JP7457209B2 - 載置装置及び半導体反応チャンバ - Google Patents

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Description

本発明は、半導体製造の技術分野に関し、特に載置装置及び半導体反応チャンバに関する。
科学技術の急速な発展に伴い、スマートフォン、タブレットコンピュータ等の電子製品は現代人の生活に不可欠な製品となっている。これらの電子製品は内部に多数の半導体チップを含み、半導体チップの主な製造材料はウェハである。ウェハは回路パターンをエッチングする必要があり、通常半導体プロセス装置を用いてウェハをエッチングする。
エッチング機を例とし、エッチング機の半導体反応チャンバ内に静電チャック及びフォーカスリングが設けられ、静電チャックはウェハを支持することに用いられ、フォーカスリングは静電チャックに周設され、フォーカスリングは半導体反応チャンバ内のプラズマを集めることができ、それによりエッチングの均一性を向上させることができる。
しかしながら、半導体反応チャンバがウェハをエッチングする過程において、フォーカスリングの頂面及び凹溝の上面もエッチングされるため、フォーカスリングの厚さを小さくし、それによりウェハのエッジのエッチングレートを加速させ、さらにウェハのエッジ領域とウェハの中央領域のエッチングレートの差を大きくし、それによりエッチングの均一性が悪い。エッチングの均一性を向上させるために、フォーカスリングの上面及び凹溝の上面がエッチングされた後、駆動機構を利用して突き上げピンを駆動してフォーカスリングを突き上げ、フォーカスリングの高さを増加することによりフォーカスリングのエッチングされた部分を補償し、それによりエッチングの均一性が保証される。
しかしながら、フォーカスリングが突き上げピンにのみ載置されるため、駆動機構が突き上げピンを駆動してフォーカスリングを突き上げる時、フォーカスリングの突き上げピンにおける位置がずれ、ずれた後のフォーカスリングがウェハを突き上げ、ウェハの高さが変化するようにし、それによりウェハの吸着及び位置精度に影響を与え、さらにエッチングプロセスに影響を与える可能性があり、一方、フォーカスリングは突き上げピンの突き上げの衝撃力を受ける時に突き上げピンから落下しやすく、それにより半導体反応チャンバの安全性が悪くなってしまう。
本発明は、フォーカスリングによるウェハの吸着及び位置精度に対する悪影響及び半導体反応チャンバの低い安全性の問題を解決するように、載置装置及び半導体反応チャンバを開示する。
上記問題を解決するために、本発明は以下の技術的解決手段を採用している。
半導体反応チャンバにウェハを載置するための載置装置であって、
チャックと、フォーカスリングアセンブリと、複数のフォーカスリング突き上げピンと、を含み、
前記チャックは、前記半導体反応チャンバ内に設けられ、前記ウェハを載置することに用いられ、
前記フォーカスリングアセンブリは、上部フォーカスリング及び下部フォーカスリングを含み、前記下部フォーカスリングは前記チャックの周囲に設けられ、前記下部フォーカスリングの上面に凹溝が設けられ、前記上部フォーカスリングは前記凹溝内に昇降可能に設けられ、前記下部フォーカスリングの上面において且つ前記凹溝の内側に位置する領域は支持領域であり、前記支持領域は前記チャックの上面と面一であり、前記ウェハを共同で支持することに用いられ、前記上部フォーカスリングが前記凹溝内に位置する場合、前記上部フォーカスリングの上面は前記支持領域よりも高く、前記上部フォーカスリングの下面に第１ストッパ部が設けられ、前記第１ストッパ部は前記凹溝に対応して設けられ、
前記複数のフォーカスリング突き上げピンは、前記上部フォーカスリングの周方向に沿って間隔を空けて分布し、上昇時に前記上部フォーカスリングを押し上げることができるように、各前記フォーカスリング突き上げピンは前記載置装置内に昇降可能に設けられ、前記下部フォーカスリングの前記凹溝の底部に位置する部分を貫通し、前記フォーカスリング突き上げピンの上端に第２ストッパ部が設けられ、前記第２ストッパ部は前記フォーカスリング突き上げピンが前記上部フォーカスリングを押し上げる時に、前記第１ストッパ部と係合して前記上部フォーカスリングの前記フォーカスリング突き上げピンにおける水平位置を限定する。
半導体反応チャンバであって、上記載置装置を含む。
本発明に採用される技術的解決手段は以下の有益な効果を達成することができる。
本発明に開示される載置装置は、別体式のフォーカスリングアセンブリを採用し、すなわち、上部フォーカスリング及び下部フォーカスリングを含み、該下部フォーカスリングの上面に凹溝が設けられ、且つ下部フォーカスリングの上面においてかつ凹溝の内側に位置する領域は支持領域であり、該支持領域はチャックの上面と面一であり、ウェハを共同で支持することに用いられる。上部フォーカスリングは上記凹溝内に昇降可能に設けられ、それにより上部フォーカスリングを上昇させることによりその高さを増加させ、上部フォーカスリングのエッチングされる部分を補償し、エッチングの均一性を保証し、また、ウェハは下部フォーカスリングに支持され、下部フォーカスリングは上部フォーカスリングに伴って上昇しないため、このようにして上部フォーカスリングがウェハを突き上げる状況を回避することができ、それによりウェハの吸着及び位置精度に影響を与えない。また、上昇時に上部フォーカスリングを押し上げることができるように、上部フォーカスリングの下面に第１ストッパ部が設けられ、且つフォーカスリング突き上げピンの上端に第２ストッパ部が設けられ、各フォーカスリング突き上げピンは載置装置内に昇降可能に設けられ、且つ下部フォーカスリングの凹溝の底部に位置する部分を貫通し、また、上記第２ストッパ部はフォーカスリング突き上げピンが上部フォーカスリングを押し上げる時に、上記第１ストッパ部と係合して、上部フォーカスリングがフォーカスリング突き上げピンにおける水平位置を限定することができ、それにより上部フォーカスリングのフォーカスリング突き上げピンにおける位置ずれ及び傾斜を防止することができ、それにより上部フォーカスリングがフォーカスリング突き上げピンから落下しにくく、さらに半導体反応チャンバの安全性が向上する。
