JPH08102461A - プラズマリアクター用の改良型固定フォーカスリング - Google Patents

プラズマリアクター用の改良型固定フォーカスリング

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JPH08102461A
JPH08102461A JP7156140A JP15614095A JPH08102461A JP H08102461 A JPH08102461 A JP H08102461A JP 7156140 A JP7156140 A JP 7156140A JP 15614095 A JP15614095 A JP 15614095A JP H08102461 A JPH08102461 A JP H08102461A
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wafer
focus ring
ring
ring portion
slot opening
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Yuh-Jia Su
スー ユー−ジア
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    • Y10S156/915—Differential etching apparatus including focus ring surrounding a wafer for plasma apparatus

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウエハー汚染をさらに低減するフォーカスリ
ングを提供すること。 【構成】 プラズマリアクター内で用いる固定フォーカ
スリング２５は、第１のスロット開口部２２と第２のス
ロット開口部２３とを含んでおり、この２つの開口部が
協働してウエハー全面にバランスのとれたガスフロー分
布を提供する。その結果、処理の均一性がウエハー全面
にわたって達成され、その一方で、ソリッドな可動フォ
ーカスリングの反応レベルと等しい、高反応レベルを提
供するよう開口部の実際寸法を最小にしている。また、
チャンバー容積を減じ、チャンバー内のガスフローを安
定化させる厚いフォーカスリング９０は、均一なガスフ
ロー分布を提供する円形、偏心形状、もしくはバッフル
形状又はこれらの組合せを有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマリアクター、
例えば、ウエハーエッチング中に半導体ウエハーを処理
するのに用いられるようなプラズマリアクターに関する
ものである。より詳細には、本発明は、プラズマリアク
ター用の改良型固定フォーカスリング（improved stati
onary focus ring）に関する。
【０００２】
【従来の技術】エッチングあるいは化学気相堆積のよう
な半導体ウエハー処理ステップは、ウエハー表面全体に
わたる不均一なプラズマ分布から生じるウエハーエッチ
ングの不均一性を低減するためにウエハーの周囲にフォ
ーカスリングを配置したプラズマリアクターを用いるこ
とによって、しばしば行われている。このようなプラズ
マの不均一性は、ウエハー表面全体にわたる不均一な処
理ガス分布によって、あるいはウエハー表面全体にわた
る不均一な電磁場分布や不均一なカソード温度分布のよ
うな他の要因によって引き起こされる。
【０００３】通常、処理ガスはチャンバー頂部にてチャ
ンバーに導入されており、所望のチャンバー圧を維持す
るために、この処理ガスが、チャンバーの底部に吸気口
を配置した真空排気システムによりチャンバーから吸引
されている。ウエハーは、一般的にはチャンバーの中央
部に配置されたペディスタル上で支持される。ウエハー
表面全体にわたる処理ガス分布は、真空排気システムの
吸気口の位置によって影響を受け、ウエハーの縁部にお
けるガスの流速がウエハーの中央部での流速よりも大き
くなる。このように、ウエハーエッチング中において、
ウエハー縁部近傍での一層高いプラズマ密度は、ウエハ
ー縁部において、ウエハー中央部でのエッチング速度よ
