態様では、第1のエッジリング242を省略できると考えられる。第2のエッジリング244の位置は、第2のエッジリング244の腐食に対応する高さに調節され、処理中の基板表面に亘ってプラズマの均一性を高めることができる。
1つ以上のベローズ(図7に示す)を1つ以上のプッシュピン248のそれぞれの周りに配置し処理チャンバ100(図1に示す)内のパーティクル汚染を低減することができる。更に、1つ以上のプッシュピンガイド(例えば、ガイドスリーブ又は軸受など)239を各プッシュピン248の周りのスリーブ230内に配置し、各プッシュピン248の作動を容易にすることができる。プッシュピンガイド239は、プッシュピン248用の軸受面を提供する。一実施例では、1つ以上のアクチュエータ247、1つ以上のプッシュピン248、カバーリング246、及び第2のエッジリング244は、高さ調節可能なエッジリングアセンブリ249と呼ぶことができる。一実施例では、エッジリングアセンブリ249については、コントローラ155(図1に示されている)と更に連動し、動作可能に制御することができる。別の実施例では、エッジリングアセンブリ249は、カバーリング246を省略することができる。このような実施例では、1つ以上のプッシュピン248は、第2のエッジリング244に直接接触してこれを作動させることができる。
一実施例では、第1のエッジリング242はシリコンから製造することができる。一実施例では、第2のエッジリング244はシリコンから製造することができる。特定の実施例では、第2のエッジリング244は炭化ケイ素(SiC)から製造することができる。一実施例では、1つ以上のアクチュエータ247はマイクロステッピングモータである。別の実施例では、1つ以上のアクチュエータ247は圧電モータである。一実施例では、1つ以上のプッシュピン248は石英又はサファイアから製造される。一実施例では、コントローラはソフトウェアを記憶するためのメモリを含む汎用コンピュータであってもよい。ソフトウェアには、第2のエッジリング244の腐食を検出し、次いで1つ以上のアクチュエータ247に1つ以上のプッシュピン248を上昇させるように指示する命令が含まれ、第2のエッジリング244を所望の高さまで上昇させる。
図3は、別の実施例による基板サポートアセンブリ311の拡大概略部分図である。基板サポートアセンブリ111と同様に、基板サポートアセンブリ311は処理キット304と、基板サポート306と、静電チャック303とを含む。静電チャック303は、基板サポート306の上面に配置され、処理キット304によって取り囲まれる。基板サポート306は、接地プレート226と、絶縁プレート227と、ファシリティーズプレート228と、スリーブ305とを含む。
処理キット304は、第1のエッジリング342と、第2のエッジリング344と、カバーリング346とを含む。第1のエッジリング342は基板109の半径方向外側のエッジに隣接して配置され、基板109のエッジにおける望ましくない処理効果を低減する。第2のエッジリング344は、第1のエッジリング342の半径方向外側及び上方に配置される。第2のエッジリング344は、カバーリング346の半径方向内側及び上方に配置することができる。最も低い位置では、第2のエッジリング344は、第1のエッジリング342、スリーブ230、及びカバーリング346のうちの1つ以上と接触する下面302を有することができる。当該の最も低い位置では、第2のエッジリング344は、カバーリング346と同一平面上の上面を共有することができる。基板サポートアセンブリ311は、基板サポートアセンブリ111と同様であってもよいが、1つ以上のプッシュピン248は第2のエッジリング344と接触するように配置される。第2のエッジリング344は、第2のエッジリング244と同じ材料から製造することができる。1つ以上のプッシュピン248は、カバーリング346の作動を介して、間接的にではなく直接的に、第2のエッジリング344を作動させる。このような実施例では、カバーリング346は、第2のエッジリング344の高さ調節中、静止したままである。基板サポートアセンブリ311は、基板サポートアセンブリ111の代わりに使用することができる。
基板サポートアセンブリ311は、1つ以上のアクチュエータ247と、1つ以上のプッシュピン248と、第2のエッジリング344とを含む高さ調節可能なエッジリングアセンブリ349とを含む。エッジリングアセンブリ349はエッジリングアセンブリ249と同様であってもよいが、エッジリングアセンブリ349の1つ以上のプッシュピン248は接地プレート226の垂直壁及びカバーリング346を貫通して配置される。したがって、エッジリングアセンブリ349のプッシュピン248は、絶縁プレート227及びスリーブ230を貫通して移動せず、それによって、絶縁プレート227及びスリーブ230を貫通して形成される孔が排除される。更に、エッジリングアセンブリ349は、第2のエッジリング344を作動させ、カバーリング346を静止したままにすることができるので、基板サポートアセンブリ311は、可動部品数の減少に起因してパーティクル発生を低減することができる。第1のエッジリング342は、第1のエッジリング242と同じ材料から製造することができる。