本発明に開示される半導体反応チャンバは、本発明に開示される上記載置装置を用いることにより、ウェハの吸着及び位置精度に影響を与えることを回避することができるだけでなく、且つ上部フォーカスリングがフォーカスリング突き上げピンから落下しにくく、さらに半導体反応チャンバの安全性が向上する。
ここで説明した図面は本発明をさらに理解することに用いられ、本発明の一部を構成し、本発明の例示的な実施例及びその説明は本発明を説明することに用いられ、本発明を不当に限定するものではない。図面において、
本発明の実施例に開示される半導体反応チャンバの構造概略図である。 本発明の実施例に開示される載置装置の構造概略図である。 図２の部分拡大図である。 本発明の実施例に開示される載置装置における下部フォーカスリングの部分断面図である。 本発明の実施例に開示される載置装置における上部フォーカスリングの部分断面図である。 本発明の実施例に開示される載置装置のフォーカスリング突き上げピンの部分拡大図である。 本発明の実施例に開示される載置装置の駆動装置の構造概略図である。 本発明の実施例に開示される載置装置の駆動装置の構造概略図である。 本発明の実施例に開示される載置装置の駆動装置の構造概略図である。 本発明の実施例に開示される載置装置の駆動装置の構造概略図である。 本発明の実施例に開示される載置装置の駆動装置の構造概略図である。 本発明の実施例に開示される載置装置の駆動装置の構造概略図である。 本発明の実施例に開示される載置装置の駆動装置の構造概略図である。
本発明の目的、技術的解決手段及び利点をより明確にするために、以下は本発明の具体的な実施例及び対応する図面を参照しつつ本発明の技術的解決手段を明確で完全に説明する。明らかに、説明された実施例は単に本発明の一部の実施例であり、全ての実施例ではない。本発明における実施例に基づき、当業者は創造的な労働をせずに得られた全ての他の実施例はいずれも本発明の保護範囲に属する。
以下は図面を参照して、本発明の各実施例に開示される技術的解決手段を詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、本発明の実施例は載置装置を開示し、開示される載置装置２００は半導体反応チャンバ１００においてウェハ６００を載置することに用いられる。開示される載置装置２００はチャック２１０、フォーカスリングアセンブリ２２０及び複数のフォーカスリング突き上げピン３００を含む。
チャック２１０は半導体反応チャンバ１００内に設けられ、ウェハ６００を載置することに用いられる。このチャック２１０は、例えば静電チャックであり、ウェハ６００を静電吸着により固定し、ウェハ６００の加工中の位置ずれを防止するためのものである。
フォーカスリングアセンブリ２２０は上部フォーカスリング２２１及び下部フォーカスリング２２２を含み、ここで、下部フォーカスリング２２２はチャック２１０の周囲に周設される。図３に示すように、下部フォーカスリング２２２の上面に凹溝２２３が設けられ、上部フォーカスリング２２１は凹溝２２３内に昇降可能に設けられる。すなわち、上部フォーカスリング２２１の少なくとも一部は、凹溝２２３内に下降してもよいし、凹溝２２３外に上昇してもよい。下部フォーカスリング２２２の上面において且つ上記凹溝２２３の内側に位置する領域は支持領域であり、該支持領域はチャック２１０の上面と面一であり、ウェハ６００を共同で支持することに用いられる。このようなフォーカスリングアセンブリ２２０は別体式構造を採用し、すなわち、上部フォーカスリング２２１と下部フォーカスリング２２２を含み、ここで、下部フォーカスリング２２２とチャック２１０を利用してウェハ６００を共同で支持するとともに、上部フォーカスリング２２１を上記凹溝２２３内に昇降可能に設けることにより、上部フォーカスリング２２１を上昇させることによりその高さを増加させ、上部フォーカスリング２２１のエッチングされた部分を補償し、エッチングの均一性を保証し、また、ウェハ６００が下部フォーカスリング２２２に支持され、下部フォーカスリングが上部フォーカスリングに伴って上昇しないため、このようにして上部フォーカスリングがウェハを突き上げる状況を回避することができ、それによりウェハ６００の吸着及び位置精度に影響を与えず、さらにエッチングプロセスに影響を与えない。
また、上部フォーカスリング２２１が上記凹溝２２３内に位置する場合、上部フォーカスリング２２１の上面は上記支持領域よりも高く、上部フォーカスリング２２１の支持領域よりも高い部分はプラズマを遮断する役割を果たすことができ、ウェハのエッジエッチングレートを低下させ、それによりエッチング均一性を向上させることができる。
