JP7166858B2 - 半導体プロセスモジュールのためのインサイチュ装置 - Google Patents

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Description

背景
(分野)
本開示の態様は、一般に、半導体プロセスで用いられるような処理チャンバ内でのエッジリングの交換のための装置及び方法に関する。
(関連技術の説明)
処理チャンバ(例えば、エッチングチャンバ)では、基板は静電的に定位置にクランプされている間にエッチングされる。典型的には、エッジリングと呼ばれる円形部品が基板の外径のすぐ外側に配置され、静電チャックの上面がエッチャントケミストリによりエッチングされることを防止する。エッジリングは幾つかの異なる材料から作られ、様々な形状を有することができ、両方ともエッジリングの近傍でのプロセスの均一性に影響する。処理中に、エッジリングは経時的にエッチングされ、その結果、形状の変化及び処理の均一性の変化が生じる。
エッジリングの劣化による処理の均一性の変化に対処するために、エッジリングはスケジュールに従って交換される。従来、エッジリングを交換するため、処理チャンバが開口され、作業者が内部のエッジリングにアクセスすることができる。しかし、このプロセスは時間がかかり、処理チャンバの通気のために、処理をオンラインに戻すのに最大24時間かかることがある。
従って、エッジリングを交換するための新しい方法及び装置が必要とされている。
概要
本開示の態様は、一般に、処理チャンバ内でのエッジリング交換のための装置及び方法に関する。
一態様において、エッジリングを支持するためのキャリアは、2つの対向する湾曲したエッジを含む周縁部を有するプレートを含む。更に、キャリアは、プレート内に配置された第1の複数のリセプタクルであって、各々がリフトピンを内部に受け入れるように構成された第1の複数のリセプタクルと、プレート内に配置された第2の複数のリセプタクルであって、各々が支持構造と係合するように構成された第2の複数のリセプタクルを含む。第1の弧状支持構造は2つの対向する湾曲したエッジのうちの1つに結合され、第1の弧状支持構造はプレートの上面の平面の上方に延在する。第2の弧状支持構造は2つの対向する湾曲したエッジのうちの他方に結合され、第2の弧状支持構造プレートの上面の平面の上方に延在する。
他の態様において、ロボットブレードは、ベースと、ベースから延在する2つのフィンガを含む。ベースキャリア係合フィーチャはベースの上面に結合され、フィンガキャリア係合フィーチャは2つのフィンガの各々1つの上面に結合される。
他の態様において、エッジリングを搬送する方法は、スリットバルブドアを介してチャンバ内にロボットブレードを挿入する工程であって、ロボットブレードはその上にキャリアとエッジリングを有する工程と、キャリアとその上のエッジリングを基板支持体の上方に位置決めする工程と、基板リフトピンを駆動し、キャリアをロボットブレードから持ち上げる工程と、ロボットブレードをチャンバから引き出す工程を含む。
他の態様において、エッジリングを支持するキャリアは半円形のプレートを含む。半円形のプレートは、2つの平行なエッジと、2つの平行なエッジを連結する2つの対向する湾曲したエッジにより画定される周縁部を有する。第1の複数のリセプタクルは半円形プレート内に配置され、各々のリセプタクルは内部にリフトピンを受け入れるように構成される。第2の複数のリセプタクルは半円形プレート内に配置され、各々のリセプタクルは支持構造と係合するように構成される。第1の弧状支持構造は2つの対向する湾曲エッジの1つに結合される。第1の弧状支持構造は半円形プレートの上面の平面の上方に延在する。第2の弧状支持構造は2つの対向する湾曲エッジの1つに結合され、第2の弧状支持構造は半円形プレートの上面の平面の上方に延在する。
他の態様において、ロボットブレードは、ベースと、ベースから延在する2つのフィンガを含む。また、ロボットブレードは2つのエンドパッドを含み、2つのエンドパッドの1つは、2つのフィンガの1つの各々の遠端部に配置される。また、ロボットブレードは、ベースに結合されるベースパッドと、ベースから2つフィンガに向かって駆動するように構成されるローラを含む。
他の態様において、ロボットプレードは、その上面に形成された隆起したリッジを有するベースと、ベースから延在する2つのフィンガを含む。各々のフィンガは、その遠端部において、その上面に形成された隆起したリッジを含み、2つのフィンガの上面上に形成された隆起したリッジ、及び、ベースの上面上に形成された隆起したリッジは、共通の円の弧である。また、ロボットブレードは複数の係合ポストを含み、複数の係合ポストの1つはベースの上面に形成され、複数の係合ポストの1つは、2つのフィンガの各々の上面上に形成される。
他の態様において、エッジリングを搬送する方法は、スリットバルブドアを介してチャンバ内にロボットブレードを挿入する工程であって、ロボットブレードはその上にキャリアとエッジリングを有する工程を含む。キャリアとその上のエッジリングは基板支持体の上方で位置決めされ、基板リフトピンが駆動され、キャリアをロボットブレードから持ち上げる。ロボットブレードはチャンバから引き出され、基板リフトピンが駆動され、キャリアを基板支持体に向けて下降させる。リフトピンの第2のセットが駆動され、エッジリングをキャリアから持ち上げ、ロボットブレードがチャンバ内に挿入され、キャリアと係合する。チャンバからキャリア及びロボットブレードが除去され、エッジリングが下降し、基板支持体と接触する。
他の態様において、基板キャリアを支持するための支持構造は、第1端部と、第2端部と、ベースの第1端部に配置されたクロス部材を含む。クロス部材は、ベースと同一平面に配置され、ベースより大きな幅を有する。クロス部材はこれを貫通して形成された開口部と、クロス部材の表面から延在する少なくとも2つの支持ポストを含み、少なくとも2つの支持ポストは開口部の対向するサイドに位置する。また、支持構造は、ベースの第2端部から延在する垂直部材を含む。垂直部材は、クロス部材の少なくとも2つの支持ポストと反対の方向に延在する。垂直部材は1つの端部にボールベアリング又は接触パッドを含む。