図4は、別の実施例による基板サポートアセンブリ411の拡大概略部分図である。基板サポートアセンブリ411は、基板サポートアセンブリ311と同様であってよく、その代わりに使用されてもよい。基板サポートアセンブリ411は、処理キット414と、基板サポート416と、静電チャック303とを含む。静電チャック303は、基板サポート416の上面に配置され、処理キット414によって取り囲まれる。基板サポート416は、接地プレート226と、絶縁プレート227と、ファシリティーズプレート228と、スリーブ418とを含む。処理キット414は、第1のエッジリング442と、第2のエッジリング444と、カバーリング446とを含む。第1のエッジリング442は、静電チャック303の半径方向外側の上面402上に配置される。第2のエッジリング444は、第1のエッジリング442の半径方向外側及び上方に配置される。第2のエッジリング444の下面404は、第1のエッジリング442の表面406及びスリーブ418の第1の部分の上面408と接触して配置されてもよい。 カバーリング446は、第2のエッジリング444の半径方向外側に位置し、スリーブ418の第2の部分の上面410及び接地プレート226の垂直部分の上面412と接触して配置される。
基板サポートアセンブリ411は、高さ調節可能なエッジリングアセンブリ449を含む。エッジリングアセンブリ449は、1つ以上のアクチュエータ247と、1つ以上のプッシュピン248と、第2のエッジリング444とを含む。1つ以上のアクチュエータ247は、1つ以上のプッシュピン248を作動させ、基板109の上面に対して及び第1のエッジリング442とカバーリング446に対して、第2のエッジリング444を上昇させる。基板サポートアセンブリ311と同様に、第2のエッジリング444を上昇させている間、カバーリング446は静止したままである。可動コンポーネントの数が減少するため、処理中におけるパーティクル生成の可能性が低減される。しかし、基板サポートアセンブリ311とは異なり、基板サポートアセンブリ411のプッシュピン248は、絶縁プレート227及びスリーブ418を貫通して配置される。1つ以上のプッシュピン248は、第2のエッジリング444の下面404と接触し、アクチュエータ247から第2のエッジリング444へ動きを伝達する。一実施例では、第1のエッジリング442はシリコンから製造することができる。一実施例では、第2のエッジリング444はシリコンから製造することができる。特定の実施例では、第2のエッジリング444は炭化ケイ素(SiC)から製造することができる。
図5は、本明細書に記載の実施例による方法550のフローチャートである。図6A〜6Cは、本明細書に記載の方法550の様々な段階における基板サポートアセンブリ660の一部における基板表面に亘るプラズマの均一性を示す。図5及び図6A〜6Cは、そのリングの腐食を補償するために高さ調節可能なエッジリング(例えば、第2のエッジリング244、344、444など)の高さを調節するプロセスを更に記載するために関連して議論される。本方法は、コントローラ(例えば、コントローラ155など)に記憶され実行されてもよい。
方法550は動作552で開始する。動作552において、基板の第1の基板数が処理される。第1の基板数を処理する間、図6Aに示すように、エッジリング644の上面602は、基板109の上面604と同一平面上にある。エッジリング644は、第2のエッジリング244、344、444であってもよい。エッジリング644の上面602及び基板109の上面604が同一平面上にあるとき、プラズマは基板109上に均一に分布し、プラズマシース662は基板109の上面604と平行になる。
第1の基板数を処理した後、図6Bに示すように、エッジリング644は腐食する場合がある。エッジリング644が腐食すると、エッジリング644の全厚さは減少し、エッジリング644の上面602はもはや基板109の上面604と同一平面上にない。代わりに、エッジリング644の上面602は基板109の上面604の下にある。エッジリング644の上面602が基板109の上面604と同一平面上にないとき、プラズマは基板109の上面604に亘って不均一に分布するようになる。より具体的には、エッジリング644の上面602が基板109の上面604よりも低い場合、プラズマシース662によって示されるように、基板109のエッジ606においてプラズマが「ロールオフ」する。言い換えれば、プラズマシース662はもはや基板109の上面604と平行ではない。基板エッジ606でのこのプラズマの不均一性が、不均一な処理条件を引き起こし、デバイスが形成される基板109の処理の歩留まりを低下させる。