いくつかの実施例では、上部フォーカスリング２２１の内周面の直径がウェハ６００の直径よりも大きい。このようにして、上部フォーカスリング２２１とウェハ６００との間に環状隙間を有し、該環状隙間によりウェハのエッジがプラズマに接触しやすく、ウェハのエッジ部分のエッチングレートを加速することに寄与する。なお、上部フォーカスリング２２１の支持領域よりも高い部分はプラズマを遮断する役割を果たすことができ、ウェハのエッジエッチングレートを低下させ、そのため上部フォーカスリング２２１の上面とウェハ６００の上面との間の高度差の役割は上記環状隙間の役割と逆であり、そのため、実際の応用において、具体的なプロセス需要に応じて対応する高度差及び環状隙間のサイズの上部フォーカスリング２２１を選択されてもよい。選択可能に、上記高度差が２ｍｍ以上且つ４ｍｍ以下であってもよく、前記環状隙間の径方向の幅が１ｍｍ以上且つ３ｍｍ以下であってもよい。
また、上部フォーカスリング２２１の下面に第１ストッパ部が設けられ、該第１ストッパ部は凹溝２２３に対応して設けられ、すなわち、上部フォーカスリング２２１が凹溝２２３内に位置する場合、ストッパ溝２２１１も凹溝２２３内に位置する。複数のフォーカスリング突き上げピン３００は上部フォーカスリング２２１の周方向に沿って間隔を空けて分布し、上部フォーカスリング２２１の力受けを均一にすることができ、それにより上部フォーカスリング２２１の傾斜現象の発生を防止する。選択可能に、フォーカスリング突き上げピン３００の数が４つであってもよく、当然のことながら、実際の応用において、フォーカスリング突き上げピン３００の数が２つ、３つ又は５つ以上であってもよい。
いくつかの選択可能な実施例では、載置装置は複数のフォーカスリング突き上げピン３００を駆動して同期昇降させるための駆動装置４００をさらに含む。選択可能に、駆動装置４００はサーボモータ、シリンダ等の動力構造であってもよく、当然のことながら、他の動力構造を用いることができ、本明細書はこれを限定しない。
各フォーカスリング突き上げピン３００は、上昇時に上部フォーカスリング２２１を押し上げることができるように、上記載置装置２００内に昇降可能に設けられ、下部フォーカスリング２２２の上記凹溝２２３の底部に位置する部分を貫通する。フォーカスリング突き上げピン３００の上端に第２ストッパ部が設けられ、該第２ストッパ部は、フォーカスリング突き上げピン３００が上部フォーカスリング２２１を押し上げる時に、上記第１ストッパ部と係合して、上部フォーカスリング２２１のフォーカスリング突き上げピン３００における水平位置を限定することができる。上記第１ストッパ部及び第２ストッパ部を介して上部フォーカスリング２２１のフォーカスリング突き上げピン３００における水平位置を限定することにより、上部フォーカスリング２２１のフォーカスリング突き上げピンにおける位置のずれ及び傾斜を防止することができ、それにより上部フォーカスリング２２１がフォーカスリング突き上げピン３００から落下しにくく、さらに半導体反応チャンバの安全性が向上する。
いくつかの選択可能な実施例では、図５に示すように、上記第１ストッパ部は上部フォーカスリング２２１の下面に形成されたストッパ溝２２１１であり、図６に示すように、上記第２ストッパ部の外面３０１はストッパ溝２２１１の内面に係合し、具体的な係合方式は図３に示される。ストッパ溝２２１１を上記第２ストッパ部に係合させることにより、上部フォーカスリング２２１の水平方向の位置を規制することができる。具体的には、フォーカスリング突き上げピン３００の移動方向は垂直方向であり、フォーカスリング突き上げピン３００は上記第２ストッパ部を介してストッパ溝２２１１と水平方向に沿ってストッパ係合する。
いくつかの選択可能な実施例では、上記第２ストッパ部の外面３０１とストッパ溝２２１１の内面はいずれも平面であってもよく、すなわち、上記第２ストッパ部の外面３０１における上向きの端面は平面であり、ストッパ溝２２１１の内面における下向きの表面も平面であり、この時に、フォーカスリング突き上げピン３００がストッパ溝２２１１に伸びる過程において、上記第２ストッパ部の端面はストッパ溝２２１１のエッジと干渉しやすく、それにより上部フォーカスリング２２１の傾斜を引き起こし、さらに上部フォーカスリング２２１が落下しやすいようにする。
これに基づき、別の選択可能な実施例では、図５及び図６に示すように、上記第２ストッパ部の外面３０１とストッパ溝２２１１の内面の垂直面における正投影形状はいずれも円弧状であり、すなわち、上記第２ストッパ部の外面３０１は円弧状凸面であり、ストッパ溝２２１１の内面は円弧状凹面である。この時に、上記第２ストッパ部の外面３０１は平滑であり、ストッパ溝２２１１のエッジと干渉しにくく、それにより上部フォーカスリング２２１の傾斜を引き起こしにくく、さらに載置装置２００の安全性と信頼性が向上する。また、上記第２ストッパ部の外面３０１とストッパ溝２２１１の内面の垂直面における正投影形状をいずれも円弧状とすることにより、上記第２ストッパ部とストッパ溝２２１１の位置決め精度を向上させることに寄与し、上部フォーカスリング２２１が高い同軸度を有するようにする。
いくつかの選択可能な実施例では、ストッパ溝２２１１は環状凹溝であり、且つ該環状凹溝は上部フォーカスリング２２１と同心に設けられる。この解決手段により、上部フォーカスリング２２１の水平方向における位置が規制された上で、上部フォーカスリング２２１が環状凹溝の中心に沿って回動することができ、それにより上部フォーカスリング２２１の位置が回転によって自己調整することができ、さらに上部フォーカスリング２２１の昇降の安定性がさらに向上する。