りも顕著に大きいエッチング速度を生じさせ、それによ
って処理の均一性を低下させる。同様な均一性の欠如は
化学気相堆積（「ＣＶＤ」）リアクター内でも観察され
る。
【０００４】図１は従来の反応チャンバー２の部分断面
概略図であり、この反応チャンバー２は、チャンバー壁
４とチャンバー２に対するウエハーの出入れを可能にす
るスリットバルブ６とを有している。ウエハー１０は、
カソードベース１３上に配置されたウエハーペディスタ
ル１２によって支持されている。ウエハー１０は、ペデ
ィスタル１２上に載置され且つウエハーを囲んでいるフ
ォーカスリング１４によってシールドされている。
【０００５】真空ポンプ８により発生する下方への処理
ガスフロー（ガス流）は、参照符号（numeric designat
or）１１で示される矢印によって表されている。ウエハ
ー処理中、フォーカスリングは部分的に処理ガスフロー
に対する障壁となっており、このため、ウエハー表面全
体にわたって僅かな背圧がかかり、より多くの処理ガス
をウエハー中央部全体に流れさせる。結果として、さら
に均一なガスフローがウエハー表面全体にわたって提供
され、それによって処理の均一性と処理の効率を向上さ
せている。
【０００６】フォーカスリング１４は、ウエハー表面の
上方に数ｃｍほど延びており、リフト機構１５によって
支持されている。このリフト機構１５は、フォーカスリ
ングを充分に持ち上げ、ウエハー１０のロードロック室
とチャンバーとの間での移送を可能にしている。リフト
機構１５は、カソードベース１３を囲むリフトシリンダ
ー１５ａやカソードベース１３内に配置されたリフトス
パイダー１５ｂ、リフトスパイダー１５ｂ上で支持され
且つペディスタル１２における垂直穴１７を通って延び
るリフトピン１５ｃなどのようないくつかの可動部分を
有している。
【０００７】カソードベース１３は、その中にリフトス
パイダー１５ｂの垂直動作を可能にする空所１８を含ん
でいる。リフトシリンダー１５ａを貫通して形成された
窓１５ｄは、リフトシリンダー１５ａが窓１５ｄをスリ
ットバルブ６と整列させるよう充分に高く上げられるた
びに、ウエハー１０はスリットバルブ６を通してウエハ
ーペディスタルにあるいはウエハーペディスタルから移
送させることができる。リフトシリンダー１５ａが非常
に高く上げられるときは、リフトピン１５ｃは穴を通っ
て延び、ウエハーをペディスタル上方に持ち上げ、ウエ
ハー移送ブレード（図示せず）をウエハーの下に滑り込
ませることを可能にする。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】フォーカスリングは、
ウエハー表面のガスフロー分布を改善することにより、
ウエハー全体におけるウエハー処理速度の均一性を効果
的に改善しているが、フォーカスリングはウエハー縁部
近傍に粒子汚染物１６を捕促する傾向がある。このよう
な汚染物はウエハー縁部近傍のウエハーのその部分での
型収率（die yield ）を低下させる。粒子汚染物は、チ
ャンバー内の部品、例えばリフト機構１５を構成するよ
うな部品を動かすことによっても捕促されるおそれがあ
る。リフト機構１５を操作すると、その結果として生じ
る振動が汚染粒子を遊離させ循環させる傾向があり、そ
れによってこのような汚染粒子がウエハー表面上に堆積
する可能性を増大させる。従って、フォーカスリングに
関係する部品の数を減らすことによって、例えば固定フ
ォーカスリングを設けることによって、フォーカスリン
グの複雑性を低減することが望ましい。
【０００９】また、フォーカスリングに起因すると考え
られるようなウエハー縁部近傍での粒子汚染の蓄積を、
フォーカスリングの利点を全く損なうことなく除去する
ことも望ましい。ウエハー縁部での粒子の蓄積を低減す
るための手段の一つは、少なくとも１つの開口部をフォ
ーカスリング内に形成することである。なお、この開口
部は、処理ガスがウエハー表面からの汚染粒子をこの開
口部を通して下方にある真空ポンプ排気口の中に掃出す
ることを可能にするものである。このような手段は、ジ
ー・ヒルズ（Ｇ．Ｈｉｌｌｓ）、ワイ・ジェイ・スー
（Ｙ．Ｊ．Ｓｕ）、ワイ・タナセ（Ｙ．Ｔａｎａｓ
