JPH02148837A - 半導体ウエーハの緊締装置及び方法 - Google Patents
半導体ウエーハの緊締装置及び方法Info
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- JPH02148837A JPH02148837A JP1126820A JP12682089A JPH02148837A JP H02148837 A JPH02148837 A JP H02148837A JP 1126820 A JP1126820 A JP 1126820A JP 12682089 A JP12682089 A JP 12682089A JP H02148837 A JPH02148837 A JP H02148837A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
- H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
- H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
- H01L21/68721—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by edge clamping, e.g. clamping ring
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
- C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
- C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
- C23C16/4585—Devices at or outside the perimeter of the substrate support, e.g. clamping rings, shrouds
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野]
本発明は一般に半導体処理装置及び方法に関する。さら
に詳細には本発明は、プラズマエツチングのような処理
作用中に1つの表面上に半導体ウェーハを保持するため
の方法と装置とに関するものである。
に詳細には本発明は、プラズマエツチングのような処理
作用中に1つの表面上に半導体ウェーハを保持するため
の方法と装置とに関するものである。
(従来の技術と発明が解決しようとする課題〕プラ・ズ
マエッチング、イオン注入、真空メツキその他のような
半導体処理作用は、しばしば、個々の半導体ウェーハが
平らな又は頂部のある表面上に保持されこのウェーハと
表面との間に均一かつ密接な接触が保たれるようにする
ことが要求される。(例えば、プラズマエツチングは、
個々のウェーハが処理容器内部に置かれた電極の露出表
面上に取付けられることを必要とする。第2の電極をウ
ェーハの露出表面の近くに配置し無線周波数エネルギー
をこれら電極に加えることにより、反応プラズマが、周
知の原理によりその表面をエツチングする導入ガスから
生じる。指向性、選択性、エツチング率その他を含む均
質なエツチング特性を達成しかつ保持するためには、半
導体ウェーハ付近の電気的及び熱的環境が精密に制御さ
れることが必要である。特に、半導体が緊密かつ均一に
隣接する電極表面に対し所定位置に保持され、ウェーハ
の均一な冷却が得られまたこの対の電極によって生じる
電界の変動が最小となるようにすることが必要である。
マエッチング、イオン注入、真空メツキその他のような
半導体処理作用は、しばしば、個々の半導体ウェーハが
平らな又は頂部のある表面上に保持されこのウェーハと
表面との間に均一かつ密接な接触が保たれるようにする
ことが要求される。(例えば、プラズマエツチングは、
個々のウェーハが処理容器内部に置かれた電極の露出表
面上に取付けられることを必要とする。第2の電極をウ
ェーハの露出表面の近くに配置し無線周波数エネルギー
をこれら電極に加えることにより、反応プラズマが、周
知の原理によりその表面をエツチングする導入ガスから
生じる。指向性、選択性、エツチング率その他を含む均
質なエツチング特性を達成しかつ保持するためには、半
導体ウェーハ付近の電気的及び熱的環境が精密に制御さ
れることが必要である。特に、半導体が緊密かつ均一に
隣接する電極表面に対し所定位置に保持され、ウェーハ
の均一な冷却が得られまたこの対の電極によって生じる
電界の変動が最小となるようにすることが必要である。
ウェーハの熱的な面における変動又は電界の特性におけ
る変動は不均一のエツチングをもたらしこれが生産され
る集積回路の品質と産出量を減少させるものとなる。個
々の半導体ウェーハと隣接する表面との間の均一の接触
を得るため、種々の緊締機構がプラズマエツチング装置
と他の半導体処理装置に用いるために提案されてきた。
る変動は不均一のエツチングをもたらしこれが生産され
る集積回路の品質と産出量を減少させるものとなる。個
々の半導体ウェーハと隣接する表面との間の均一の接触
を得るため、種々の緊締機構がプラズマエツチング装置
と他の半導体処理装置に用いるために提案されてきた。
しかしこのような今までの緊締機構は半導体ウェーハと
隣接表面との間の均一の接触を低下させる結果となるよ
うな多くの欠点を招来するものであった。例えば、この
緊締機構は半導体ウェーハの上にこの緊締要素を精密に
位置ぎめすることは殆どできない。このウェーハと緊締
機構とに生じる不整列のためにしばしばウェーハの周り
の接触圧力が変動する。この変動圧力はウェーハからの
熱の移動の速度に影響を与えウェーハを横切って望まし