いくつかの選択可能な実施例では、下部フォーカスリング２２２は一体式構造の部材であってもよい。しかしながら、下部フォーカスリング２２２のウェハ６００に近い側、すなわち上記支持領域が所在する位置はエッチングされやすい。支持領域がエッチングされると、下部フォーカスリング２２２全体を交換する必要があり、それにより下部フォーカスリング２２２の耐用年数が短くなり、載置装置２００の経済的性能が低くなる。
これに基づき、別の選択可能な実施例では、下部フォーカスリング２２２は内部フォーカスリング２２２１及び外部フォーカスリング２２２２を含んでもよく、ここで、外部フォーカスリング２２２２は内部フォーカスリング２２２１の周囲に周設される。内部フォーカスリング２２２１の上面及び外部フォーカスリング２２２２の上面の少なくとも一方には、凹溝２２３が形成されており、内部フォーカスリング２２２１の上面は上記支持領域とされる。例えば、図４に示すように、凹溝２２３を、内部フォーカスリング２２２１の上面と外部フォーカスリング２２２２の上面とに２つの部分（例えば、図４に示す第１開口溝２２３１と第２開口溝２２３２）に分けて形成することにより、凹溝２２３の、内部フォーカスリング２２２１と外部フォーカスリング２２２２とのそれぞれに占めるスペースを小さくすることができ、内部フォーカスリング２２２１と外部フォーカスリング２２２２との強度を向上させることができる。当然のことながら、実際の応用において、凹溝２２３は内部フォーカスリング２２２１の上面のみ、又は外部フォーカスリング２２２２の上面のみに形成されてもよい。この解決手段において、内部フォーカスリング２２２１がウェハ６００に近接して設けられるため、内部フォーカスリング２２２１がエッチングされやすい。外部フォーカスリング２２２２はウェハ６００から離れた位置にあるため、外部フォーカスリング２２２２がエッチングされにくい。この時に、外部フォーカスリング２２２２がエッチングされない場合、内部フォーカスリング２２２１のみを交換することができ、それにより下部フォーカスリング２２２の耐用年数を延ばすことができ、載置装置２００が良好な経済的性能を有するようにする。
いくつかの選択可能な実施例では、図４に示すように、両者の間に隙間がないことを保証するように、内部フォーカスリング２２２１の外周面の直径を外部フォーカスリング２２２２の内周面の直径に等しくする。そして、内部フォーカスリング２２２１の外周面は複数のフォーカスリング突き上げピン３００が所在する円周の内側に位置し、そして、外部フォーカスリング２２２２の凹溝２２３の底部に位置する部分に複数の貫通孔２２２２aが設けられ、貫通孔２２２２ａの数がフォーカスリング突き上げピン３００の数と同じであり、且つ各フォーカスリング突き上げピン３００は各貫通孔２２２２aを１対１で対応して貫通し、凹溝２２３に伸びることができる。貫通孔２２２２aを外部フォーカスリング２２２２に設けることにより、フォーカスリング突き上げピン３００とウェハ６００との距離を長くすることができ、そして、フォーカスリング突き上げピン３００の動きがウェハ６００に影響を与えることを回避することができる。
内部フォーカスリング２２２１がエッチングされやすいため、別の選択可能な実施例では、内部フォーカスリング２２２１は耐エッチング材質であってもよく、この解決手段により、内部フォーカスリング２２２１の耐用年数を延ばすことができる。選択可能に、内部フォーカスリング２２２１は石英又は炭化ケイ素等の材料を用いて製造されてもよく、石英と炭化ケイ素は熱膨張係数が極めて小さく、汚染された粒子状物質を生成しにくく、高い加工性能及び化学的安定という利点を有する。当然のことながら、内部フォーカスリング２２２１は他の耐エッチング材料を用いてもよく、本明細書は限定しない。
別の選択可能な実施例では、上部フォーカスリング２２１は耐エッチング材質であってもよく、この解決手段は上部フォーカスリング２２１の耐用年数を延ばすことができ、それにより載置装置２００の経済的性能を向上させるとともに、エッチングプロセスの連続性を保証することができる。選択可能に、上部フォーカスリング２２１は極めてエッチングされやすいため、上部フォーカスリング２２１は炭化ケイ素材料を用いて製造されてもよい。当然のことながら、上部フォーカスリング２２１は他の材料を用いて製造されてもよく、本明細書は限定しない。
いくつかの選択可能な実施例では、上部フォーカスリング２２１と下部フォーカスリング２２２の組み立て精度を向上させるために、図４に示すように、凹溝２２３の外周の側面は第１階段面であり、図３に示すように、上部フォーカスリング２２１の外周面は第２階段面であり、上部フォーカスリング２２１の凹溝２２３における位置を限定するように、該第２階段面は第１階段面と係合する。この解決手段において、上記第２階段面と第１階段面との係合により、上部フォーカスリング２２１と下部フォーカスリング２２２の取り付け位置を限定することができ、それにより上部フォーカスリング２２１と下部フォーカスリング２２２の組み立て精度が向上し、上部フォーカスリング２２１と下部フォーカスリング２２２は良好な同軸度を有する。