ｅ）、アール・ライアン（Ｒ．Ｒｙａｎ）により１９９
４年４月５日に出願されアプライドマテリアルズ・イン
コーポレイティッドに譲渡された米国特許願第０８／２
２３，３３５号明細書（プラズマリアクター内の半導体
ウエハー処理用改善フォーカスリング）に開示されてい
る。
【００１０】ヒルズらによって開示された固定フォーカ
スリングは価値のあるものであるが、ウエハー汚染の効
果をさらに低減させる必要があると同時にウエハー表面
全体における高度な処理均一性を維持しあるいは向上さ
せる必要がある。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、プラ
ズマリアクター用の改良型フォーカスリングを提供して
いる。本発明の好適な実施態様では、スロット付きフォ
ーカスリングは、ウエハー移送ブレードとウエハーとが
通ることのできる第１の開口部と、第２の開口部とを含
んでいる。この２つの開口部は協働してウエハー表面全
体にわたってバランスのとれたガスフロー分布を提供
し、そのため、処理の均一性がウエハー表面全体にわた
って達成されるようにしており、一方ソリッドな可動フ
ォーカスリングの反応レベルと等しい、高反応レベルを
提供する開口部の実際寸法を最小にし、また、汚染粒子
がウエハー縁部から掃出されるのを可能とする。
【００１２】フォーカスリングは単体構造又は複合構造
とすることができ、この構造ではフォーカスリングは、
異なった処理にそれぞれ適合する異なる開口部寸法を有
している。そのため、リングのさまざまな部分は、その
特定の機能に対してリングの各部分を最適化するよう異
なった材料で形成されていてもよく、例えばウエハーに
近接したフォーカスリングのその部分に対しては処理耐
性のある材料（process tolerant material ）を、ウエ
ハーから離れたところにあるフォーカスリングのその部
分に対しては耐久力のある（durable ）安価な材料を用
いることによって形成されてもよい。
【００１３】本発明はまた、チャンバー容積（chamber
volume）と入れ代り（displace）チャンバー内のガスフ
ローを安定化させる厚いフォーカスリングを提供してい
る。厚いフォーカスリングは、チャンバー内にウエハー
表面全体にわたって均一なガスフロー分布を提供すべく
ガスフローパターンを形成するための偏心形状を有して
いてもよい。
【００１４】さらに、フォーカスリングはチャンバー壁
に延びていてもよく、その場合、フォーカスリングは、
当該フォーカスリングを貫通して形成された様々なスロ
ット及び／又はアパチャーと関連して、チャンバーを流
通するガスフローを安定化させてウエハー表面全体にわ
たって均一なガスフローを提供するためのバッフル（ba
ffle）として作用する。
【００１５】
【実施例】本発明は、プラズマリアクター内でのウエハ
ー処理の間、ウエハーをシールドするのに使用するため
の改良型フォーカスリングを提供するものである。本発
明の１つの好適な実施例では、スロット付きフォーカス
リングはウエハー移送ブレードとウエハーとが通ること
のできる第１の開口部を含んでおり、また、第１の開口
部を通るガスフローと相応する速度でガスフローを流通
させることができるよう適合された第２の開口部を含ん
でおり、これによりウエハー表面全体のガスフロー分布
が均一となる。このように、この２つの開口部は協働し
てウエハー表面全体にわたってバランスのとれたガスフ
ロー分布を提供し、その結果、処理の均一性がウエハー
表面全体にわたって達成される一方で、ソリッド（スリ
ットのない：solid ）で可動のフォーカスリングの反応
レベルと等しい、高反応レベルを与えるよう当該開口部
の実際の大きさを最小にする。本発明は、単一のスロッ
ト開口部を有しているフォーカスリング、あるいはその
フォーカスリングにさらに２つ以上の開口部を提供して
もよい。このような開口部はスロットである必要はな
く、アパチャー（aperture）やジャーナル（journal ）
などであってもよい。さらに、開口部（ウエハー移送ブ
レード・ウエハー用開口部以外）は、フォーカスリング
の後部部分と共にあるいは後部部分には形成せずにフォ
ーカスリングの上面を貫通して形成されてもよい。