くない温度勾配を生じる。したがって、非常に小さな不
整列であってもウェーハの不均一のエツチングを実質的
に生じることになる。不整列に関連する問題に加え、こ
れまでの緊締機構は、電極にあまりにも近く配置された
構成要素を含むことが多くそのため不均一の電界の発生
を直接もたらすものとなる。さらに、この緊締機構はし
ばしば半導体ウェーへの周縁領域の実質的な部分を覆い
、そのため各ウェーハからの製品の生産量を減少させる
。例えば、この緊締機構は半導体ウェーハ上に見られる
縁平坦部によって生じた周縁の隙間を覆うのに十分な距
離を半径方向内側に延出するような大きさに作られるこ
とが多い。このような余分の突出部はエツチング作用中
被覆されるウェーハの面積を著しく増大させる。
隣接表面との間の均一の接触を低下させる結果となるよ
うな多くの欠点を招来するものであった。例えば、この
緊締機構は半導体ウェーハの上にこの緊締要素を精密に
位置ぎめすることは殆どできない。このウェーハと緊締
機構とに生じる不整列のためにしばしばウェーハの周り
の接触圧力が変動する。この変動圧力はウェーハからの
熱の移動の速度に影響を与えウェーハを横切って望まし
くない温度勾配を生じる。したがって、非常に小さな不
整列であってもウェーハの不均一のエツチングを実質的
に生じることになる。不整列に関連する問題に加え、こ
れまでの緊締機構は、電極にあまりにも近く配置された
構成要素を含むことが多くそのため不均一の電界の発生
を直接もたらすものとなる。さらに、この緊締機構はし
ばしば半導体ウェーへの周縁領域の実質的な部分を覆い
、そのため各ウェーハからの製品の生産量を減少させる
。例えば、この緊締機構は半導体ウェーハ上に見られる
縁平坦部によって生じた周縁の隙間を覆うのに十分な距
離を半径方向内側に延出するような大きさに作られるこ
とが多い。このような余分の突出部はエツチング作用中
被覆されるウェーハの面積を著しく増大させる。
さらに、従来の緊締機構は一般に可変間隙プラズマエツ
チング装置と共に用いるには不適当でありまた比較的大
きな量の粒子を生じることが多かった。このような粒子
はこれが反応室の中に入った時製造工程に不利な影響を
及ぼすことがある。
チング装置と共に用いるには不適当でありまた比較的大
きな量の粒子を生じることが多かった。このような粒子
はこれが反応室の中に入った時製造工程に不利な影響を
及ぼすことがある。
したがって上記の問題を解消するウェーハ緊締機構を提
供することが望まれる。
供することが望まれる。
米国特許筒4,340.462号は、平行で間隔をあけ
て配された電極を有しこれら電極が、相互に対して移動
可能でこれら電極の間の空間の調節ができるようにして
いる別々のハウジング上に取付けられている、プラズマ
反応装置が記載されている。
て配された電極を有しこれら電極が、相互に対して移動
可能でこれら電極の間の空間の調節ができるようにして
いる別々のハウジング上に取付けられている、プラズマ
反応装置が記載されている。
ウェーハを下側電極上に所定位置に保持するための緊締
機構は何も提案されていない。米国特許第4.282,
924号はイオン注入装置を開示している。
機構は何も提案されていない。米国特許第4.282,
924号はイオン注入装置を開示している。
半導体ウェーハはそれ自体に取付けられた緊締リングに
よってプラテン上に保持される。米国特許第4.508
.161号はドーム形のプラテン上に半導体ウェーハを
保持する方法が記載されており、ウェーハはこのプラテ
ンの周りに保持され熱伝導性ガスがウェーハとプラテン
との間の隙間の空間に導入されるものである。米国特許
第4,603,466号はウェーハが円形緊締具によっ
て保持される半導体ウェーハを保持するためのドーム形
のプラテンを記載している。
よってプラテン上に保持される。米国特許第4.508
.161号はドーム形のプラテン上に半導体ウェーハを
保持する方法が記載されており、ウェーハはこのプラテ
ンの周りに保持され熱伝導性ガスがウェーハとプラテン
との間の隙間の空間に導入されるものである。米国特許
第4,603,466号はウェーハが円形緊締具によっ
て保持される半導体ウェーハを保持するためのドーム形
のプラテンを記載している。
(課題を解決するための手段]
本発明によれば、個々の半導体ウェーハは隣接する表面
、典型的にはプラズマエツチング反応装置の電極に対し
、この表面に対して往復動可能なリング緊締具により保
持される。本発明の第1の態様においては、起立した環
状障壁がこの表面上に形成され、半導体ウェーハを受は
入れるための空洞を区画形成している。このリング緊締
具は立上り環状障壁と係合可能な第1の表面と半導体ウ
ェーハを受は入れ空洞内部に保持可能な第2の表面とを
含んでいる。リング緊締具上の第1の表面と起立環状障
壁との間の接触はリング緊締具の正しい整列を保証しそ
れにより所望の均一な圧力がリング緊締具の第2の表面
により何時も加えられるようにする。通常は、このリン
グ緊締具は往復運動機構に弾性的に取付けられ正しい整
列を保証するよう十分な運動の自由が与えられるように
する。さらに、リング緊締具の第2の″表面は処理され
る特定の半導体ウェーハの幾何学形状に一致する形状に
作られ処理作用中のウェーハの被覆を最小にするように
なっている。
、典型的にはプラズマエツチング反応装置の電極に対し
、この表面に対して往復動可能なリング緊締具により保
持される。本発明の第1の態様においては、起立した環
状障壁がこの表面上に形成され、半導体ウェーハを受は
入れるための空洞を区画形成している。このリング緊締
具は立上り環状障壁と係合可能な第1の表面と半導体ウ
ェーハを受は入れ空洞内部に保持可能な第2の表面とを
含んでいる。リング緊締具上の第1の表面と起立環状障