さらに、図４に示すように、上記第１階段面は例えば上から下へ順次接続された第１係合面２２３３、第２係合面２２３４及び第３係合面２２３５を含んでもよく、ここで、第１係合面２２３３及び第３係合面２２３５はいずれも下部フォーカスリング２２２の上面に垂直であり、且つ第３係合面２２３５の直径が第１係合面２２３３の直径よりも小さく、第２係合面２２３４の直径が上から下へ徐々に小さくなる。これに対応して、上記第２階段面は、上から下へ順次接続された第４係合面、第５係合面及び第６係合面を含み、三者はそれぞれ第１係合面２２３３、第２係合面２２３４及び第３係合面２２３５と係合する。この場合、上部フォーカスリング２２１と下部フォーカスリング２２２を組み立てる時に、第２係合面２２３４は、直径が上から下へ徐々に小さくなり、環状斜面とされるため、上部フォーカスリング２２１は自身の重力の作用により第２係合面２２３４で相対的な摺動を発生させることができ、さらに自身の位置を自動的に補正することができ、それにより上部フォーカスリング２２１が凹溝２２３内に下降する時に、上部フォーカスリング２２１と同軸の位置に自動的に到達することができ、それにより上部フォーカスリング２２１と下部フォーカスリング２２２の同軸度がさらに向上する。また、第３係合面２２３５の直径を第１係合面２２３３の直径よりも小さくすることにより、凹溝２２３の開口のサイズを大きくすることができ、且つ第２係合面２２３４で形成された傾斜面を利用し、上部フォーカスリング２２１と下部フォーカスリング２２２は上部フォーカスリング２２１の下降中、干渉しにくく、それにより載置装置２００の安全性がさらに向上する。
いくつかの選択可能な実施例では、図１に示すように、本発明の実施例に開示される載置装置２００はハウジング５００をさらに含んでもよく、該ハウジング５００はチャック２１０の下面と密閉空間を構成することができ、駆動装置４００は該密閉空間内に設けられる。この時に、ハウジング５００は、駆動装置４００がプラズマ雰囲気に直接暴露されないように、駆動装置４００を内部に覆うためのものである。さらに、ハウジング５００の側壁と半導体反応チャンバ１００の内壁はアルミニウムベースを介して密封接続することができ、アルミニウムベースが必要なケーブル、管路等に接続することを容易にするために、アルミニウムベースを大気状態に置くことができる。
本明細書は駆動装置４００の具体的な構造を開示したが、当然のことながら、他の構造を用いてもよく、本明細書はこれを限定しない。具体的には、図７、図８及び図９に示すように、駆動装置４００は第１駆動源４１０、第１固定ブラケット４２０、第１アダプタ４３０、第１スライドレールアセンブリ４４１及び第２スライドレールアセンブリ４４２を含んでもよい。ここで、第１駆動源４１０の固定側がハウジング５００に固定接続されたが、もちろん、第１固定ブラケット４２０などの他の部材に固定接続されてもよく、チャック２１０の下方に固定できればよく、第１駆動源４１０の駆動側が第１アダプタ４３０を介してフォーカスリング突き上げピン３００に接続される。
具体的な操作過程において、第１駆動源４１０は第１アダプタ４３０を移動駆動し、第１アダプタ４３０はフォーカスリング突き上げピン３００を移動させる。
図１０乃至図１３に示すように、第１固定ブラケット４２０はハウジング５００に固定接続され、当然のことながら、第１駆動源４１０の固定側等の他の部材に固定接続されてもよく、チャック２１０の下方に固定できればよく、第１固定ブラケット４２０は第１取り付け面及び第２取り付け面を有してもよく、第１取り付け面及び第２取り付け面がいずれもフォーカスリング突き上げピン３００の移動方向に平行であり、且つ第１取り付け面と第２取り付け面とが垂直である。第１スライドレールアセンブリ４４１と第２スライドレールアセンブリ４４２はそれぞれ第１取り付け面と第２取り付け面に設けられ、且ついずれも第１アダプタ４３０に摺動接続され、フォーカスリング突き上げピン３００の移動方向を限定することに用いられる。
この解決手段において、第１取り付け面と第２取り付け面とが垂直であるため、第１スライドレールアセンブリ４４１のレールの開口が位置する平面は第２スライドレールアセンブリ４４２のレールの開口が位置する平面に垂直であり、この時に、２つのスライドレールアセンブリのレールの方向は２つの垂直方向に向き、そのため、レールの公差の同一方向の累積を回避することができ、それによりフォーカスリング突き上げピン３００の移動精度を向上させることができる。また、ダブルスライドレールアセンブリの構造はフォーカスリング突き上げピン３００のその移動方向における剛性を増加することができ、さらに上部フォーカスリング２２１の移動をより穏やかにする。
選択可能に、第１スライドレールアセンブリ４４１はガイドレール及びスライダを含んでもよく、ガイドレールはスライダと摺動可能に係合し、ガイドレールは第１固定ブラケット４２０に取り付けられ、スライダは第１アダプタ４３０に接続される。前記の第２スライドレールアセンブリ４４２は第１スライドレールアセンブリ４４１の構造と同様であり、本明細書において説明を省略する。
別の選択可能な実施例では、駆動装置４００は第１センサ４９１及び第１制御ユニットをさらに含んでもよく、ここで、第１センサ４９１はフォーカスリング突き上げピン３００の位置情報を検出し、位置情報を第１制御ユニットにフィードバックすることに用いられ、該第１制御ユニットは位置情報に基づいて第１駆動源４１０の動作を制御することに用いられる。この解決手段において、第１センサ４９１と第１制御ユニットにより、フォーカスリング突き上げピン３００の移動を正確に制御することができ、さらに上部フォーカスリング２２１の移動精度が高くなるようにする。例えば、第１駆動源４１０は電動シリンダであってもよく、上記第１制御ユニットは電動シリンダに集積されるコントローラである。また、連結部材の組み合わせによって電動シリンダが歯間隙間現象を生じにくいため、電動シリンダの位置決め精度が向上し、上部フォーカスリング２２１の移動精度がさらに向上する。