本開示の上述した構成を詳細に理解することができるように、上で簡潔に要約した本開示のより詳細な説明を態様を参照して行う。態様の幾つかは添付図面に示される。しかしながら、添付図面は例示的な態様のみを示しており、その範囲を限定すると解釈されるべきではなく、開示は他の等しく有効な態様を含み得ることに留意すべきである。
本開示の一態様による処理システムを示す。 本開示の一態様によるキャリアの概略上面平面図である。 図2Aのキャリアの概略底面図である。 図2Aのキャリアの概略断面図である。 上部でエッジリングを支持するキャリアの概略上面平面図である。 図3Aの概略断面図である。 本開示の一態様による、キャリアをその上に支持するロボットブレードの、各々、概略的な上面図及び底面図である。 本開示の一態様による、キャリアをその上に支持するロボットブレードの概略断面図である。 本開示の一態様による、ロボットブレードの概略斜視図である。 本開示の一態様による、キャリアを支持する図5Aのロボットブレードの概略断面図である。 は、本開示の一態様による、処理チャンバ内のエッジリングの配置を概略的に示す。 本開示の一態様によるエッジリングを配置する方法のフロー図である。 脱気チャンバ内のキャリアの概略図である。 本開示の態様による、支持フィンガの概略斜視図である。 本開示の一態様によるカセッを開示する。
理解を容易にするために、図面に共通の同一要素を示すために、可能な限り同一参照番号を使用している。一態様の要素及び構成は、更なる説明なしに他の態様に有益に組み込むことができると考えられる。
詳細な説明
本開示の態様は、一般に、処理チャンバにおけるエッジリング交換のための装置及び方法に関する。一態様では、エッジリングを支持するためのキャリアが開示される。他の態様では、キャリアを支持するための1つ以上のロボットブレードが開示される。他の態様では、脱気チャンバ内でキャリアを支持するための支持構造が開示される。更に他の態様では、キャリア上にエッジリングを搬送する方法が開示される。
図1は本開示の一態様による処理システム100を示す。処理システム100は、基板を処理システム100に搬送するために複数の基板カセット102を結合することができるファクトリインターフェイス101を含む。また、処理システム100は、ファクトリインターフェイス101を各々の脱気チャンバ104a、104bに結合する第1の真空ポート103a、103bを含む。第2の真空ポート105a、105bは、各々の脱気チャンバ104a、104bに結合され、脱気チャンバ104a、104bと搬送チャンバ106の間に配置され、搬送チャンバ106への基板の搬送を容易にする。搬送チャンバ106は、その周りに配置され、それに結合している複数の処理チャンバ107を含む。処理チャンバ107は、各々のポート108(例えば、スリットバルブ等)を介して搬送チャンバ106に連結される。コントローラ109は、処理システム100の様々な態様を制御する。
処理チャンバ107は、1つ以上のエッチングチャンバ、堆積チャンバ(原子層堆積、化学気相堆積、物理気相堆積、又はそれらのプラズマ強化型を含む)、アニールチャンバ等を含むことができる。幾つかの処理チャンバ107(例えば、エッチングチャンバ)は内部にエッジリングを含むことがあり、これは場合によっては交換を必要とする。従来のシステムは、エッジリングを交換するためにオペレータによる処理チャンバの分解を必要とするが、処理システム100は、オペレータによる処理チャンバ107の分解なしにエッジリングの交換を容易にするように構成される。
図1は処理チャンバ107へのエッジリングの搬送を概略的に示す。本開示の一態様によれば、エッジリング110は、ファクトリインターフェイス101に配置されたファクトリインターフェイスロボット111を介してカセット102から取り外されるか、又は、代替的に、ファクトリインターフェイス101に直接的にロードされる。ファクトリインターフェイスロボット111は、エッジリング110を第1の真空ポート103a、103bのうちの1つを介して、各々の脱気チャンバ104a、104bに搬送する。搬送チャンバ106内に配置された搬送チャンバロボット112は、脱ガスチャンバ104a、104bのうちの1つから第2の真空ポート105a又は105bを介してエッジリング110を除去する。搬送チャンバロボット112はエッジリング110を搬送チャンバ106内に移動させ、ここでエッジリング110は各々のポート108を介して所望の処理チャンバ107に搬送されることができる。図1では明確には示されていないが、エッジリング110の搬送は、エッジリング110がキャリア上の位置にある間に行われる。
図1はエッジリング搬送の一例を示すが、他の例もまた考えられる。例えば、エッジリングを手動で搬送チャンバ106にロードしてもよいと考えられる。エッジリング110は、搬送チャンバ106から、搬送チャンバロボット112により処理チャンバ107にロードされてもよい。追加的又は代替的に、エッジリングは、基板支持ペデスタル(SSP)にロードされてもよい。追加のSSPは、図示されたSSPの反対側のファクトリインタフェイス101と通信するように配置されてもよい。処理されたエッジリング110は、本明細書に記載された任意の方法とは逆に、処理システム100から除去することが考えられる。2つのSSP又は複数のカセット102を使用する場合、1つのSSP又はカセット102を未処理のエッジリング110に使用し、他方のSSP又はカセット102を処理したエッジリング110を受け取るために使用することが考えられる。
図2Aは、本開示の一態様によるキャリア213の概略平面図である。図2Bは、図2Aのキャリア213の概略底面図である。図2C~図2Fは、図2Aのキャリア213の概略断面図である。キャリア213は、2つの平行なエッジ214a、214bと、2つの平行なエッジ214a、214bを連結する2つの対向する湾曲エッジ215a、215bとによって画定される周縁部を有する半円形プレート216である。湾曲エッジ215a、215bは、その上に位置するエッジリングの横方向の支持を容易にし、2つの平行なエッジ214a、214bは、元々キャリア213を収容するように設計されていない処理チャンバにキャリアを収容することを可能にする。例えば、2つの平行なエッジ214a、214bは、キャリア213が処理チャンバ内に配置されている間、キャリア213と干渉することなく処理チャンバ内でリフトピンの駆動を容易にする。