壁との間の接触はリング緊締具の正しい整列を保証しそ
れにより所望の均一な圧力がリング緊締具の第2の表面
により何時も加えられるようにする。通常は、このリン
グ緊締具は往復運動機構に弾性的に取付けられ正しい整
列を保証するよう十分な運動の自由が与えられるように
する。さらに、リング緊締具の第2の″表面は処理され
る特定の半導体ウェーハの幾何学形状に一致する形状に
作られ処理作用中のウェーハの被覆を最小にするように
なっている。
本発明の第2の態様においては、半導体反応装置は第1
のハウジングと第2のハウジングとを含む可変間隙プラ
ズマ反応装置である。処理される半導体ウェーハを支持
することのできる1つの電極が第1のハウジング内に取
付けられ、そして第2の電極が第2のハウジング内に取
付けられる。
のハウジングと第2のハウジングとを含む可変間隙プラ
ズマ反応装置である。処理される半導体ウェーハを支持
することのできる1つの電極が第1のハウジング内に取
付けられ、そして第2の電極が第2のハウジング内に取
付けられる。
この2つのハウジングは相互に対し精密に往復動され電
極間に変化できる隙間をもたらすようにする。リング緊
締具は第2のハウジング上に弾性的に取付けられ、第2
のハウジングが所望の電極間隙を得るため第1のハウジ
ングに向かって動かされるときに半導体ウェーハの自動
緊締が得られるようにする。好ましくは、本発明のこの
2つの態様は以下に記載される特定の実施態様における
ように組合わされる。
極間に変化できる隙間をもたらすようにする。リング緊
締具は第2のハウジング上に弾性的に取付けられ、第2
のハウジングが所望の電極間隙を得るため第1のハウジ
ングに向かって動かされるときに半導体ウェーハの自動
緊締が得られるようにする。好ましくは、本発明のこの
2つの態様は以下に記載される特定の実施態様における
ように組合わされる。
本発明の方法は、支持表面、通常はプラズマエツチング
反応装置の電極表面上での処理を受ける半導体ウェーハ
の正確な位置ぎめによるものである。このウェーハは縁
平坦部が予め区画形成された位置に回転可能に配置され
るように位置ぎめされる。半導体ウェーへの幾何学形状
と正確に一致する周縁幾何学形状を有するリング緊締具
は次に下降されウェーハを支持表面上に締結する。この
ようにして、半導体ウェーハ表面の望ましくない被覆を
もたらすリング緊締具の過剰の突出部が回避される。通
常は、リング緊締具はウェーハ周縁上の任意の位置にお
いて半径方向に約0.15cmより大きくない距離だけ
ウェーハの上に延出する。
反応装置の電極表面上での処理を受ける半導体ウェーハ
の正確な位置ぎめによるものである。このウェーハは縁
平坦部が予め区画形成された位置に回転可能に配置され
るように位置ぎめされる。半導体ウェーへの幾何学形状
と正確に一致する周縁幾何学形状を有するリング緊締具
は次に下降されウェーハを支持表面上に締結する。この
ようにして、半導体ウェーハ表面の望ましくない被覆を
もたらすリング緊締具の過剰の突出部が回避される。通
常は、リング緊締具はウェーハ周縁上の任意の位置にお
いて半径方向に約0.15cmより大きくない距離だけ
ウェーハの上に延出する。
本発明の方法と装置は従来のウェーハ緊締装置と比較し
た時に多数の利点を有している。特に、本発明はウェー
ハの周縁の周りに高度に均一な緊締圧力をもたらしその
結果下にある電極表面と均一な熱接触が得られエツチン
グの均一性を向上させるものとなる。緊締プレートの同
じ構造はまた処理中のウェーハの被覆を最小にしくした
がって装置の生産量を最大とする)ウェーハと高動力の
もとにある反応装置との間に望ましからぬ電弧を形成す
るのを阻止する助けをする。本発明の構造はまた可変間
隙プラズマ反応装置と両立することができ、反応装置容
器内の反応ガスの流れに最小の衝撃を与えるようになっ
ている。本発明はさらに、使用中微粒子の発生を低下さ
せ(可動部分間の接触面積を最小にし生じた微粒子の全
てを封じ込めることにより)、リング緊締具が幅広であ
ることにより後部の冷却ガスの漏洩の全ての影響を最小
にする。このリング緊締具はウェーハに対して自己整列
でき、大概の従来装置で必要とされていた精密の機械的
公差を減少しこのリング緊締具によりウェーハ被覆の減
少をもたらす。
た時に多数の利点を有している。特に、本発明はウェー
ハの周縁の周りに高度に均一な緊締圧力をもたらしその
結果下にある電極表面と均一な熱接触が得られエツチン
グの均一性を向上させるものとなる。緊締プレートの同
じ構造はまた処理中のウェーハの被覆を最小にしくした
がって装置の生産量を最大とする)ウェーハと高動力の
もとにある反応装置との間に望ましからぬ電弧を形成す
るのを阻止する助けをする。本発明の構造はまた可変間
隙プラズマ反応装置と両立することができ、反応装置容
器内の反応ガスの流れに最小の衝撃を与えるようになっ
ている。本発明はさらに、使用中微粒子の発生を低下さ
せ(可動部分間の接触面積を最小にし生じた微粒子の全
てを封じ込めることにより)、リング緊締具が幅広であ
ることにより後部の冷却ガスの漏洩の全ての影響を最小
にする。このリング緊締具はウェーハに対して自己整列
でき、大概の従来装置で必要とされていた精密の機械的
公差を減少しこのリング緊締具によりウェーハ被覆の減
少をもたらす。
第1図を参照すると、プラズマエツチング反応装置10
は第1のハウジング12と第2のハウジング14とを含
んでいる。第1のハウジング12は円筒壁16とこの円
筒体16の下方開口端を横切って延在する基板18とを
含んでいる。同様に第2のハウジング14は円筒体20
とこの円筒体20の開口下方端を横切って延在する電極
組立体22とを含んでいる。
は第1のハウジング12と第2のハウジング14とを含