【００１６】図２は反応チャンバーの部分断面概略図で
あり、この反応チャンバーは本発明によるスロット付き
固定フォーカスリングを含んでいる。図１に示されてい
る従来の反応チャンバーと共通した反応チャンバーの要
素は同一符号で示されている。この図には反応チャンバ
ー２が示されており、この反応チャンバー２はチャンバ
ー壁４と、当該反応チャンバー２に対するウエハーの出
入れを可能にするスリットバルブ６とを有している。ウ
エハー１０は、カソードベース１３上に配置されたペデ
ィスタル１２によって支持されている。ウエハー１０は
フォーカスリング２５によってシールドされており、こ
のフォーカスリング２５はペディスタル１２上に載置さ
れ且つウエハー１０を囲むものである。
【００１７】ウエハーリフト機構は、カソードベース１
３を囲むリフトシリンダー１５ａと、カソードベース１
３内に配置したリフトスパイダー１５ｂと、リフトスパ
イダー１５ｂ上に支持されているリフトピン１５ｃとを
含んでおり、このリフトピン１５ｃはペディスタル１２
に形成された垂直穴１７を通って延びている。カソード
ベース１３は、リフトスパイダー１５ｂのカソードベー
ス内での垂直動作を許容する空所１８を含んでいる。リ
フトシリンダー１５ａが上昇するたびに、リフトピン１
５ｃは、垂直穴１７を貫通しウエハー１０をペディスタ
ル１２の上方に持ち上げ、ウエハー移送ブレード（図示
せず）がウエハー１０の下側に滑り込むことを可能とし
ている。
【００１８】ウエハー処理中、フォーカスリングは処理
ガスフローに対する部分的な障壁となっており、この結
果、僅かな背圧がウエハー表面全面にかかり、さらに多
くの処理ガスをウエハー中央部全域に流れさせる。結果
として、さらに均一なプラズマがウエハー表面全体にわ
たって提供され、それによって処理の均一性を向上させ
ている。特に、フォーカスリングは、ウエハーの取入れ
・取出しとウエハー表面全体にわたる対称的なガスフロ
ー分布とを矛盾なく可能にする、できる限り小さいスロ
ット開口部を有するよう形成されている。
【００１９】フォーカスリングそれ自体は固定されてい
る。すなわち、フォーカスリングは、ウエハーの積載中
や取出し中、シリンダーあるいはフォーカスリングに形
成された窓１５ｄとスリットバルブ６とが整列する位置
まで持ち上げられることはない。この場合、フォーカス
リングは、スリットバルブ６と整列されたスロット２３
を含んでいる。結果として、フォーカスリングは複雑な
リフト機構が必要ではなくなる。この配列はチャンバー
の製造及び維持にかかる費用を低減する。さらに重要な
ことに、可動部分を不要とすることによって、本明細書
で開示したフォーカスリングは、ウエハー表面上に堆積
するおそれのある汚染粒子をフォーカスリングから分離
させ循環させ得る過度の振動を低減する。可動部分を不
要としたことは、汚染粒子を堆積し得る面の数も減らす
こととなる。
【００２０】フォーカスリングは、ウエハー処理中に処
理ガスが流れる開口部を提供する２つのスロット２２，
２３を含んでいる。一方のスロット２３は、ウエハーの
積載及び取出し中にウエハー移送ブレードとウエハーと
を受け入れるよう形成されている。他方のスロット２２
は、ウエハー積載・取出し用スロット２３を通る処理ガ
スフローを補う処理ガスをウエハー全体にわたって流す
ことができるように形成されている。重要なことは、本
明細書で開示したフォーカスリングが１つ以上のスロッ
トの形態の開口部を含むことであり、その結果、ウエハ
ー表面から離れる過剰なプラズマの流れを妨げるフォー
カスリングにより、背圧がウエハー表面全体にわたって
維持されている。このように、本発明は、ウエハーの縁
部を囲む領域にただ１つの最小の開口部が設けられた固
定リングを提供している。スロットは、ウエハーの表面
の上方から始まる開口部を有していることが好ましく、
その場合、フォーカスリングに形成されたスロットは、
ウエハーの縁部の周囲に処理ガス障壁を提供する下縁部
を画成することとなる。このようにして、ウエハー汚染
は低減され、処理の均一性は維持され、そして処理効率
は高められる。
【００２１】図３は本発明の好適な実施例によるスロッ
ト付き固定フォーカスリングの斜視図である。この図に