したがって、動作554において、エッジリング644は、エッジリング644の第1の腐食量に基づいて、エッジリング642の上方にある第1の位置からエッジリング642の上方にある第2の位置まで上昇させられる。エッジリング642は、第1のエッジリング242、342、442であってもよい。エッジリング644は、第2のエッジリング244、344、444であってもよい。図6Cに示す通り、直線状のプラズマシース662を維持する(すなわち、プラズマシース662を基板109の上面604に平行に維持する)ように、エッジリング644を上昇させる。一実施例では、エッジリング644を、腐食した状態のエッジリング644の上面602が基板109の上面604と実質的に同一平面になるような位置まで上昇させることができる。エッジリング644を調節できる高さを、コントローラ(図1に示されるコントローラ155など)を使用して決定してもよい。コントローラは、エッジリング644の第1の腐食量を検出するために使用されてもよい。次に、コントローラは、第1の腐食量を補償するために、1つ以上のプッシュピンを介してエッジリング644の高さを上昇させるように、1つ以上のアクチュエータ247に指示することができる。第1の位置と第2の位置との間の距離は、約0.05ミリメートル〜約5ミリメートルであり得る。
あるいは、エッジリング644上の腐食量を検出する代わりに、経験的に決定された基板数が処理された後に、エッジリング644を調節してもよい。あるいは、エッジリング644を、プラズマシースの変形の測定に応じて調節してもよい。
動作556において、第2の基板数は、エッジリング644を調節された位置に維持している間に処理される。調節された位置にある間に、エッジリング644は、プラズマシース662を基板109の上面604と同一平面上に配置される。第2の基板数を処理した後、方法550は、エッジリング644の第2の腐食量を検出し、エッジリング644を第2の位置から第3の位置に上昇させるステップを更に含むことができる。第2の位置と第3の位置との間の距離は、約0.05ミリメートル〜約5ミリメートルであってもよい。より多くの基板が処理されエッジリング644に更なる腐食が発生するので、方法550の動作を繰り返してもよい。
図7は、本開示の別の実施例による基板サポートアセンブリ700の概略断面側面図である。 基板サポートアセンブリ700は、図1に示す基板サポートアセンブリ111であってもよい。基板サポートアセンブリ700は、処理キット703と、基板サポート705と、静電チャック712と、カソードライナ726と、シールド728とを含む。静電チャック712は、基板サポート705の上面に配置され、処理キット703によって取り囲まれる。基板サポート705は、基部702と、基部702上に配置された接地プレート704と、接地プレート704上に配置された絶縁プレート706と、絶縁プレート706上に配置されたファシリティーズプレート708と、ファシリティーズプレート708上に配置された冷却プレート710と、ファシリティーズプレート708、冷却プレート710及び静電チャック712を取り囲む絶縁プレート706上に配置されたスリーブ724とを含む。スリーブ724は石英から製造することができる。静電チャック712は接合材料を用いて冷却プレート710に接合することができる。静電チャック712には、複数の電極714が埋め込まれていてもよい。静電チャック712は、基板を支持するための第1の表面718を有する第1の部分716と、第1の部分716から半径方向外側に延在する第2の部分720とを含むことができる。第2の部分720は、第2の表面722を含むことができる。
処理キット703は、サポートリング730と、エッジリング732と、カバーリング734とを含む。サポートリング730は、静電チャック712の第2の部分720の第2の表面722上に配置され、静電チャック712の第1の部分716を取り囲む。サポートリング730は、シリコン又はSiCから製造することができる。サポートリング730は、静電チャック712の第1の部分716に対して同心円状に配置されてもよい。サポートリング730は、静電チャック712の第1の部分716の半径よりも100ミクロン小さい内径を有してもよい。エッジリング732はサポートリング730上に配置されてもよく、エッジリング732はシリコン、SiC、又は他の適切な材料で形成されてもよい。エッジリング732は、静電チャック712の第1の部分716に対して同心円状に配置されてもよい。カバーリング734は、スリーブ724上に配置され、エッジリング732及びサポートリング730を取り囲んでもよい。