んでいる。第1のハウジング12は円筒壁16とこの円
筒体16の下方開口端を横切って延在する基板18とを
含んでいる。同様に第2のハウジング14は円筒体20
とこの円筒体20の開口下方端を横切って延在する電極
組立体22とを含んでいる。
第2のハウジング14は第1のハウジング12の円筒体
16の上方端部内部に往復動自在に取付けられている。
16の上方端部内部に往復動自在に取付けられている。
0リング24が、電極組立体22の下側表面と基板18
上に取付けられた第1の電極32の上側表面との間に区
画形成された反応室30内の真空を保持するのを助ける
よう設けられる。第1のハウジング12に対し第2のハ
ウジング14を往復動させる機構は調節ねじ34によっ
て略図的に示されている。本発明のプラズマ反応装置1
0における電極間の間隙を調節するための特別の機構は
特許文献中に記載されている。例えばその全体の開示が
ここに参照例として合体されている米国特許第4,34
0,462号に記載されている。
上に取付けられた第1の電極32の上側表面との間に区
画形成された反応室30内の真空を保持するのを助ける
よう設けられる。第1のハウジング12に対し第2のハ
ウジング14を往復動させる機構は調節ねじ34によっ
て略図的に示されている。本発明のプラズマ反応装置1
0における電極間の間隙を調節するための特別の機構は
特許文献中に記載されている。例えばその全体の開示が
ここに参照例として合体されている米国特許第4,34
0,462号に記載されている。
通常は、テフロン(登録商標)のような不活性の低電気
伝導性材料で形成された遮蔽リング36が第2のハウジ
ング14の下方端部の周りに設けられている。この遮蔽
リング36の下方端部はテーパ部又は切込み部3日を含
みこの部分が第1のハウジング12の円筒体16の内側
表面上に形成された肩部40のための間隙を与えるよう
にしている。この遮蔽リングは、反応室30内に発生す
るプラズマを封じ込めるのを助は円筒壁16とで電弧を
形成するのを阻止するために設けられる。
伝導性材料で形成された遮蔽リング36が第2のハウジ
ング14の下方端部の周りに設けられている。この遮蔽
リング36の下方端部はテーパ部又は切込み部3日を含
みこの部分が第1のハウジング12の円筒体16の内側
表面上に形成された肩部40のための間隙を与えるよう
にしている。この遮蔽リングは、反応室30内に発生す
るプラズマを封じ込めるのを助は円筒壁16とで電弧を
形成するのを阻止するために設けられる。
さて第1図と第3図を参照すると、第1の電極32は立
上り台座部分44を含み、この台座部分44は一般に、
処理されるべき半導体ウェーへの直径より僅かに大きい
円形周縁、典型的にはウェーハの直径より約0.15か
ら1.0 mm大きい範囲の直径を有する円形周縁を有
している。この立上り台座部分44の上側表面は平坦(
図示のように)が又は山のある形状とすることができ、
その上に半導体ウェーハを受けるようになっている。プ
ラズマエツチング及びその他における半導体ウェーハの
ための山のある形状の支持表面の使用はその全体の開示
が参照例としてここに合体されている米国特許第4.5
08.161号及び第4,603,466号に記載され
ている。電極44は熱的及び電気的伝導性材料、典型的
にはアルミニウム又はアルミニウム合金で構成される。
上り台座部分44を含み、この台座部分44は一般に、
処理されるべき半導体ウェーへの直径より僅かに大きい
円形周縁、典型的にはウェーハの直径より約0.15か
ら1.0 mm大きい範囲の直径を有する円形周縁を有
している。この立上り台座部分44の上側表面は平坦(
図示のように)が又は山のある形状とすることができ、
その上に半導体ウェーハを受けるようになっている。プ
ラズマエツチング及びその他における半導体ウェーハの
ための山のある形状の支持表面の使用はその全体の開示
が参照例としてここに合体されている米国特許第4.5
08.161号及び第4,603,466号に記載され
ている。電極44は熱的及び電気的伝導性材料、典型的
にはアルミニウム又はアルミニウム合金で構成される。
立上り台座部分44は立上り環状障壁46によってその
周縁の周りが囲まれている。立上り障壁46の上端は処
理されるべき半導体ウェーハW(第3図)の厚さより小
さい距離dだけ電極32の上側表面の上方に延出してい
る。典型的には、二の距離dは約0.15から0.6
++unの範囲、さらに典型的には約0.2から0.5
mmの範囲である。したがって、立上り台座部分44
を区画形成する立上り環状障壁46は処理すべき半導体
ウェーハWよりほんの僅かに大きい直径とこの半導体ウ
ェーハより僅かに小さい深さとを有するほぼ円形の空洞
50を区画形成する。
周縁の周りが囲まれている。立上り障壁46の上端は処
理されるべき半導体ウェーハW(第3図)の厚さより小
さい距離dだけ電極32の上側表面の上方に延出してい
る。典型的には、二の距離dは約0.15から0.6
++unの範囲、さらに典型的には約0.2から0.5
mmの範囲である。したがって、立上り台座部分44
を区画形成する立上り環状障壁46は処理すべき半導体
ウェーハWよりほんの僅かに大きい直径とこの半導体ウ
ェーハより僅かに小さい深さとを有するほぼ円形の空洞
50を区画形成する。
通常は、ウェーハが取付けられた時のウェーハと第1の
電極32との間に形成される隙間部分の中に、水素又は
ヘリウムのような冷却ガスを供給するための装置60が
設けられる。ガス供給装置60はボート64により充満
空間68に連結されている入口と出口とを含んでいる。
電極32との間に形成される隙間部分の中に、水素又は
ヘリウムのような冷却ガスを供給するための装置60が
設けられる。ガス供給装置60はボート64により充満