半円形プレート216は、中央開口部217と、中央開口部217の周りに同心的に配置された1つ以上の半円形開口部(3つが図示)218aを含む。追加の半円形開口部218bは、1つ以上の半円形開口部218aの周りに同心的に配置される。半円形の開口部218a、218bはキャリア213の重量の減少を容易にし、半導体ウェハの重量を上回る重量を取り扱うように元々設計されていない既存の搬送装置上でキャリア213を使用することを可能にする。一例では、半円形プレート216は、炭素繊維、グラファイト、炭化ケイ素、グラファイトでコーティングされた炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化ケイ素、アルミナ等を含む1つ以上の材料から形成される。また、他の材料も考えられる。
また、半円形プレート216は、その中に配置された第1の複数のリセプタクル219を含む。リセプタクル219は、半円形プレート216を貫通して形成されたボア内に配置される金属キャップである。リセプタクル219は、内部にリフトピンを受け入れるように寸法決めされ、構成されており、処理チャンバ内でのキャリア213の駆動を容易にする。リセプタクル219は、各々、半円形プレート216の中心から同じ半径方向距離に配置される。一例では、リセプタクル219は、半円形開口部218aの半径よりも大きい半径であって、半円形開口部218bの半径よりも小さい半径に配置される。
図2C及び図2Dは、リセプタクル219の概略断面図である。リセプタクル219は、円筒形状を有する本体220と、本体の一端のフレア状ベース221を含む。本体220は半円形プレート216を貫通して配置され、一方、フレア状ベース221は、半円形プレート216の下面に形成されたカウンターボアに部分的に位置決めされ、接触する。リセプタクル219は、本体220内に延在する第1凹部222と、フレア状ベース221に形成されたカウンターボア223を含む。凹部222とカウンターボア223とは、テーパ側壁224によって連結され、フィーチャ係合を容易にする。一例では、凹部222は、直径整列フィーチャを収容するために、長方形又は放物線形状を有する。このような例では、凹部222は、2つの平行なエッジ214a、214bに垂直な方向とは対照的に、2つの平行なエッジ214a、214bに平行な方向により大きな幅を有することができる。凹部222の放物線状又は長方形の形状は、凹部222内にリフトピンを収容することを容易にする。
また、半円形プレート216は、内部に配置された第2の複数のリセプタクル225(3つが図示)を含む。リセプタクル225は、各々、支持構造(例えば、ロボットブレード)と係合するように構成される。支持構造によるリセプタクル225の係合は、キャリア213の搬送中にキャリア213と支持構造体との間の相対的な移動を低減又は防止する。例えば、支持構造は、リセプタクル225内に受け入れられる対応する雄型プラグを含むことができる。
リセプタクル225は、半円形プレート216に形成された開口部内に配置される本体226を含む。また、リセプタクル225は、本体226の一端に配置されたフレア部227を含む。フレア部227は本体226より大きな直径を有し、半円形プレート216の底面に形成されたカウンターボア内に部分的に配置される。ボア228は本体226とフレア部227を貫通して形成され、その対向する端部にカウンタシンク229を含む。下端のカウンタシンク229は、リセプタクル225への雄型プラグのガイドを容易にする。
各々のリセプタクル219、225は、金属、炭化ケイ素、グラファイト、アルミナ、窒化ケイ素、酸化ケイ素、ポリエチレンテレフタレート、又はセラミック材料の1つ又は複数から形成することができる。他の材料も考えられる。一例では、リセプタクル219,225は、軟質ポリマー材料(例えば、Vespel(登録商標)、Ultem(登録商標)、アセタール、PTFE)、又は、セラミック材料(例えば、炭化ケイ素)から形成され、粒子発生を低減する。
また、キャリア213は、湾曲エッジ215aにおいて半円形プレート216に結合された第1の弧状支持構造230aと、湾曲エッジ215bにおいて半円形プレート216に結合された第2の弧状支持構造230bを含む。第1の弧状支持構造230a及び第2の弧状支持構造230bの各々は、半円形プレート216の上面に配置される。第1の弧状支持構造230a及び第2の弧状支持構造230bは、半円形プレート216の上面の平面の上方に延在する。一例では、第1の弧状支持構造230a及び第2の弧状支持構造230bの各々は、対応する湾曲エッジ215a、215bの長さよりも短い長さを有する。第1の弧状支持構造230a及び第2の弧状支持構造230bの各々は、炭素繊維、ポリエチレンテレフタレート又はグラファイトのような材料から形成することができる。
第1の弧状支持構造230a及び第2の弧状支持構造230bの各々は、半円形プレート216を貫通して形成された開口部232と係合する雄型延長部231を含む。図2Fは、雄型延長部231及び開口部232の断面図を示す。延長部231は開口部232と係合し、締まり嵌めによってその中に保持される。一例では、第1の弧状支持構造230a及び第2の弧状支持構造230bと同様に、開口部232も、リセプタクル225の半径方向外側に配置される。第1の弧状支持構造230a及び第2の弧状支持構造230bの各々は、湾曲エッジ215a、215bの曲率半径にほぼ等しい曲率半径を有する。
図2Fを再び参照すると、第1の弧状支持構造230a及び第2の弧状支持構造230bの各々は、その半径方向外側のエッジに段差面を含む。段差面は、半円形プレート216の上面にほぼ平行に配置された支持面233と、支持面233の半径方向内側に位置し、半円形プレートの上面にほぼ垂直に配向された垂直壁234を含む。エッジリング(図3に示す)は、キャリアに支持されている間、支持面233と垂直壁234に係合する。一例では。対向する第1の弧形支持構造230aの垂直壁234と第2の弧状支持構造の垂直壁234との間の距離は、エッジリングの内径にほぼ等しいので、これにより、搬送プロセス中のキャリア213に対するエッジリングの動きを低減又は緩和する。一例では、垂直壁234は、雄型延長部231の半径方向外側に配置される。