基板サポートアセンブリ700は、1つ以上のアクチュエータ(例えば、ステッピングモータなど)736(1つが図示されている)と、1つ以上のピンホルダ737(1つが図示されている)と、1つ以上のベローズ735(1つが図示されている)と、1つ以上のプッシュピン733(1つが図示されている)とを含む。プッシュピン733は、石英、サファイア、又は他の適切な材料から製造することができる。各ピンホルダ737は対応するアクチュエータ736に結合され、各ベローズ735は対応するピンホルダ737を取り囲み、各プッシュピン733は対応するピンホルダ737によって支持される。各プッシュピン733は、接地プレート704、絶縁プレート706、及びスリーブ724のそれぞれに形成された開口部を介して位置決めされる。1つ以上のプッシュピンガイド(例えば、図2Bに示すプッシュピンガイド239)は、接地プレート704、絶縁プレート706、及び/又はスリーブ724の開口部の周囲に配置することができる。1つ以上のアクチュエータ736は、1つ以上のピンホルダ737及び1つ以上のプッシュピン733を上昇させて、エッジリング732を上昇させる又は傾斜させることができる。
図8A〜図8Bは、本開示の実施例による基板サポートアセンブリ700の概略断面部分側面図である。図8Aに示すように、プッシュピン733は、スリーブ724の開口部812を貫通して配置され、サポートリング730に形成された開口部806を貫通してエッジリング732と接触する。エッジリング732は、第1の表面814と、第1の表面814に対向する第2の表面816とを有する。エッジリング732の第2の表面816には、1つ以上のキャビティ808(1つが図示されている)が形成されてもよい。サポートリング730は、エッジリング732を支持するための第1の表面813と、第1の表面813に対向する第2の表面815とを含むことができる。第2の表面815は、静電チャック712の第2の部分720の第2の表面722と接触していてもよい。各プッシュピン733は、エッジリング732の対応するキャビティ808内に配置された面取りした先端部810を含むことができ、面取りした先端部810はエッジリング732の水平方向又は半径方向への動きを制限することができる。更に、サポートリング730の水平方向又は半径方向への動きは、開口部806内の各プッシュピン733の半径方向のクリアランスが非常に小さい(例えば、0.0001インチから0.0010インチの間で、例えば、約0.0005インチ)ので、プッシュピン733によって制限される。スリーブ724の開口部812内の各プッシュピン733の半径方向のクリアランスは、開口部806内のプッシュピン733の半径方向のクリアランスと同様であってもよい。エッジリング732の水平方向又は半径方向の動きを更に制限するために、サポートリング730は、静電チャック712の第1の部分716に隣接する内側エッジ804を含むことができる。内側エッジ804は、サポートリング730の残りの部分よりも厚い厚さを有してもよい。言い換えると、内側エッジ804は、サポートリング730の第1の表面813よりも高い高さにある表面818を含む。エッジリング732はサポートリング730の第1の表面813上に配置され、エッジリング732の内面820はサポートリング730の内側エッジ804と接触してもよい。したがって、エッジリング732は、サポートリング730に対して水平方向又は半径方向に移動することが防止される。
処理チャンバ100の内部で、ある基板数を処理した後、エッジリング732は腐食し、第1の表面814は静電チャック712の第1の部分716上に配置される基板(例えば、基板802)の処理表面と同一平面上にない。エッジリング732は1つ以上のプッシュピン733(例えば、3つのプッシュピン733)によって持ち上げられ、エッジリング732の第1の表面814を静電チャック712の第1の部分716上に配置される基板802の処理表面と同一平面上にあるようにしてもよい。したがって、エッジリング732は、処理中に1つ以上のプッシュピン733によって支持されてもよい。開口部806、812の内側の各プッシュピン733の半径方向のクリアランスは小さいので、エッジリング732が1つ以上のプッシュピン733によって支持されるとき、エッジリング732の水平方向又は半径方向への動きは制限される。エッジリング732の水平方向又は半径方向への動きは制限されるので、エッジリング732は静電チャック712の第1の部分716に対して常に同心円状に配置される。基板802は静電チャック712の第1の部分716に対して同心円状に配置されているので、エッジリング732がサポートリング730又は1つ以上のプッシュピン733のいずれかによって支持されるとき、エッジリング732も常に基板802に対して同心円状に配置される。エッジリング732が常に基板802に対して同心円状に配置され、エッジリング732の第1の表面814が基板802の処理表面と同一平面上にあることにより、処理中の基板の処理表面に亘ってプラズマの均一性が改善される。