空間68に連結されている入口と出口とを含んでいる。
そしてこの充満空間はガスを電極32の上側表面に供給
する。
する。
このガスは電極32の周縁から出て電極を取巻く充満空
間70を通って吸引される。以下にさらに詳細に記載さ
れるように、本発明の緊締機構はウェーハWの周縁の周
りを出るガスが反応室30内で行われる処理に不利な影
響を与えないことを保証する助けをする。
間70を通って吸引される。以下にさらに詳細に記載さ
れるように、本発明の緊締機構はウェーハWの周縁の周
りを出るガスが反応室30内で行われる処理に不利な影
響を与えないことを保証する助けをする。
立上り環状障壁46は、ウェーハの周りの電界を変える
作用をする電極焦点リング72によって区画されている
。この焦点リングの材料、形成、及び構造はエツチング
工程によって要求されるようにプラズマを焦点に集める
か又は拡散するために変えることができる。
作用をする電極焦点リング72によって区画されている
。この焦点リングの材料、形成、及び構造はエツチング
工程によって要求されるようにプラズマを焦点に集める
か又は拡散するために変えることができる。
第1.3及び4図を参照すると、緊締リング80は、こ
のリング80が下降された時(第1図に示すように)ウ
ェーハWの周縁と係合する下側表面84を存する周縁突
出部82を含んでいる。この緊締リング80はこのリン
グ80の第1の開口の下端の周りに円錐形部分を形成す
るよう傾斜された第2の表面86を含んでいる。この表
面86は立上り環状障壁46の外側周縁の周りに位置す
る面取りされた表面88と係合する。円錐形表面86と
面取り表面8日との間の係合は電極32上のウェーハ保
持空洞50に対する緊締リング80の正しい整列を保証
するのを助ける。
のリング80が下降された時(第1図に示すように)ウ
ェーハWの周縁と係合する下側表面84を存する周縁突
出部82を含んでいる。この緊締リング80はこのリン
グ80の第1の開口の下端の周りに円錐形部分を形成す
るよう傾斜された第2の表面86を含んでいる。この表
面86は立上り環状障壁46の外側周縁の周りに位置す
る面取りされた表面88と係合する。円錐形表面86と
面取り表面8日との間の係合は電極32上のウェーハ保
持空洞50に対する緊締リング80の正しい整列を保証
するのを助ける。
緊締リング80は、堅い材料からなり中央開口90を有
するほぼ円形のプレートである。この材料は、エツチン
グの要求により、電気伝導性又は被覆されたアルミニウ
ムのような非伝導性材料とすることができる。中央開口
90は任意の周縁幾何学形状とすることができるが通常
、普通の半導体ウェーへの形状と一致しウェーハの特定
の結晶配向と同一の任意の平坦縁部分を含んでいる。第
4図に示すように、中央開口90は単一の平坦縁92を
含んでいる。半導体ウェーハはウェーハの周縁に沿って
周知の回転位置に配置される1つ又は2つの平坦縁を含
んでいる。中央開口90の周縁は、対応半導体ウェーハ
の周縁寸法より僅かに小さく、典型的には半導体ウェー
ハWの最外部0、15 cmの近くの上方に位置する突
出表面84を有する。
するほぼ円形のプレートである。この材料は、エツチン
グの要求により、電気伝導性又は被覆されたアルミニウ
ムのような非伝導性材料とすることができる。中央開口
90は任意の周縁幾何学形状とすることができるが通常
、普通の半導体ウェーへの形状と一致しウェーハの特定
の結晶配向と同一の任意の平坦縁部分を含んでいる。第
4図に示すように、中央開口90は単一の平坦縁92を
含んでいる。半導体ウェーハはウェーハの周縁に沿って
周知の回転位置に配置される1つ又は2つの平坦縁を含
んでいる。中央開口90の周縁は、対応半導体ウェーハ
の周縁寸法より僅かに小さく、典型的には半導体ウェー
ハWの最外部0、15 cmの近くの上方に位置する突
出表面84を有する。
リング緊締具80の幅は、空洞50内のウェーハの周縁
から遮蔽リング36付近に延在するのに十分の幅である
。したがって、ウェーハの周縁の下側から漏れる全ての
冷却ガスが上方に流れてからになった反応室30の中に
入るのが大体阻止される。室30の中に入るこのような
漏れは有害であり、このリング80の構造は特に有利で
ある。
から遮蔽リング36付近に延在するのに十分の幅である
。したがって、ウェーハの周縁の下側から漏れる全ての
冷却ガスが上方に流れてからになった反応室30の中に
入るのが大体阻止される。室30の中に入るこのような
漏れは有害であり、このリング80の構造は特に有利で
ある。
第3A図を参照すると、平坦部分92の領域の中央開口
90に近接して位置する突出部82は、円形周縁の周り
に位置する突出部82(第3図に示すような)よりもさ
らに実質的に延出している。
90に近接して位置する突出部82は、円形周縁の周り
に位置する突出部82(第3図に示すような)よりもさ
らに実質的に延出している。
これはもちろん、突出部82の下側表面84がウェーハ
Wの平坦縁にまで延出してウェーハの全縁部領域の周り
に所望の均一の緊締状態が得られるようにすることが必
要である。立上り環状障壁46によって区画形成された
空洞50が円形であるので、障壁46とウェーハWの平
坦縁を保持する実質的な間隙94が存在する。しかしこ
の間隙94はプラズマ反応装置10の処理特性に不利な
作用をすることが見られない。
Wの平坦縁にまで延出してウェーハの全縁部領域の周り
に所望の均一の緊締状態が得られるようにすることが必
要である。立上り環状障壁46によって区画形成された
空洞50が円形であるので、障壁46とウェーハWの平
坦縁を保持する実質的な間隙94が存在する。しかしこ
の間隙94はプラズマ反応装置10の処理特性に不利な
作用をすることが見られない。