図2A~2Fはキャリア213の一例を示しているが、他の例もまた考えられる。例えば、キャリア213は、半円形ではなく、完全な円形の本体を有してもよい。追加的又は代替的に、キャリアは、半円形の開口部218a、218bではなく円形の開口部を含むことができる。他の例では、半円形の開口部218a、218bを除外することができる。そのような例では、キャリア213は、少なくとも部分的に、炭素繊維、軽量複合材料、又は、他の高強度、低重量、真空適合性材料から形成することができる。一例では、キャリア213は、キャリア213の移動及び配置中の不均衡を緩和するために、1つ以上の軸の周りで対称である。他の例では、第1の弧状支持構造230a及び第2の弧状支持構造230bは、その下側部分から上側部分に内側にテーパする外側エッジを含み、これにより、エッジリング110との係合及びアライメンを容易にする。
図3Aは、その上にエッジリング110を支持するキャリア213の概略平面図である。図3Bは図3Aの概略断面図である。図3A及び図3Bに示されるように、エッジリング110は、第1の弧状支持構造230a及び第2の弧状支持構造230b上に配置され、支持される。エッジリング110の下面は支持面233に接触し、一方、エッジリング110の半径方向内側のエッジは、第1の弧状支持構造230a及び第2の弧状支持構造230bの垂直壁234と接触する。図示の例では、エッジリング110は、第1の弧状支持構造230a及び第2の弧状支持構造230bの外径より小さな内径を有し、エッジリング110は、弧状支持構造230a及び第2の弧状支持構造230bの外径より大きな外径を有する。更に、エッジリング110の上面は、第1の弧状支持構造230a及び第2の弧状支持構造230bの上面の上に配置される。一例では、第1の弧状支持構造230a及び第2の弧状支持構造230bの一方又は両方は、フィーチャ(例えば、平坦面)を含み、静電チャック又は他の基板支持体と係合し、整列することを容易にすることができる。
図4A及び図4Bは、各々、本開示の一態様による、キャリア213をその上に支持するロボットブレード435の概略平面図及び底面図である。図4C及び図4Dは、本開示の一態様による、キャリア213をその上に支持するロボットブレード435の概略断面図である。ロボットブレード435は、ファクトリインターフェイスロボット111上で用いることができる。しかしながら、他の用途もまた考えられる。
ロボットブレード435は、ベース436と、ベース436から延在する1つ以上のフィンガ437(例えば、2つのフィンガ437が図示)を含む。図示された例では、フィンガ437は手のひら状であるが、別個のフィンガ437を用いることもできる。ベース436は、ロボットの駆動アームに結合され、ロボットブレード435の移動を容易にすることができる。1つ以上の実施形態において、本開示によるロボットブレードは、1つ以上のキャリア係合フィーチャを含み、キャリア213をロボットブレードに係合し、支持することを容易にする。例えば、ロボットブレードは、ベースキャリア係合フィーチャ(例えば、ロボットブレードのベースの上面に結合されるか、その上に形成されるもの)、及び、フィンガキャリア係合フィーチャ(例えば、ロボットブレードの各々のフィンガの上面に結合されるか、その上に形成されるもの)を含むことができる。図示された例では、ロボットブレード435は、キャリア係合フィーチャのために各々のフィンガ437の遠端部に配置されたエンドパッド438を含む。また、ロボットブレード435は、ベースキャリア係合フィーチャとしてベース436の上面に結合された1つ以上のベースパッド439(例えば、2つのパッド439が図示)を含む。また、ローラ440がロボットブレード435に含まれ、2つのフィンガ437に向かってベース436に又はベース436から内側及び外側に(例えば、横方向に)駆動するように構成される。ローラ440は、ベース436に対して動く摺動部材441に結合される。ローラ440はポストの周りを回転することができ、又は、非回転部材(例えば、バンパ)であってもよい。アクチュエータ(図示せず)は、摺動部材441及びローラ440をフィンガ437の遠端部に向けて駆動させ、キャリア213の固定を容易にするように構成される。図4Dを参照すると、ローラ440は非接触位置に示されるが、キャリア213の外側エッジと接触するように駆動され、キャリア213の固定を容易にすることができる。ローラ440とキャリア213との接触位置において、エッジリング110の底面とローラ440の上面の間に間隙が存在し、これにより、ローラ440はエッジリング110と接触することなく駆動し、エッジリング110の損傷を減らし、パーティクルの発生を減らすことができる。
ローラ440は、ベース436に隣接して又はベース436に隣接して配置された2つのベースパッド439の間に配置される。各々のベースパッド439の上面490は、キャリア213の支持面である。各々のベースパッド439は、その基端部においてフィンガ437(又はそのパーム)の上面に配置された平坦な下面442を含む。各々のベースパッド439の上面490は、ベース436に隣接するステップ443と、ステップ443からフィンガ437の遠端部に向かって先細になるテーパ部444を含む。一例では、キャリア213は、搬送中に、上面490のテーパ部444に載置される。
更に、フィンガ437は、その遠端部に配置されたエンドパッド438を含む。エンドパッド438は、ベースパッド439と同じ又は類似の材料から形成される。エンドパッド438はフィンガ437のエッジ又はエッジ付近でキャリア213の支持を容易にし、キャリア213の搬送中、キャリア213をフィンガ437に並行に維持するようなサイズと形状である。一例では、エンドパッド438は、フィンガ437と接触する平坦な下面445と、キャリア213に接触する平坦部446aを有する上面と、平面部分446aの近傍のテーパ部446bを含む。一例では、ベースパッド439及びエンドパッド438の高さは、リセプタクル225の下面とフィンガ437の上面との間に空間を設けるように選択される。
一例では、ローラ440、各々のエンドパッド438、及び、各々のベースパッド439は、キャリア213の損傷を低減するためのパッド材料である。他の例では、ローラ440、各々のエンドパッド438、及び、各々のベースパッド439は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、又は、ポリエチレンテレフタレートから選択される。フィンガ437及びベース436は、金属又は合金(例えば、アルミニウム)、又は、セラミック材料(例えば、炭化ケイ素)から形成することができる。