場合によっては、基板は基板エッジの近傍で方位的な不均一性が生じることがある。方位的なエッジ処理結果を調整するために、1つ以上のプッシュピン733を介して1つ以上のアクチュエータ736によってエッジリング732を傾斜させてもよい。
1つ以上のアクチュエータ736は、1つ以上のプッシュピン733を異なる高さに上昇させることができ、エッジリング732は基板802の処理表面に対して傾く。エッジリング732を傾けることによって、すなわち、エッジリング732を基板802の処理表面と非同一平面にすることによって、基板エッジ近傍の特定の位置におけるプラズマシース及び/又は化学的状態が変化し、基板エッジ近傍での方位的な不均一性が低下する。
エッジリング732が基板802の処理表面と同一平面上にある間にエッジリング732を持ち上げるために、1つ以上のアクチュエータ736を較正して、1つ以上のプッシュピン733をアクチュエータ736によって同じ高さに上昇させることができる。アクチュエータ736を較正する1つの方法は、各プッシュピン733が静電チャック712の第1の部分716の第1の表面718のわずかに上にあることをアクチュエータ736の較正者が感じるまで、各プッシュピン733をゆっくりと上昇させることである。アクチュエータ736を較正する別の方法は、音響センサを使用してプッシュピン733のエッジリング732に接触するのを聞くこと、エッジリング732上の加速度計を使用して接触を感知すること、又はサーボ位置フィードバック (エラー又はサーボトルクに追従)を見て接触を感知することである。
エッジリング732を上昇させることができる別の利点は、エッジリング732を十分に高い高さまで上昇させることができることであり、真空ロボットブレード(図示せず)がエッジリング732の真下のスリットバルブを介して処理チャンバに入り、処理チャンバを排気して開放することなくエッジリング732を処理チャンバから取り外すことができる。エッジリング732については、多数の基板を処理チャンバから除去した後、真空ロボットで処理チャンバから取り外してもよい。新しいエッジリング732を真空ロボットで処理チャンバ内に配置してもよい。新しいエッジリング732は、具体的な処理の結果を最適化するために、異なる材料から製造されてもよく、又は異なる形状を有してもよい。更に、処理チャンバを排気及び開放することなく処理チャンバの内外にエッジリング732を移送する能力により、処理チャンバは、高価で生産性を低下させるウェットクリーニングサイクル間で、より長く動作することが可能になる。
エッジリング732を取り外すための例示的な処理シーケンスは、エッジリング732を1つ以上のプッシュピン733によって基板移送平面より上の高さまで持ち上げるステップから始まり、真空ロボットブレードをエッジリング732の下方の処理チャンバ内に延ばすステップと、1つ以上のプッシュピン733によってエッジリング732を真空ロボットブレード上に降下させるステップと、その上にエッジリング732が配置された状態で真空ロボットブレードを処理チャンバからロードロックチャンバ(図示せず)に移動させてロードロックチャンバ(図示せず)内に入れるステップと、ロードロックチャンバリフト(図示せず)を上昇させるか又は真空ロボットブレードを下降させることによって真空ロボットブレードのエッジリング732を持ち上げるステップと、ロードロックチャンバを排気するステップと、ロードロックチャンバからエッジリング732を取り外すためのファクトリインタフェースロボット(図示せず)を使用するステップと、エッジリング732を保管場所に置く(保管場所は、異なる又は類似のエッジリングを保持する複数の場所を有することができる)ステップとを含む。