第1図と第2図を参照すると、第2のハウジング14の
下方端部上へのリング緊締具80の取付けは以下に記載
される。リング緊締具80は複数(この特定実施態様で
は6個)のばね組立体100によって第2のハウジング
14上に弾性的に又はそのまま取付けられる。ばね組立
体100は第2のハウジング14の下端の周りに形成さ
れた肩部102の中に取付けられる。肩部102の対抗
穴104はばね108の一端を受ける止めくぎ106(
別体のプラスチック保持片とすることができる)を含ん
でいる。Kel−F(登録商標)又はテフロン(登録商
標)のような滑らかな材料で形成されたシリンダ110
が透孔104の下端に取付けらればね組立体保持具11
2により所定位置に保持される。プランジャ114がシ
リンダ110内部に往復動自在に取付けられ、シリンダ
110の内側表面に対し摺動する環状リング116を含
んでいる。止めくぎ118がプランジャ114の上端に
形成さればね108の他端を受ける。このようにしてプ
ランジャ114は第2のハウジング14からほぼ下方に
向かう方向にばね付勢される。保持リング120はシリ
ンダ110の下端に配置されプランジャ114と整列す
るよう作用する。プランジャ114を保持する緊締リン
グ80の穴は、緊締リングがプランジャに対し水平に動
くことができしかもワッシャ132により依然として保
持されるように大きくなっている。したがって、限られ
た水平運動とばね108によって可能となる垂直運動と
の両運動の結果として、緊締リング80は、この装置の
他の場所で生じるかも知れないいかなる不整列に関係な
(、第1の電極32に立上り環状障壁46を正確に整列
することができる。緊締リング80は保持ナツト130
と対のワッシャ132とによりプランジャ114の下端
の所定位置に保持される。
下方端部上へのリング緊締具80の取付けは以下に記載
される。リング緊締具80は複数(この特定実施態様で
は6個)のばね組立体100によって第2のハウジング
14上に弾性的に又はそのまま取付けられる。ばね組立
体100は第2のハウジング14の下端の周りに形成さ
れた肩部102の中に取付けられる。肩部102の対抗
穴104はばね108の一端を受ける止めくぎ106(
別体のプラスチック保持片とすることができる)を含ん
でいる。Kel−F(登録商標)又はテフロン(登録商
標)のような滑らかな材料で形成されたシリンダ110
が透孔104の下端に取付けらればね組立体保持具11
2により所定位置に保持される。プランジャ114がシ
リンダ110内部に往復動自在に取付けられ、シリンダ
110の内側表面に対し摺動する環状リング116を含
んでいる。止めくぎ118がプランジャ114の上端に
形成さればね108の他端を受ける。このようにしてプ
ランジャ114は第2のハウジング14からほぼ下方に
向かう方向にばね付勢される。保持リング120はシリ
ンダ110の下端に配置されプランジャ114と整列す
るよう作用する。プランジャ114を保持する緊締リン
グ80の穴は、緊締リングがプランジャに対し水平に動
くことができしかもワッシャ132により依然として保
持されるように大きくなっている。したがって、限られ
た水平運動とばね108によって可能となる垂直運動と
の両運動の結果として、緊締リング80は、この装置の
他の場所で生じるかも知れないいかなる不整列に関係な
(、第1の電極32に立上り環状障壁46を正確に整列
することができる。緊締リング80は保持ナツト130
と対のワッシャ132とによりプランジャ114の下端
の所定位置に保持される。
作動に際し、個々の半導体ウェーハWはウェーハ移送機
構(図示しない)によって反応室30(第1の電極32
と電極組立体22との間)の中に供給される。ウェーハ
の位置と回転による配向とは正確に制御されそれにより
ウェーハが空洞50の内部に正しく受は入れられその縁
平坦部が正しく位置ぎめされて緊締具80が適当にウェ
ーハを緊締することができるようにすることが必要であ
る。ウェーハを反応装置10の正しい位置に移送するた
めの適当な装置は、1987年5月11日に出願された
“′円形被加工物の配置及び位置ぎめ方法°。
構(図示しない)によって反応室30(第1の電極32
と電極組立体22との間)の中に供給される。ウェーハ
の位置と回転による配向とは正確に制御されそれにより
ウェーハが空洞50の内部に正しく受は入れられその縁
平坦部が正しく位置ぎめされて緊締具80が適当にウェ
ーハを緊締することができるようにすることが必要であ
る。ウェーハを反応装置10の正しい位置に移送するた
めの適当な装置は、1987年5月11日に出願された
“′円形被加工物の配置及び位置ぎめ方法°。
の名称の、その全体の開示が参考例としてここに合体さ
れている米国特許出願連続番号048.194号に詳細
に記載されている。
れている米国特許出願連続番号048.194号に詳細
に記載されている。
ウェーハがこの移送装置により適当位置に運ばれると、
通路133内の複数の支持くぎ(図示しない)がウェー
ハを支持装置の移送アームから持ち上げるため上昇する
。この移送アームは次に引っ込められ支持くぎが下降さ
れそれにより半導体ウェーハWが空洞50に正しく配置
される。
通路133内の複数の支持くぎ(図示しない)がウェー
ハを支持装置の移送アームから持ち上げるため上昇する
。この移送アームは次に引っ込められ支持くぎが下降さ
れそれにより半導体ウェーハWが空洞50に正しく配置
される。
その後、上側ハウジング14が、位置ぎめねじ34によ
って、電極組立体22の下側表面とウェーハWの上側表
面との間に所望の間隙が形成されるまで下降される。緊
締リング80がばね組立体100上に位置ぎめされそれ
によりリングの第1の表面84が第2の組立体が完全に