図5Aは、本開示の一態様による、ロボットブレード548及びロボットリスト549の概略図である。図5Bは、本開示の一態様による、キャリア213及びエッジリング110を支持する図5Aのロボットブレード548の断面図である。一態様では、ロボットブレード548は、既存のロボットリストに結合するように構成されるか、又は、1つ以上のファスナ550(例えば、ボルト)によってロボットリスト549に結合される。次に、ロボットリスト549はロボットに結合して、ロボットブレード548の移動を容易にすることができる。一例では、ロボットブレード548、及び、任意で、ロボットリスト549は、搬送チャンバロボット112と共に用いることができる(図1に示される)。
ロボットブレード548は、ロボットリスト549の遠端部に隣接するベース551を含む。ベース551は、その上面に形成された隆起したリッジ552を有する。一例では、隆起したリッジ552は段差面(図示せず)を含む。段差面は、搬送動作中、キャリア213と係合し、キャリア213の支持を容易にし、これにより、キャリア213の追加的な支持を提供することができる。また、ロボットブレード548は、ベース551から延在する2つのフィンガ554を含む。各々のフィンガ554は、その各々の遠端部において上面に形成された隆起したリッジ555を有する。隆起したリッジ555は、各々のフィンガ554の上面から垂直に延在する。
フィンガ554の隆起したリッジ555及びベース551の隆起したリッジ552は、半円形又は湾曲した配置で構成されている。一例では、2つのフィンガ554の上面に形成された隆起したリッジ555及びベース551の上面に形成された隆起したリッジ552は、共通の円の弧である。このような例では、共通の円は、キャリア213の支持を容易にするため、キャリア213とほぼ同じサイズであってもよい。
隆起したリッジ552及び隆起したリッジ555により提供される支持に加えて、又は、これに代えて、ロボットブレード548は、複数の係合ポスト556(3つが図示)のような複数のキャリア係合フィーチャを含むことができる。一例では、係合ポスト556は、ロボットブレード548の上面から垂直に延在する円筒形の柱である。ベース551は、隆起したリッジ552に隣接するその上面に形成された係合ポスト556の1つを含み、一方、2個のフィンガ554の各々は、各々の上面に配置された各々の係合ポスト556を含む。
図5Bに示されるように、各々の係合ポスト556は、キャリア213の対応するリセプタクル225と係合するように配置される。係合ポスト556によるリセプタクルの係合は、キャリア213の搬送中、ロボットブレード548とキャリア213との間の相対的な運動を低下させる。リセプタクル225が係合ポスト556により係合されると、ロボットブレード548の上面は、キャリア213の半円形プレート216の下面から離間される。リセプタクル225の寸法は、ロボットブレード548の上面と半円形プレート216の下面との間に隙間を提供するように選択され、これにより、コンポーネント間の接触を減少させ、結果として粒子発生を減少させる。
更に、リセプタクル225の寸法は、隆起したリッジ552及び隆起したリッジ555の上面からエッジリング110の下面を離間するように選択することができ、これにより、エッジリング110とロボットとの間の接触を除去又は低減することが可能になる。エッジリング110とロボットブレード548との間の接触が減少することにより、ロボットブレード548との不注意による接触によって生じるエッジリング110の損傷が緩和される。同様に、ロボットブレード548の寸法は、同様の理由により、エッジリング110とロボットリスト549との間の間隔を維持するように選択されることに留意すべきである。
幾つかの例では、ロボットブレード548は、その中に形成された1つ以上の開口部557を含むことができる。1つ以上の開口部557は、ロボットブレード548の軽量化を容易にし、それによってキャリア213の重量を補償する。これにより、ロボットブレード548は、元々キャリア213の搬送用に設計されていない既存のロボットに後付けすることが可能になる。一例では、ロボットブレード548は、また、基板の搬送に用いることもできる。そのような例では、係合ポスト556は、搬送される基板との接触を最小限にするために丸い上面を含むことができ、これにより粒子の生成を低減する。
図6A~図6Hは、本開示の一態様による、処理チャンバ107内でのエッジリング110の配置を概略的に示す。図7は、本開示の一態様による、エッジリングを配置する方法760のフロー図である。説明を容易にするために、図7を図6A~図6Hと共に説明する。
図6Aは、処理チャンバ107の内部の上面斜視図を概略的に示す。処理チャンバ107はポート108(例えば、スリットバルブ)を含み、ロボットブレード548及びロボットリスト549の進入及び退出を容易にする。方法760のオペレーション761では、エッジリング110をその上に有するキャリア213は、ロボットブレード548を介して処理チャンバ107内に配置される。キャリア213及びエッジリング110は、図6Aに示されるように、基板支持体680の静電チャック上にセンタリングされる。キャリア213の寸法は、ポート108の寸法変化の必要なしに、キャリア213及びエッジリング110がポート108を通過できるように選択される。従って、キャリア213は、処理チャンバ107の寸法を大幅に再構成する必要なしで、既存のチャンバで使用することができる。しかし、キャリア108の進入及び退出のための追加のクリアランスを提供するために、ポート108への寸法変化が生じる場合があると考えられる。
図6Bに示されるように、オペレーション762において、基板リフトピン681(例えば、リフトピンセットの第1セット)が駆動され、キャリア213のリセプタクル219と接触する。一例では、3つの基板リフトピン681が駆動され、各々の基板リフトピン681は、各々のリセプタクル219と係合する。基板リフトピン681及びリセプタクル219は、ロボットブレード548からの干渉なしに、それらの間の係合を可能にするように配置される。続いて、オペレーション763では、基板リフトピン681は更に上方に駆動され、ロボットブレード548からキャリア213及びその上に支持されたエッジリング110を持ち上げる。このような構成では、図6Cに示されるように、キャリア213及びエッジリング110は、ロボットブレード548の上方に位置し、ロボットブレード548から離れている。