上部フォーカスリング２２１の補償精度を向上させるために、別の選択可能な実施例では、上部フォーカスリング２２１が最初にエッチングされた後、駆動装置４００は上部フォーカスリング２２１を駆動して予め設定された高さを上昇させ、予め設定された高さが上部フォーカスリング２２１のエッチングされた量と同じである。予め設定された高さが０～２ｍｍであってもよい。駆動装置４００はフォーカスリング突き上げピン３００が最低位置に動くまで上部フォーカスリング２２１を駆動して下降させ、その後、駆動装置４００は、上部フォーカスリング２２１が予め設定された高さに上昇するまで、再びフォーカスリング突き上げピン３００を駆動して上昇させる。この時に、上部フォーカスリング２２１を２回上昇させることで、フォーカスリング突き上げピン３００の移動の隙間がなくなり、上部フォーカスリング２２１の移動精度が向上する。
上部フォーカスリング２２１を容易に交換するために、別の選択可能な実施例では、半導体反応チャンバ１００は搬送マニピュレーター７００をさらに含んでもよく、搬送マニピュレーター７００は上部フォーカスリング２２１及びウェハ６００を搬送するために用いられてもよい。この解決手段において、上部フォーカスリング２２１の交換操作には半導体反応チャンバ１００を開ける必要がなく、それにより上部フォーカスリング２２１の交換効率が向上し、さらに半導体反応チャンバ１００のプロセス効率が向上する。また、上部フォーカスリング２２１は搬送マニピュレーター７００によって交換され、操作者の作業負荷も低減する。
具体的な操作過程において、上部フォーカスリング２２１を半導体反応チャンバ１００から取り出す必要がある場合、まず、駆動装置４００が上部フォーカスリング２２１を一定の高さまで上昇させるように駆動するように制御して、次に搬送マニピュレーター７００が半導体反応チャンバ１００の側壁の開口を介して半導体反応チャンバ１００内に伸びるように制御して、同時に搬送マニピュレーター７００が上部フォーカスリング２２１の下側に移動するように制御して、その後、駆動装置４００が上部フォーカスリング２２１を下降させるように駆動するように制御して、上部フォーカスリング２２１を搬送マニピュレーター７００に移し、さらに搬送マニピュレーター７００が半導体反応チャンバ１００の側壁の開口から半導体反応チャンバ１００の外へ搬送するように制御する。
上部フォーカスリング２２１を半導体反応チャンバ１００に入れる必要がある場合、上部フォーカスリング２２１は搬送マニピュレーター７００に置かられ、搬送マニピュレーター７００が半導体反応チャンバ１００の側壁の開口を介して半導体反応チャンバ１００内に伸びるように制御し、さらに駆動装置４００を制御してフォーカスリング突き上げピン３００を駆動して上昇させ、それが上部フォーカスリング２２１を突き上げるようにし、この時に上部フォーカスリング２２１はフォーカスリング突き上げピン３００に移すことができ、その後、搬送マニピュレーター７００を撤去する。さらに駆動装置４００を制御してフォーカスリング突き上げピン３００を駆動して下降させ、フォーカスリングを予め設定された位置まで下降させ、それにより上部フォーカスリング２２１の交換操作を完了する。
本発明に開示される載置装置２００は、チャック２１０の周方向に沿って間隔を空けて分布する複数のウェハ突き上げピン８００をさらに含む。このウェハ突き上げピン８００は、ウェハ６００を昇降駆動するためのものである。ウェハ突き上げピン８００の昇降操作は、駆動装置４００によって実現することができる。選択可能に、駆動装置４００は第２駆動源４５０、第２固定ブラケット４６０、第２アダプタ４７０及び第３スライドレールアセンブリ４８０をさらに含んでもよく、ここで、第２駆動源４５０の固定側がハウジング５００に固定接続されたが、もちろん、他の部材に固定接続されてもよく、チャック２１０の下方に固定できればよく、第２駆動源４５０の駆動側が第２アダプタ４７０を介してウェハ突き上げピン８００に接続される。
具体的な操作過程において、第２駆動源４５０は第２アダプタ４７０を移動駆動し、第２アダプタ４７０はウェハ突き上げピン８００アセンブリを移動させる。
第２固定ブラケット４６０は、第２駆動源４５０の固定側に固定接続されたが、もちろん、他の部材に固定接続されてもよく、チャック２１０の下方に固定できればよく、第２固定ブラケット４６０は第３取り付け面を有してもよく、該第３取り付け面はウェハ突き上げピン８００の移動方向に平行である。第３スライドレールアセンブリ４８０は第３取り付け面に設けられ、且つ第２アダプタ４７０に摺動接続され、ウェハ突き上げピン８００の移動方向を限定することに用いられる。
この解決手段において、スライドレールアセンブリの係合精度が高く、さらにウェハ突き上げピン８００の昇降の剛性及び安定性を向上させることができ、それによりウェハ６００が突き上げられる時に摺動しにくく、それによりウェハ６００が落下しにくく、さらに半導体反応チャンバ１００の信頼性が向上する。
選択可能に、ウェハ突き上げピン８００の数が３つであってもよく、３つのウェハ突き上げピン８００はチャック２１０の周方向に沿って均等に分布し、それによりウェハ６００は均一な支持力を受けることができ、ウェハ６００に対する支持がより安定する。当然のことながら、ウェハ突き上げピン８００は他の数であってもよく、ここではこれに限定しない。
選択可能に、第３スライドレールアセンブリ４８０の構造は第１スライドレールアセンブリ４４１の構造と同じであり、第３スライドレールアセンブリ４８０におけるガイドレールは第２固定ブラケット４６０に接続され、第３スライドレールアセンブリ４８０におけるスライダは第２アダプタ４７０に接続される。