下降される前にウェーハに係合する。したがって、ばね
要素10Bが圧縮され、緊締リング80の周縁の周りに
均一の力を加える。緊締リングは、リング80の第2の
表面84と立上り環状障壁46の面取り表面88との相
互作用の結果として正しく整列され、ウェーハWの周縁
の周りに加えられた圧力は実質的に均一となる。第2の
ハウジング14が所望の位置に下降されると、プラズマ
エツチング反応が開始される。
って、電極組立体22の下側表面とウェーハWの上側表
面との間に所望の間隙が形成されるまで下降される。緊
締リング80がばね組立体100上に位置ぎめされそれ
によりリングの第1の表面84が第2の組立体が完全に
下降される前にウェーハに係合する。したがって、ばね
要素10Bが圧縮され、緊締リング80の周縁の周りに
均一の力を加える。緊締リングは、リング80の第2の
表面84と立上り環状障壁46の面取り表面88との相
互作用の結果として正しく整列され、ウェーハWの周縁
の周りに加えられた圧力は実質的に均一となる。第2の
ハウジング14が所望の位置に下降されると、プラズマ
エツチング反応が開始される。
上記の発明は理解を明瞭にするため図示の実例によって
詳細に記載されてきたが、一定の変形及び変更が特許請
求の範囲内で実施できることは明らかである。
詳細に記載されてきたが、一定の変形及び変更が特許請
求の範囲内で実施できることは明らかである。
本発明の実施態様は次のとおりである。
(1)保持表面上の立上り台座部分を含み、立上り環状
障壁がこの立上り台座部分を区画している特許請求の範
囲第1項記載の装置。
障壁がこの立上り台座部分を区画している特許請求の範
囲第1項記載の装置。
(2)立上り環状障壁の外側周縁リムが面取り周縁を含
み、リング緊締具の第1の表面が同様に面取りされてリ
ング緊締具と保持表面とが共に動かされるに従って障壁
と係合しかつ整列するようになっている特許請求の範囲
第1項記載の装置。
み、リング緊締具の第1の表面が同様に面取りされてリ
ング緊締具と保持表面とが共に動かされるに従って障壁
と係合しかつ整列するようになっている特許請求の範囲
第1項記載の装置。
(3)立上り環状障壁が円形空洞を区画形成しリング緊
締具の第2の表面が半導体ウェーハの不規則周縁に一致
する形状に作られ、保持表面に対しリング緊締具を往復
動させる手段が、ハウジングと、このハウジングを保持
表面に対し往復動させる手段と、リング緊締をハウジン
グに弾性的に取付ける手段とを含み、保持表面が電極で
あり保持表面に対しリング緊締具を往復動させる手段が
ハウジングに取付けられた第2の電極を含み、リング緊
締具をハウジングに弾性的に取付ける手段が、リング緊
締具の外側周縁の周りに固定された複数のばね組立体を
含み、個々のばね組立体が滑らかなシリンダと、このシ
リンダ内に往復動可能に取付けられたプランジャ要素と
、ハウジングとプランジャ要素との間に延在するばね要
素とを具備している、特許請求の範囲第1項記載の装置
。
締具の第2の表面が半導体ウェーハの不規則周縁に一致
する形状に作られ、保持表面に対しリング緊締具を往復
動させる手段が、ハウジングと、このハウジングを保持
表面に対し往復動させる手段と、リング緊締をハウジン
グに弾性的に取付ける手段とを含み、保持表面が電極で
あり保持表面に対しリング緊締具を往復動させる手段が
ハウジングに取付けられた第2の電極を含み、リング緊
締具をハウジングに弾性的に取付ける手段が、リング緊
締具の外側周縁の周りに固定された複数のばね組立体を
含み、個々のばね組立体が滑らかなシリンダと、このシ
リンダ内に往復動可能に取付けられたプランジャ要素と
、ハウジングとプランジャ要素との間に延在するばね要
素とを具備している、特許請求の範囲第1項記載の装置
。
(4)第1のハウジングが円筒状本体を含み第2のハウ
ジングが第1のハウジングの円筒状本体内部に同軸に往
復動するよう取付けられた円筒状本体を含んでいる特許
請求の範囲第2項記載の半導体反応装置。
ジングが第1のハウジングの円筒状本体内部に同軸に往
復動するよう取付けられた円筒状本体を含んでいる特許
請求の範囲第2項記載の半導体反応装置。
(5) リング緊締具が、2つのハウジングが共に動
かされるに従って半導体ウェーハの外側周縁に係合する
周縁突出部を区画形成する開口を有し、この開口が、1
つ又は複数の縁平坦部を有する半導体ウェーハの周縁に
一致する幾何学形状を有し、リング緊締具の開口によっ
て区画形成された周縁突出部が、ウェーハ周縁上の任意
位置において半径方向に約0.15cmより大きくない
距離だけ対応ウェーハの上に延出し、リング緊締具を第
2のハウジングに弾性的に取付ける手段が、リング緊締
具の外側周縁の周りに固定された複数のばね組立体を含
み、個々のばね組立体が、滑らかなシリンダと、このシ
リンダの中に往復動可能に取付けられたプランジャ要素
と、第2のハウジングとプランジャ要素との間に延在す
るばね要素とを具備し、第1の電極の露出部分が半導体
ウェーハを支持する立上り台座部分を含み、さらに半導
体ウェーハを収容する空間を区画形成するよう立上り台
座部分を区画する立上り環状障壁を具備し、リング緊締
具と環状障壁とがそれぞれ、この緊締具が第2のハウジ
ングに向かって動かされた時係合することのできる表面
を含み、それによりリング緊締具と第2の電極とが正し
く整列するようにしている特許請求の範囲第2項記載の
半導体反応装置。
かされるに従って半導体ウェーハの外側周縁に係合する
周縁突出部を区画形成する開口を有し、この開口が、1
つ又は複数の縁平坦部を有する半導体ウェーハの周縁に
一致する幾何学形状を有し、リング緊締具の開口によっ
て区画形成された周縁突出部が、ウェーハ周縁上の任意
位置において半径方向に約0.15cmより大きくない