オペレーション764では、図6Dに示されるように、ロボットブレード548が処理チャンバ107から引き出され、キャリア213及びエッジリング110が基板支持体680に向かって下降する。一例では、キャリア213は、基板支持体680の上面から離間した位置であるが、ロボットブレード548の水平面又はオペレーション762の最初の係合位置の下にある位置に下降する。
オペレーション765において、基板リフトピン681の半径方向外側に位置する外側リフトピン682(例えば、リフトピンの第2セット)が上方に駆動する。外側リフトピン682はリフトリング683の下に配置され、従って、上方に駆動するとリフトリング683を基板支持体680の表面から持ち上げる。リフトリング683は外側リフトピン682を介して上方に駆動し、図6Eに示されるように、エッジリング110の底面に接触する。リフトリング683は、内側周縁部に段差面を含み、内部にエッジリング110を受け入れる。代替的に、リフトリング683は、整列を容易にするためのテーパ面を含むことができる。
オペレーション766において、図6Fに示されるように、エッジリング110はキャリア213から持ち上げられる。参考のために、図6Fは、キャリア213の異なる断面を示すために、図6Eに関して約90度回転された概略側面図を示す。エッジリング110は、外側リフトピン682と共にリフトピン683を更に上方に駆動することにより持ち上げられる。オペレーション766において、キャリア213は、基板リフトピン681上に配置されたままであり、一方、エッジリング110はそこから持ち上げられる。このような構成では、キャリア213は第1の平面内に配置され、リフトリング683及びその上に位置するエッジリング110は、第1の平面の上方の第2の平面内に配置される。また、一例では、キャリア213は、追加的に、ポート108に整列させるために上方に持ち上げられ、処理チャンバ107からキャリア213の排出を容易にする。このような例では、リフトリング683及びエッジリング110は、依然としてキャリア213の上方に位置する。
オペレーション767において、キャリア213は、図6Gに示されるように、処理チャンバ107から除去される。キャリア213は、ロボットブレード584を処理チャンバ107に戻して挿入し、基板リフトピン681を用いてキャリア213をロボットブレード584上に降下させることによって除去される。基板リフトピン681は基板支持体680内まで更に低下し、基板リフトピン681との干渉の可能性を低減する。キャリア213がロボットブレード584上に配置されると、ロボットブレード584は処理チャンバ107から引き出される。
平行なエッジ214a、214b(図2Aに図示)は、外側リフトピン682に対してクリアランスを提供し、外側リフトピン682が垂直に持ち上げられた状態で延在したままである間に、キャリア213を処理チャンバ107から引き出すことを可能にする。キャリア213は、上述したように、エッジリング110から分離して引き出され、エッジリング110を処理チャンバ107内に残すことができる。
オペレーション768において、キャリア213及びロボットブレード584が処理チャンバ107から除去されると、図6Hに示されるように、リフトリング683及びエッジリング110が基板支持体680上に位置決めされる。このような例では、リフトリング683が基板支持体680と接触するまで外側リフトピン682の駆動によってリフトリング683が下降し、エッジリング110を所定の位置に位置決めする。一例では、エッジリング110は整列タブ又は他の割出しフィーチャを含み、基板リング680上のエッジリング110の適切な整列を容易にすることができる。
図6Iに示す図6Hの代替的な例では、エッジリング110は基板支持体680上に配置され、これにより、1つ以上のリフトピン681が、処理のために、エッチリング110を基板支持体680の上面に対し非平行構成に位置決めすることができる。例えば、リフトピン681は、エッジリング110の他の部分よりも大きい(基板支持体680に対して)相対的な高さまでエッジリング110の1つの部分を持ち上げることができる。その際、基板支持体680に隣接するプラズマシースが影響を受ける。従って、エッジリング110の位置は、より均一な処理をもたらすためにプラズマシースに影響を及ぼすように選択することができる。
図7はエッジリング110を搬送する方法の一例を示しているが、他の例も考えられる。例えば、方法670を逆に行うことによって、エッジリング110を処理チャンバ100から除去することができると考えられる。
更に、本開示の態様は、プラズマ均一性を更に調整するために用いることができると考えられる。一例では、エッジリング110が基板支持体680上に配置されると、外側リフトピン682は、基板支持体680に対するエッジリング110の平坦性を調整することができる。例えば、オペレーション768の後、1つ又は複数の外部リフトピン682の垂直位置を調整し、エッジリング110(又は、処理されている基板)の近くの特定の位置でのプラズマシース及び/又はケミストリに影響を及ぼすことにより、エッジリング110の平面に微細な調節を施すことができる。このような例では、基板処理は、基板表面に対し非平坦なエッジリング110で生じさせることができる。
図8Aは、脱気チャンバ(例えば、脱気チャンバ104a(図1に示す))内で使用される際のキャリア213の概略図である。図8B及び8Cは、本開示の態様による、脱気チャンバ内で使用される支持構造885の概略斜視図である。
脱気チャンバの内部は、複数の支持構造885(3つが図示)を含む。支持構造885は、脱気作業の間、基板(例えば、半導体ウェーハ)又はその上のキャリアを支持するように構成される。支持構造885は、一般に円形の形状を有する半導体ウェハ、及び、半円形の形状を有する基板キャリア213を、配向し、支持するように構成される。