図8Bは、本開示の別の実施例による基板サポートアセンブリ800の概略断面部分側面図である。図8Bに示すように、基板サポートアセンブリ800は、処理キット801と、基板サポート705と、静電チャック803とを含む。処理キット801は、静電チャック803を取り囲むことができる。静電チャック803は、第1の部分805と、第1の部分805から半径方向外側に延在する第2の部分807と、第2の部分807から半径方向外側に延在する第3の部分830とを含むことができる。第2の部分807は表面809を有し、第3の部分830は表面832を有する。処理キット801は、カバーリング840と、サポートリング850と、エッジリング852とを含む。スリーブ724は1つ以上のキャビティ844を含み、カバーリング840は1つ以上の突起842を含むことができる。サポートリング850は静電チャック803の第3の部分830の表面832上に配置され、サポートリング850とスリーブ724との間に隙間811を形成することができる。サポートリング850はスリーブ724の表面843上に配置することができる。サポートリング850はサポートリング730と同じ材料から製造することができる。1つ以上の開口部860をサポートリング850内に形成することができ、開口部860を貫通して1つ以上のプッシュピン733を配置することができる。エッジリング852は、静電チャック803の第2の部分807の第2の表面809上に配置されてもよい。エッジリング852は、サポートリング850とは独立に調節可能であってもよい。エッジリング852は、エッジリング732と同じ材料から製造することができる。エッジリング852は、1つ以上のキャビティ854を含み、1つ以上のプッシュピン733の面取りした先端部810に係合することができる。面取りした先端部810は、エッジリング852の水平方向又は半径方向への動きを制限することができる。
静電チャック803の第2の部分807とカバーリング840の1つ以上の突起842との間にサポートリング850をしっかりと嵌め込むことができる。カバーリング840は、上面862と、上面862に対向する第1の表面864と、上面862に対向する第2の表面866と、上面862に対向する第3の表面868と、上面862に対向する第4の表面870とを含む。第1の表面864は、サポートリング850に接触して支持され、表面866、868とスリーブ724との間、及び表面870とシールド728との間に隙間が形成される。カバーリング840は、表面866、868を接続する第5の表面872と、表面864、866を接続する第6の表面874とを更に含むことができる。スリーブ724の1つ以上のキャビティのうちの各キャビティ844は、第1の表面876と、第1の表面876に対向する第2の表面878とを含むことができる。第1の表面876と第5の表面872との間、及び第2の表面878と第6の表面874との間に形成される隙間は小さく(例えば、0.01インチ以下など)てもよく、このことによりカバーリング840の水平方向又は半径方向への動きが制限される。サポートリング850は、カバーリング840の第6の表面874と静電チャック803の第2の部分807との間にしっかりと嵌め込まれているので、サポートリング850の水平方向又は半径方向への動きも制限される。エッジリング852が静電チャック803の第2の表面809によって支持されるか、又は1つ以上のプッシュピン733によって支持されるとき、エッジリング852は基板(図示せず)に対して常に同心円状に配置され得る。エッジリング852は、エッジリング732の取り外しと同じ方法で処理チャンバから取り外すことができる。
図9は、本開示の一実施例による図7の基板サポートアセンブリ700の概略上面図である。図9に示すように、基板サポートアセンブリ700は、表面718と一体の第1の部分716を有する静電チャック712を含み、静電チャック712はエッジリング732(又は852)によって取り囲まれ、エッジリング732(又は852)はカバーリング734(又は840)によって取り囲まれる。シールド728は、スリーブ724を取り囲む(図8A及び8B)。位置902で1つ以上のプッシュピン733(図8A−8B)によって、エッジリング732(又は852)を上昇させることができる。一実施例では、3つの位置902に、エッジリング732(又は852)を上昇させるための3つのプッシュピン733がある。位置902又はプッシュピン733は、120°離れていてもよく、図9に示すように、エッジリング732(又は852)上で同じ半径方向の距離を有してもよい。エッジリング732(又は852)は、外側エッジ904及び内側エッジ906を有することができる。内側エッジ906は、第1の部分907及び第2の部分908を含むことができる。外側エッジ904は、実質的に円形であってもよい。内側エッジ906の第1の部分907は、実質的に円形であってもよく、外側エッジ904に実質的に平行であってもよい。内側エッジ906の第2の部分908は、実質的に直線状であってもよく、外側エッジ904に対して実質的に平行でなくてもよい。第2の部分908は、静電チャック712上の直線部分910に適合し、静電チャック712と係止することができる。