距離だけ対応ウェーハの上に延出し、リング緊締具を第
2のハウジングに弾性的に取付ける手段が、リング緊締
具の外側周縁の周りに固定された複数のばね組立体を含
み、個々のばね組立体が、滑らかなシリンダと、このシ
リンダの中に往復動可能に取付けられたプランジャ要素
と、第2のハウジングとプランジャ要素との間に延在す
るばね要素とを具備し、第1の電極の露出部分が半導体
ウェーハを支持する立上り台座部分を含み、さらに半導
体ウェーハを収容する空間を区画形成するよう立上り台
座部分を区画する立上り環状障壁を具備し、リング緊締
具と環状障壁とがそれぞれ、この緊締具が第2のハウジ
ングに向かって動かされた時係合することのできる表面
を含み、それによりリング緊締具と第2の電極とが正し
く整列するようにしている特許請求の範囲第2項記載の
半導体反応装置。
(6)緊締するに先だってウェーハが回転して配置され
それにより縁平坦部分がリング緊締具の幾何学形状と整
列するようにされる特許請求の範囲第3項記載の方法。
それにより縁平坦部分がリング緊締具の幾何学形状と整
列するようにされる特許請求の範囲第3項記載の方法。
(7) リング緊締具が、ウェーハ周縁上の任意の位
置において半径方向に約0.15cmより太き(ない距
離だけウェーハの上に延出している特許請求の範囲第3
項記載の方法。
置において半径方向に約0.15cmより太き(ない距
離だけウェーハの上に延出している特許請求の範囲第3
項記載の方法。
第1図は本発明の原理により構成された緊締機構を用い
る可変間隙プラズマ反応装置の断面図、第2図は第1図
の2−2線の部分の詳細図、第3図は第1図の3−3線
の部分の詳細図、第3A図は第4図の3A−3Aに沿う
第3図と同様な詳細図、 第4図は第1図の実施態様に用いられるリング緊締具の
頂面図である。 10・・・プラズマエツチング反応装置、12・・・第
1ハウジング、14・・・第2ハウジング、18・・・
基板、 22・・・電極組立体、 32・・・第1電極、 36・・・遮蔽リング、 46・・・環状障壁、 60・・・ガス供給装置、 82・・・周縁突出部、 86・・・第2表面、 90・・・中央開口、 100・・・ばね組立体、 112・・・ばね組立体保持具、 W・・・半導体ウェーハ。 16・・・円筒壁、 20・・・円筒体、 30・・・反応室、 34・・・調節ねじ、 44・・・立上り台座部分、 50・・・円形空洞、 80・・・緊締リング、 84・・・下側表面、 88・・・面取り表面、 92・・・平坦縁、 110 ・・・シリンダ、 114・・・プランジャ、
る可変間隙プラズマ反応装置の断面図、第2図は第1図
の2−2線の部分の詳細図、第3図は第1図の3−3線
の部分の詳細図、第3A図は第4図の3A−3Aに沿う
第3図と同様な詳細図、 第4図は第1図の実施態様に用いられるリング緊締具の
頂面図である。 10・・・プラズマエツチング反応装置、12・・・第
1ハウジング、14・・・第2ハウジング、18・・・
基板、 22・・・電極組立体、 32・・・第1電極、 36・・・遮蔽リング、 46・・・環状障壁、 60・・・ガス供給装置、 82・・・周縁突出部、 86・・・第2表面、 90・・・中央開口、 100・・・ばね組立体、 112・・・ばね組立体保持具、 W・・・半導体ウェーハ。 16・・・円筒壁、 20・・・円筒体、 30・・・反応室、 34・・・調節ねじ、 44・・・立上り台座部分、 50・・・円形空洞、 80・・・緊締リング、 84・・・下側表面、 88・・・面取り表面、 92・・・平坦縁、 110 ・・・シリンダ、 114・・・プランジャ、
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、保持表面上に半導体ウェーハを緊締するための装置
であって、 半導体ウェーハを収容する空洞を区画形成する表面上に
あり、外側周縁リムを有する立上り環状障壁と、 立上り環状障壁の外側周縁リムと係合可能な第1の表面
と前記ウェーハが空洞内部に配置された時このウェーハ
を保持可能な第2の表面とを有し、この第1の表面と周
縁リムとの係合により空洞と整列するようになっている
リング緊締具と、このリング緊締具を保持表面に対し往
復動させ、第1の表面を障壁に係合してこのリング緊締
具を整列させまた第2の表面をウェーハに係合してこの
ウェーハを所定位置に保持する手段、 とを具備してなる半導体ウェーハ緊締装置。 2、第1のハウジングと、 この第1のハウジングに取付けられ、半導体ウェーハを
その露出表面上に支持可能な第1の電極と、 第2のハウジングと、 この第2のハウジングに取付けられ第1の電極の露出表
面とほぼ平行な露出表面を有する第2の電極と、 第1及び第2の電極の各露出表面がほぼ向き合いかつこ
れら電極の間の距離が調節可能であるように、第1及び
第2のハウジングを往復動可能に取付ける手段と、 リング緊締具と、 第1及び第2のハウジングが共に動かされるに従ってこ
のリング緊締具が第1の電極に取付けられた半導体ウェ
ーハの周縁を押圧するように、リング緊締具を第2のハ
ウジングに弾性的に取付ける手段 とを具備してなる半導体反応装置。 3、結晶配向と一致する縁平坦部を有する半導体ウェー
ハを処理する方法であって、ウェーハがこのウェーハの
周縁の上に突出するリング緊締具を用いて電極表面に緊
締される形式の方法において、 ウェーハの周縁幾何学形状と一致する周縁幾何学形状を
有するリング緊締具によりウェーハを電極表面に対し緊
締し、この緊締具によって覆われたウェーハの部分が最
小となるようにすることを含んでなる半導体ウェーハを
処理する方法。
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