上記実施例では、駆動装置４００は第２センサ４９２及び第２制御ユニットをさらに含んでもよく、ここで、第２センサ４９２は、ウェハ突き上げピン８００の位置情報を検出し、位置情報を第２制御ユニットにフィードバックすることに用いられてもよく、該第２制御ユニットは、位置情報に基づいて第２駆動源４５０の動作を制御するためのものである。この解決手段において、第２センサ４９２及び第２制御ユニットにより、ウェハ突き上げピン８００の移動を正確に制御することができ、さらにウェハ６００の移動精度が高くなるようにする。例えば、第２駆動源４５０は電動シリンダであり、上記第２制御ユニットは電動シリンダに一体化されたコントローラである。
選択可能に、駆動装置４００は二軸駆動源を用いることができ、第１駆動源４１０及び第２駆動源４５０は二軸駆動源における２つの異なる駆動軸である。すなわち、駆動装置４００に１つの駆動源が設けられ、第１アダプタ４３０と第２アダプタ４７０は駆動源の異なる駆動軸に接続され、第１アダプタ４３０に接続された駆動軸はフォーカスリング突き上げピン３００を駆動することに用いられ、第２アダプタ４７０に接続された駆動軸はウェハ突き上げピン８００を駆動することに用いられる。
上記実施例では、第１固定ブラケット４２０及び第２固定ブラケット４６０はいずれも不可動部材であるため、第１固定ブラケット４２０及び第２固定ブラケット４６０は一体式構造であってもよく、この時に、第１スライドレールアセンブリ４４１、第２スライドレールアセンブリ４４２及び第３スライドレールアセンブリ４８０はいずれも同一の固定ブラケットに取り付けられ、そのため載置装置２００の部品が少なくなり、さらに載置装置２００の構造が簡略化される。
本発明の実施例に開示される載置装置２００はベースリング２３０をさらに含んでもよく、ベースリング２３０はチャック２１０に周設され、ベースリング２３０は下部フォーカスリング２２２を支持することに用いられる。ベースリング２３０の下方にインタフェースディスクが設けられ、フォーカスリング突き上げピン３００はインタフェースディスクの一側から挿入され、ベローズはフォーカスリング突き上げピン３００に外嵌され、ベローズは、一端がフォーカスリング突き上げピン３００に接続され、他端がインタフェースディスクに接続され、フォーカスリング突き上げピン３００に対する移動中のシール効果を維持する。
本発明の上記いずれかの実施例の載置装置に基づき、本発明の実施例は半導体反応チャンバをさらに開示し、開示される半導体は上記いずれかの実施例の載置装置を含む。
本発明に開示される半導体反応チャンバは、本発明に開示される上記載置装置を用いることにより、上部フォーカスリングの上昇によるウェハの吸着及び位置精度への影響を回避することができるだけでなく、上部フォーカスリングがフォーカスリング突き上げピンから落下しにくくなるようにでき、さらに半導体反応チャンバの安全性が向上する。
本発明の上記実施例において重点的に説明されるのは各実施例間の相違点であり、各実施例間の異なる最適化特徴は矛盾しない限り、いずれも組み合わせられてより優れた実施例とすることができ、文章の簡潔さを考慮すると、ここで説明を省略する。
以上は本発明の実施例にすぎず、本発明を限定するものではない。当業者であれば、本発明は様々な変更及び変化が可能である。本発明の精神及び原理を逸脱せずに行われるすべての修正、均等置換、改善などは、いずれも本発明の特許請求の範囲内に含まれるべきである。
１００ 半導体反応チャンバ
２００ 載置装置
２１０ チャック
２２０ フォーカスリングアセンブリ
２２１ 上部フォーカスリング
２２１１ ストッパ溝
２２２ 下部フォーカスリング
２２２１ 内部フォーカスリング
２２２２ 外部フォーカスリング
２２２２a 貫通孔
２２３ 凹溝
２２３１ 第１開口溝
２２３２ 第２開口溝
２２３３ 第１係合面
２２３４ 第２係合面
２２３５ 第３係合面
２３０ ベースリング
３００ フォーカスリング突き上げピン
３０１ 第２ストッパ部の外面
４００ 駆動装置
４１０ 第１駆動源
４２０ 第１固定ブラケット
４３０ 第１アダプタ
４４１ 第１スライドレールアセンブリ
４４２ 第２スライドレールアセンブリ
４５０ 第２駆動源
４６０ 第２固定ブラケット
４７０ 第２アダプタ
４８０ 第３スライドレールアセンブリ
４９１ 第１センサ
４９２ 第２センサ
５００ ハウジング
６００ ウェハ
７００ 搬送マニピュレーター
８００ ウェハ突き上げピン

Claims (10)

  1. 半導体反応チャンバにウェハを載置するための載置装置であって、
    チャックと、フォーカスリングアセンブリと、複数の複数のフォーカスリング突き上げピンと、を含み
    前記チャックは、前記半導体反応チャンバ内に設けられ、前記ウェハを載置することに用いられ、
    前記フォーカスリングアセンブリは、上部フォーカスリング及び下部フォーカスリングを含み、前記下部フォーカスリングは前記チャックの周囲に設けられ、前記下部フォーカスリングの上面に凹溝が設けられ、前記上部フォーカスリングは前記凹溝内に昇降可能に設けられ、前記下部フォーカスリングの上面において且つ前記凹溝の内側に位置する領域は支持領域であり、前記支持領域は前記チャックの上面と面一であり、前記ウェハを共同で支持することに用いられ、前記上部フォーカスリングが前記凹溝内に位置する場合、前記上部フォーカスリングの上面は前記支持領域よりも高く、前記上部フォーカスリングの下面に第１ストッパ部が設けられ、前記第１ストッパ部は前記凹溝に対応して設けられ、