図10Aは、本開示の一実施例によるエッジリング732(又は852)の概略上面図である。図10Aに示すように、エッジリング732(又は852)は、外側エッジ904と、内側エッジ906と、第2の部分908とを含む。異なる処理又は処理化学を最適化するために、外側エッジ904と内側エッジ906との間の距離(すなわち、幅)は変化してもよい。エッジリング732(又は852)の半径は、静電チャックの半径に応じて変化してもよい。
図10Bは、本開示の一実施例による図10Aのエッジリング732(又は852)の一部の概略側面図である。図10Bに示すように、エッジリング732(又は852)は、1つ以上のキャビティ808(又は854)を含み、1つ以上のプッシュピン733の面取りした先端部810と係合する。キャビティ808(又は854)は任意の適切な形状を有してもよい。一実施例では、図10Aに示すように、各キャビティ808(又は854)はテーパ付きのV字形状を有する。
図11Aは、本開示の一実施例によるサポートリング850の概略上面図である。図11Aに示されるように、サポートリング850(又は図8Aに示される730)は、外側エッジ1102と、内側エッジ1104と、1つ以上の開口部860(又は図8Aに示される806)とを含む。一実施例では、図11Aに示すように3つの開口部860があり、開口部860は外側エッジ1102と内側エッジ1104の間の位置に形成される。異なる処理又は処理化学を最適化するために、外側エッジ1102と内側エッジ1104との間の距離(すなわち、幅)は変化してもよい。サポートリング850の半径は、静電チャックの半径に応じて変化してもよい。
図11Bは、本開示の一実施例による図11Aのサポートリング850の一部の拡大概略上面図である。図11Bに示すように、内側エッジ1104は、オプションとして、1つ以上の突起1106を含むことができる。1つ以上の突起1106は、1つ以上の開口部860に隣接して配置されてもよい。静電チャック712とサポートリング850の両方が処理中に熱膨張した場合には、1つ以上の突起1106が使用され、静電チャック712に対する同心性が維持される。
図12は、本開示の別の実施例による基板サポートアセンブリ700の概略断面部分側面図である。図12に示すように、1つ以上のプッシュピン733は、カソードライナ726内に形成された開口部1202、及びシールド728内に形成された開口部1204を貫通して配置することができる。カバーリング734は、1つ以上のキャビティ1206を備え、1つ以上のプッシュピン733の面取りした先端部810と係合できる。1つ以上のプッシュピン733は、エッジリング732又は852を上昇させるのと同じ方法で、カバーリング734を上昇させる又は傾斜させることができる。一実施例では、1つ以上のプッシュピン733を利用して、カバーリング734及びエッジリング732又は852の両方を上昇させる又は傾斜させ、基板の処理表面に亘ってのプラズマの均一性を改善することができる。
本開示の実施例は、処理チャンバ内で処理される基板の表面に亘ってプラズマの均一性を向上させる結果となる。プラズマの均一性と処理の歩留まりとの間には直接的な相関があるので、プラズマの均一性の向上は処理の歩留まりの向上につながる。更に、本開示を利用する処理チャンバでは、エッジリングの使用可能寿命を延長させることによって、予防的メンテナンスのためのダウンタイムがより少なくなることが経験される。
上記は本開示の実施例を対象としているが、本開示の他の及び更なる実施例は、その基本的な範囲から逸脱することなく創作されることができ、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. 基板を処理するための装置であって、
    第1の部分と、第2の部分とを含む静電チャックと、
    前記静電チャックを取り囲む処理キットとを備え、前記処理キットは、
    前記静電チャックの前記第2の部分の表面上に配置されたサポートリングであって、
    前記サポートリングは、前記静電チャックの前記第1の部分を取り囲み、
    前記サポートリングは上面を含み、前記上面は、
    第1の高さに配置された半径方向内エッジと、
    前記第1の高さよりも低い第2の高さに配置された半径方向外側エッジとを有している、サポートリングと、
    前記サポートリング上に配置され、前記サポートリングに対して独立して移動可能なエッジリングと、
    前記エッジリングを取り囲むカバーリングであって、前記サポートリングの全体が前記カバーリングの最も内側の表面の半径方向内側に配置されているカバーリングと、