おいて、単体のフォーカスリング２５は上部リング部分
２０と下部リング部分２１とを含んでいる。各リング部
分は１対のリンク２４により結合されており、これらの
リンク２４はまた、スロット２１，２２を画成するよう
にも働いている。以下に述べるように、リングは単体構
造である必要はなく、そしてまた、各スロットが同じ形
状を有している必要もない。図３に示されるリングで
は、スロットはそれぞれフォーカスリング内に開口部を
画成しており、スロットのうち少なくとも１つは、ウエ
ハー移送ブレードとウエハーとを受け入れるのに充分な
高さと幅とを有していなければならない。本発明の一側
面においては、最大量のプラズマがウエハー表面全体に
わたって分配されることを保証し、その結果、処理が可
能な限り最も効率の良い態様で進行するようにフォーカ
スリングの開口部の大きさを小さくすることを含んでい
るということを理解するべきである。本発明の別の側面
では、処理ガスをウエハー表面全体にむらなく分配し
て、前記処理が可能な限り最も均一な形で進行するよう
な対称的な態様の開口部を提供することとしている。
【００２２】図４は改良型固定フォーカスリング２５の
側面図であり、本発明の好適な実施例によるウエハーと
ウエハー移送ブレード（図示せず）とを受け入れるよう
適合された前部スロット（front slot）２３を示してい
る。この図において、前部スロット２３は、参照符号２
６と２９によって示される矢印により表される高さと幅
とを有する上部部分を含んでおり、この高さと幅はウエ
ハーを受け入れるのに充分なものである。例えば、１
５．２４ｃｍ（６ｉｎ．）ウエハーに対しては、スロッ
トの上部部分は約１５．７ｃｍ〜約１６．０ｃｍ（６‐
１／８ｉｎ．〜６‐１／３ｉｎ．）とすべきである。こ
のスロットは、参照符号２７と２８とによって示される
矢印によりそれぞれ表される高さと幅とを有する下部部
分も含んでいる。また、スロット下部部分は傾斜部分３
０を有しているように図示されているが、この傾斜部分
３０はスロット上部部分の底部からスロット下部部分の
底部までの遷移部分を提供している。スロット下部部分
は、チャンバーとともに用いられるウエハー移送ブレー
ドを受け入れるのに充分な高さと幅とを有するようにす
べきであり、もし可能であれば、例えばスロープその他
でスロット開口部の大きさを最小にするような輪郭とす
るべきである。スロットの上部部分の下縁部はウエハー
表面の上方に配置されることが好ましく、その場合、連
続的な処理ガス障壁がウエハー縁部の周囲に設けられる
こととなる。本発明における実施例では、スロットの下
縁部は約０．２ｃｍである。
【００２３】図５はスロット付き固定フォーカスリング
の側面図であり、本発明の好適な実施例による後部スロ
ット（rear slot ）２２を示している。後部スロット２
２の高さと幅は、ウエハー表面全体にわたるガス分布の
バランスをとるよう選択される。例えば、１５．２４ｃ
ｍ（６ｉｎ．）ウエハーに対しては、スロットの上部部
分は約１５．７ｃｍ〜約１６．０ｃｍ（６‐１／８ｉ
ｎ．〜６‐１／３ｉｎ．）とすべきであるが、このよう
な寸法は例示の目的でのみ与えられるものであり、本発
明が適用される用途に応じて、他の寸法が選択されても
よい。
【００２４】後部スロットは主として前部スロットより
も真空ポンプよりに配置されている。それゆえ、後部ス
ロットは前部スロットほど大きい必要はなく、従って、
前部スロットと同じような輪郭にする必要はない。むし
ろ、両スロットは、ウエハー移送ブレードとウエハーと
を受け入れる（前部スロットの場合）のに必要な、ま
た、ウエハー表面全体にわたって均一な処理ガス分布を
提供する（後部スロットの場合）のに必要な最小限の開
口部を提供するべきである。さらに、後部スロットは１
つのスロットである必要はなく、フォーカスリングの周
縁に離隔配置された一連のスロットであってもよく、あ
るいは真空ポンプと関連された排気プリナムと連通（co
mmunicate ）し、フォーカスリングの側面又は上面及び
下面を貫通して形成された一連のアパチャーであっても
よい。
【００２５】図６は本発明の好適な一実施例による２つ
の部材からなる固定フォーカスリング２５の側面図であ