    複数のフォーカスリング突き上げピンは、前記上部フォーカスリングの周方向に沿って間隔を空けて分布し、上昇時に前記上部フォーカスリングを押し上げることができるように、各前記フォーカスリング突き上げピンは前記載置装置内に昇降可能に設けられ、前記下部フォーカスリングの前記凹溝の底部に位置する部分を貫通し、前記フォーカスリング突き上げピンの上端に第２ストッパ部が設けられ、前記第２ストッパ部は前記フォーカスリング突き上げピンが前記上部フォーカスリングを押し上げる時に、前記第１ストッパ部と係合して前記上部フォーカスリングの前記フォーカスリング突き上げピンにおける水平位置を限定し、
    前記下部フォーカスリングは内部フォーカスリング及び外部フォーカスリングを含み、前記外部フォーカスリングは前記内部フォーカスリングの周囲に周設され、
    前記内部フォーカスリングの上面及び前記外部フォーカスリングの上面の少なくとも一方に前記凹溝が形成され、前記内部フォーカスリングの上面が前記支持領域とされ、
    前記内部フォーカスリングの外周面の直径が前記外部フォーカスリングの内周面の直径に等しく、且つ前記内部フォーカスリングの外周面は複数の前記フォーカスリング突き上げピンが所在する円周の内側に位置し、そして、前記外部フォーカスリングの前記凹溝の底部に位置する部分に複数の貫通孔が設けられ、前記貫通孔の数が前記フォーカスリング突き上げピンの数と同じであり、且つ前記凹溝に伸びることができるように、各前記フォーカスリング突き上げピンは各前記貫通孔を１対１で対応して貫通し、
    前記凹溝の外周の側面は第１階段面であり、前記上部フォーカスリングの外周面は第２階段面であり、前記第２階段面は前記第１階段面と係合して、前記上部フォーカスリングの前記凹溝における位置を限定し、
    前記第１階段面は上から下へ順次接続された第１係合面、第２係合面及び第３係合面を含み、前記第１係合面及び前記第３係合面はいずれも前記下部フォーカスリングの上面に垂直であり、且つ前記第３係合面の直径が前記第１係合面の直径よりも小さく、前記第２係合面の直径が上から下へ徐々に小さくなり、
    前記第２階段面は上から下へ順次接続された第４係合面、第５係合面及び第６係合面を含み、三者はそれぞれ前記第１係合面、前記第２係合面及び前記第３係合面と係合することを特徴とする載置装置。
  2. 前記第１ストッパ部はストッパ溝であり、前記第２ストッパ部の外面は前記ストッパ溝の内面に係合することを特徴とする請求項１に記載の載置装置。
  3. 前記第２ストッパ部の外面と前記ストッパ溝の内面の垂直面における正投影形状はいずれも円弧状であることを特徴とする請求項２に記載の載置装置。
  4. 前記ストッパ溝は環状凹溝であり、且つ前記環状凹溝と前記上部フォーカスリングは同心に設けられることを特徴とする請求項２に記載の載置装置。
  5. 前記上部フォーカスリングの内周面の直径が前記ウェハの直径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の載置装置。
  6. 前記内部フォーカスリングは耐エッチング材質であり、及び/又は、
    前記上部フォーカスリングは耐エッチング材質であることを特徴とする請求項１に記載の載置装置。
  7. 複数の前記フォーカスリング突き上げピンを駆動して同期昇降させるための駆動装置をさらに含み、
    前記駆動装置は第１駆動源、第１固定ブラケット、第１アダプタ、第１スライドレールアセンブリ及び第２スライドレールアセンブリを含み、
    前記第１駆動源の固定側が前記チャックの下方に固定され、前記第１駆動源の駆動側が前記第１アダプタを介して前記フォーカスリング突き上げピンに接続され、
    前記第１固定ブラケットは前記チャックの下方に固定され、前記第１固定ブラケットは第１取り付け面と第２取り付け面を有し、前記第１取り付け面と前記第２取り付け面はいずれも前記フォーカスリング突き上げピンの移動方向に平行であり、且つ前記第１取り付け面と前記第２取り付け面は垂直であり、
    前記第１スライドレールアセンブリと前記第２スライドレールアセンブリは前記第１取り付け面と前記第２取り付け面にそれぞれ設けられ、且ついずれも前記第１アダプタに摺動接続され、前記フォーカスリング突き上げピンの移動方向を限定することに用いられることを特徴とする請求項１に記載の載置装置。
  8. 前記駆動装置は第１センサ及び第１制御ユニットをさらに含み、前記第１センサは前記フォーカスリング突き上げピンの位置情報を検出し、位置情報を前記第１制御ユニットにフィードバックすることに用いられ、前記第１制御ユニットは前記位置情報に基づいて前記第１駆動源の動作を制御することに用いられることを特徴とする請求項７に記載の載置装置。
  9. ハウジングをさらに含み、前記ハウジングと前記チャックの下面は密閉空間を構成し、前記駆動装置は前記密閉空間内に設けられ、前記第１駆動源の固定側が前記ハウジング又は前記第１固定ブラケットに固定接続され、前記第１固定ブラケットは前記ハウジングに固定接続されることを特徴とする請求項７に記載の載置装置。
  10. 半導体反応チャンバであって、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の載置装置を含むことを特徴とする半導体反応チャンバ。
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