    絶縁プレート及び前記絶縁プレート上に配置された石英スリーブと、
    前記カバーリングの内径の半径方向内側に配置された1つ以上のプッシュピンであって、
    前記1つ以上のプッシュピンは前記エッジリングを上昇させるように動作可能であり、
    前記1つ以上のプッシュピンは前記スリーブの開口部に配置されており、
    前記サポートリングの半径方向の動きは前記プッシュピンによって拘束されている、プッシュピンとを備える、基板を処理するための装置。
  2. 前記1つ以上のプッシュピンは、前記エッジリングを上昇させる間、前記エッジリングの下面に係合するように動作可能である、請求項1に記載の装置。
  3. 前記カバーリング及び前記1つ以上のプッシュピンは石英から製造される、請求項2に記載の装置。
  4. 前記1つ以上のプッシュピンの高さを制御するように動作可能な1つ以上のステッピングモータを更に備える、請求項2に記載の装置。
  5. 基板サポートアセンブリであって、
    第1の部分と第2の部分とを含む静電チャックであって、前記第1の部分は、前記第2の部分から上方に延在し、前記第2の部分の外側直径よりも小さい外径を有している静電チャックと、
    前記第2の部分に埋め込まれた電極であって、外エッジを有する電極と、
    前記静電チャックを取り囲む処理キットとを備え、前記処理キットは、
    前記静電チャックの前記第2の部分の表面上に配置されたサポートリングであって、
    前記サポートリングは、前記静電チャックの前記第1の部分を取り囲み、
    前記サポートリングは、前記静電チャックの前記電極の前記外エッジの内側に配置された半径方向内エッジを有しているサポートリングと、
    前記サポートリング上に配置され、前記サポートリングに対して独立して移動可能なエッジリングであって、前記静電チャックの前記電極の外エッジの内側に配置された半径方向内エッジを有するエッジリングと、
    前記エッジリングを取り囲むカバーリングであって、前記サポートリングの全体が前記カバーリングの最も内側の表面の半径方向内側に配置されているカバーリングと、
    絶縁プレート及び前記絶縁プレート上に配置された石英スリーブと、
    前記カバーリングの内径の半径方向内側に配置された1つ以上のプッシュピンであって、
    前記1つ以上のプッシュピンは前記エッジリングを上昇させるように動作可能であり、
    前記1つ以上のプッシュピンは前記スリーブの開口部に配置されており、
    前記サポートリングの半径方向の動きは前記プッシュピンによって拘束されている、プッシュピンとを備えている基板サポートアセンブリ。
  6. 前記1つ以上のプッシュピンの各々は、その上端に面取りされた先端を備えている、請求項1に記載の装置。
  7. 前記1つ以上のプッシュピンの各々の前記面取りされた先端は、前記エッジリングの下面に形成された対応するキャビティと係合するように配置されている、請求項6に記載の装置。
  8. 段付きフィーチャーが前記サポートリングの前記上面に形成されている、請求項1に記載の装置。
  9. 前記半径方向外側エッジにおける前記サポートリングの厚さは、前記半径方向内エッジにおける前記サポートリングの厚さよりも小さい、請求項1に記載の装置。
  10. 前記サポートリングの前記半径方向外側エッジは、前記1つ以上のプッシュピンの半径方向外側に配置されている、請求項1に記載の装置。
  11. 前記静電チャックの前記第1の部分は前記第2の部分から上方に延在し、前記第1の部分は、前記第2の部分の外径よりも小さい外径を有している、請求項1に記載の装置。
  12. 前記サポートリングは上面を備え、前記上面には段付きフィーチャーが形成され、前記サポートリングの前記半径方向内エッジにおける前記上面は、半径方向外側エッジにおける前記上面より上に延在している、請求項5に記載の基板支持アセンブリ。
  13. 前記1つ以上のプッシュピンの各々は、その上部に面取りされた先端を備え、前記1つ以上のプッシュピンの各々の前記面取りされた先端は、前記エッジリングの下面に形成された対応するキャビティと係合するように配置されている、請求項12に記載の基板支持アセンブリ。
  14. 前記半径方向外側エッジにおける前記サポートリングの厚さは、前記半径方向内エッジにおける前記サポートリングの厚さよりも小さい、請求項13に記載の基板支持アセンブリ。
  15. 前記サポートリングの前記半径方向外側エッジは、前記1つ以上のプッシュピンの半径方向外側に配置されている、請求項14に記載の基板支持アセンブリ。
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