各々の支持構造885は、第1の端部887a及び第2の端部887bを有するベース886を含む。クロス部材888は、ベース886の第1の端部887aに配置される。クロス部材888はベース886と同一平面内に配置され、共通平面の上面を共有する。クロス部材888はベース886より大きい幅を有し、ベース886に垂直に配向される。クロス部材888は、それを貫通して形成される開口部889と、クロス部材の下面から延在する少なくとも2つの支持ポスト890を含む。2つの支持ポスト890は、開口部889の反対側に配置され、円筒形状を有することができる。一例では、支持ポスト890は、クロス部材888に対して軸方向に移動可能であるか、又は、調整可能である。
また、支持構造885は、ベース886の第2の端部887bから延在する垂直部材891を含む。垂直部材891は、支持ポスト890の軸に平行な方向に延在する。一例では、垂直部材891は、ベース886に対して、又は、ベース886から2つの支持ポスト890の反対の方向に延在する。垂直部材891は、その遠端部にボールベアリング892を含む。他の例では、垂直部材891は、その遠端部に接触パッドを含む。ボールベアリング891(又は接触パッド)は、基板の表面を傷つけることなく、基板との接触を容易にする。接触パッド又はボールベアリング892は、セラミック又は他の材料から形成され、粒子生成を緩和することができる。一例では、接触パッド又はボールベアリング892は、処理中にその上の基板を支持するように構成される。
動作中、基板(例えば、半導体ウエハ)が脱気チャンバ104a内に搬送され、支持構造885上に位置決めされる。基板のサイズ及び形状により、基板は支持構造の全てのボールベアリング892に接触することができる。しかしながら、キャリア213の半円形状により、キャリア213は支持構造895の全てのボールベアリング892に接触することができない。しかしながら、キャリア213は、ベース886の上面と各々の支持構造885のクロス部材と接触することができ、これにより、支持構造が半導体基板及びキャリア213の両方を支持することを可能にする。
図8Aを参照すると、複数の基板の支持を容易にするため、支持構造885の配向は調整可能である。図示の例では、2つの支持部材885は、垂直部材891が半径方向内側に位置するように配向され、一方、第3の支持部材895が、各々の垂直部材891が半径方向外側に位置する(例えば、互いに180°)ように配向される。各々の支持部材895は、開口部889の軸の周りを回転して、各々の支持部材895を所望の構成に配置することができると考えられる。支持ポスト890は、対応するリセプタクルと係合し、各々の支持部材895が所望の位置にあるとき、各々の支持部材895の更なる回転運動を防止することができる。
図8A~8Cは、本開示の一態様を示すが、代替的な態様も考えられる。代替的な例では、脱気チャンバ104aは3つ以上の支持構造885を含むことができる。
図9は、本開示の一態様によるカセット902を開示する。カセット902は、各々がその上にエッジリング110を有する(各々3つが図示)1つ以上のキャリア213を収容するように構成されている。各々のキャリア213は、距離「D」だけ互いに間隔を置いてコウム991上に配置される。距離Dは、カセット902内でロボットクリアランスの所望の量に選択される。各々のコウム991は、ハウジング992の内面に結合された対向する支持構造を含む。各々の支持構造は、ハウジング992に結合されたベース993と、各々のベース993から内向きに段状に延在する延長部994を含む。
本開示のキャリア213は、対向する平行なエッジ214a、214bを有し、従って円形ではなく、従来のカセットにおける支持を妨げる。しかし、本開示のカセット902は、半径方向内向きに延在する延長部994を含み、対向する平行なエッジ214a、214bに沿って各々のキャリア213を支持する。各々のコウム991の段差面は、キャリア213をその上に支持するとき、エッジリング110との干渉を防止する。一例では、コウム991のベース993のサイズ及び位置は、その上に基板(例えば、半導体ウェハ)を支持することができるように選択することができる。従って、カセット902は、キャリア213及びエッジリング110を処理システム100に導入するため、及び、処理のため基板を処理システム100に導入するための両方に使用することができる。他の例では、従来のカセットは、延長部994を含むように修正することができる。
本開示の利点は、処理チャンバの通気及び開放なしで、エッジリングを交換する能力を有することを含む。通気を避けるため、チャンバの稼働時間が改善され、メインテナンス費用が削減される。更に、処理チャンバを開口せずに、エッジリングを交換することにより、特定のエッチング用途の性能を最適化するため、エッジリングの形状又は材料の選択が可能になる。従来のアプローチは、特定の用途に対してエッジリングを交換するためにかなりの時間を必要とするため、従来のシステムでそうすることは実用的ではない。しかしながら、本明細書に記載の態様を使用してエッジリングを迅速に交換又は再配置することができるので、プロセスパラメータによって指示されるようにエッジリングを交換することが現実的になる。
更に、処理の均一性も本明細書に記載の態様によって改善される。従来のアプローチでは、エッジリングの交換に要する時間が大幅に長くなるため、従来のシステムでは、ダウンタイムを軽減するためのエッジリングの予防メインテナンスの間の時間が最大化される。しかしながら、そのようにすると、予防メインテナンスの直前にエッジリングが磨耗するという結果になる。エッジリングの形状及び材料は、処理される基板のエッジ付近のプラズマシース及びケミストリ濃度に影響を及ぼすので、磨耗したエッジリングの存在により処理の均一性が低下する可能性がある。しかしながら、本開示の態様は、摩耗し始めるときにエッジリングを迅速に交換することができるので、エッジリングを大幅にダウンタイムなしに交換することができ、それによってプロセスの均一性が向上する。
本明細書の態様は、半円形のプレート及びキャリアに関して説明されているが、キャリアは完全な円形であってもよいと考えられる。
上記は本開示の態様に対象としているが、本開示の他の及び更なる態様は、その基本的な範囲から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 (20)

  1. エッジリングを支持するためのキャリアであって、
    周縁部を有するプレートであって、周縁部は、
    複数の湾曲したエッジと、
    複数の平行なエッジとを含んでいる、プレートと、
    プレートに配置された複数のリセプタクルであって、
    複数のリセプタクル各リセプタクルは軟質ポリマー材料で形成され、
    複数のリセプタクルの各々は支持構造と係合するように構成されている、リセプタクルと、
    複数の湾曲したエッジに結合された複数の弧状支持構造であって、
    弧状支持構造はプレートの上面の平面の上方に延在し、
    複数の弧状支持構造の各弧状支持構造は、
    弧状支持構造の半径方向外側のエッジに形成され、プレートの上面の平面の上方に配置された段差であって、各弧状支持構造の段差は、
    プレートの上面に平行な支持面と、
    弧状支持構造の支持面の半径方向内側に位置決めされ、プレートの上面に垂直に向けられた弧状壁であって、各弧状支持構造の支持面に対して垂直に延在する各弧状支持構造の弧状壁とを含んでいる、段差とを備えている、弧状支持構造と、
    弧状壁の半径方向内側に位置決めされ、プレート内に延在する雄型延長部とを備えるキャリア。
  2. 複数の弧状支持構造の各弧状支持構造の弧状壁は、エッジリングの内側半径よりも小さい曲率半径を有している、請求項1に記載のキャリア。
  3. 複数の弧状支持構造の各弧状支持構造の弧状壁は、エッジリングの内側半径以下である、請求項2に記載のキャリア。
  4. プレートは半円形プレートである、請求項1に記載のキャリア。
  5. 複数のリセプタクルの少なくともいくつかは、複数の弧状支持構造の半径方向内側に位置決めされている、請求項1に記載のキャリア。
  6. 複数のリセプタクル各リセプタクルは、プレートに形成された開口部に配置された本体を備えている、請求項1に記載のキャリア。
  7. 複数のリセプタクル各リセプタクルの本体は、本体の円筒形部分よりも大きい外径を有するフレア部を備えている、請求項6に記載のキャリア。
  8. 複数のリセプタクル各リセプタクルの本体は、本体を貫通して形成されたボアをさらに備えている、請求項7に記載のキャリア。
  9. プレートは、その中に形成された1つ以上の開口部を備えている、請求項1に記載のキャリア。
  10. 1つ以上の開口部は複数の開口部を含み、
    複数のリセプタクルの少なくとも1つは、複数の開口部のうちの2つの間に位置決めされている、請求項9に記載のキャリア。
  11. エッジリングを支持するためのキャリアであって、
    周縁部を有するプレートであって、周縁部は、
    複数の湾曲したエッジと、
    複数の平行なエッジとを含んでいる、プレートと、
    プレートに配置された複数のリセプタクルであって、
    複数のリセプタクル各リセプタクルは軟質ポリマー材料で形成され、
    複数のリセプタクルの各々は支持構造と係合するように構成されている、リセプタクルと、
    複数の湾曲したエッジに結合された複数の弧状支持構造であって、複数の弧状支持構造の各弧状支持構造は、
    弧状支持構造の半径方向外側のエッジに形成された段差であって、各弧状支持構造の段差は、
    支持面と、
    弧状支持構造の支持面の半径方向内側に位置決めされ、各弧状支持構造の支持面に垂直に延在する弧状壁とを含んでいる、段差とを備えている、弧状支持構造とを備えるキャリア。
  12. 複数の弧状支持構造の各弧状支持構造の弧状壁は、エッジリングの内側半径よりも小さい曲率半径を有している、請求項11に記載のキャリア。
  13. 複数の弧状支持構造の各弧状支持構造の弧状壁は、前記半径はエッジリングの内側半径以下である、請求項12に記載のキャリア。
  14. プレートは半円形プレートである、請求項11に記載のキャリア。
  15. 複数のリセプタクル各リセプタクルは、プレートに形成された開口部に配置された本体を備え、
    複数のリセプタクル各リセプタクルの本体は、本体の円筒形部分よりも大きい外径を有するフレア部を備えている、請求項11に記載のキャリア。
  16. 複数のリセプタクル各リセプタクルの本体は、本体を貫通して形成されたボアをさらに備えている、請求項15に記載のキャリア。
  17. エッジリングを移送する方法であって、
    スリットバルブドアを介してチャンバ内にロボットブレードを挿入する工程であって、ロボットブレードは、その上にキャリアと、キャリア上に支持されたエッジリングとを有しており、キャリアは、
    周縁部を有するプレートであって、周縁部は複数の湾曲したエッジと、複数の平行なエッジとを含んでいるプレートと、
    プレートに配置された複数のリセプタクルであって、複数のリセプタクルの各リセプタクルは軟質ポリマー材料で形成され、複数のリセプタクルの各々は支持構造と係合するように構成されている、リセプタクルと、
    複数の湾曲したエッジに結合された複数の弧状支持構造であって、複数の弧状支持構造の各弧状支持構造は、各弧状支持構造の半径方向外側のエッジに形成された段差であって、各弧状支持構造の段差は、支持面と、各弧状支持構造の支持面の半径方向内側に位置決めされ、各弧状支持構造の支持面に垂直に延在する弧状壁とを含んでいる、段差とを備えている、弧状支持構造とを備える工程と、
    キャリア及びその上のエッジリングを基板支持体の上に位置決めする工程と、
    基板リフトピンを駆動し、エッジリングをキャリアから持ち上げる工程と、
    ロボットブレード及びキャリアをチャンバから引き出す工程とを含む方法。
  18. エッジリングを下降させ、基板支持体と接触させる工程をさらに含む、請求項17に記載の方法。
  19. エッジリングを下降させ、基板支持体と接触させる工程は、エッジリングを基板支持体の上面に対して非平行な形態に位置決めし、処理中にプラズマシースの位置を調節する工程を含んでいる、請求項18に記載の方法。
  20. チャンバ内にロボットブレードを挿入する工程及びロボットブレード及びキャリアをチャンバから引き出す工程の間、キャリアの複数のリセプタクルがロボットブレードと係合し、
    複数のリセプタクル各リセプタクルは軟質ポリマー材料で形成されている、請求項17に記載の方法。
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