る。この図において、下部フォーカスリング部分２１
は、相補的なタブ３１ａ・３１ｂ及びスロット３２ａ・
３２ｂからなるリンク２４によって、上部フォーカスリ
ング部分２０とリンクされている。スロット２２，２３
がフォーカスリングに形成される開口部を画成するよう
に、これらのタブとスロットは、処理ガスの流出を防ぐ
閉塞したリンクを提供するよう形成されている。しか
し、上部リング部分は、スロット２２，２３及びリンク
領域において、さらに大きいあるいはさらに小さい開口
部を画成するよう異なる大きさのタブを有して形成され
てもよい。このように、一揃い（inventory ）の上部フ
ォーカスリング部分（各リング部分は、特定の処理工程
に対して特定の形状を有している）を、必要であれば保
管してもよく、その場合には、ウエハー表面全体にわた
るガスフロー分布は、上部フォーカスリング部分を別の
上部フォーカスリング部分と交換することによって、各
処理あるいは各処理工程に対して容易に最適化すること
ができる。
【００２６】さらに、複合フォーカスリングの各部分を
別々の材料で作ってもよい。例えば、フォーカスリング
の頂部部分は、石英、コバール（商標、Ｋｏｖａｒ）あ
るいはセラミックスのような安価で耐久性のある材料で
作ることができる。そして、フォーカスリングの底部部
分は、よりウエハーに近いところにあるためウエハー表
面での処理条件によって一層影響を受けかねないので、
あるいは処理条件に一層影響を与えかねないので、ベス
ペル（商標、Ｖｅｓｐｅｌｌ、デュポン社製）のよう
な、処理による影響を受けにくく、さらに良い処理結果
を与えるであろう材料から作られてもよい。
【００２７】複合フォーカスリングは多数ある手段のう
ちいずれでリンクされてもよいということは理解できる
であろう。例えば、図７は本発明の別の好適な実施例に
よる２部材からなる固定フォーカスリングの側面図であ
る。この図において、リンク２４は、単一の細長いタブ
３３と相補的なスロット３４からなっている。
【００２８】図８は本発明のさらに別の好適な実施例に
よる２部材からなる固定フォーカスリングの側面図であ
る。この図において、上部と下部のフォーカスリング部
分２０・２１は、それぞれ、ピン３５を受け入れるジャ
ーナル３７ａ・３７ｂ及びジャーナル３６ａ・３６ｂを
有している。ピンは、上下のリング部分によって画成さ
れた開口部を調整するよう異なった長さで設けられてい
てもよい。さらにリングは、スロット２２・２３を画成
する領域ではより大きな開口部を設け、リンク２４を画
成する領域ではほとんど開口部を設けないかあるいは全
く設けないように形作られてもよい。
【００２９】図９は反応チャンバーの部分断面概略図で
あり、本発明による厚いスロット付き固定フォーカスリ
ング９０を含んでいる。この図において、フォーカスリ
ングは、スロットの大きさと位置に関しては上述した本
発明の教示に従って製造されている。従って、フォーカ
スリングは、ウエハー移送ブレードとウエハーとを受け
入れるよう適合された第１のスロット９１と、ウエハー
表面全体にわたってガスフローを均一にし、それによっ
て処理均一性を最適化するよう適合された第２のスロッ
ト９２とを含んでいる。しかし、図９に従ったフォーカ
スリングは、厚いリングである。すなわち、参照符号９
３によって示される矢印によって表されているように、
リングの厚さは２ミリメートルより大きい。厚いフォー
カスリングは、チャンバー内のポンピング容積（pumpin
g volume）を低減させることにより、排気プリナムの大
部分あるいは全てに対する必要性を除去するように働
き、それによってより正確な処理制御を得ることのでき
るさらに小さいチャンバーの製造を可能にする、という
ことが考えられる。このように、プラズマの大部分ある
いは全てをウエハー表面全体に導くによって、さらに多
くの分子衝突が起こり、その結果、処理の効率はさらに
良くなり、処理の均一性が改善されるということを本発
明は保証している。
【００３０】図１０は反応チャンバーの部分断面概略図
であり、本発明による偏心した厚いスロット付き固定フ
ォーカスリング１００を含んでいる。この図において、
フォーカスリングにはスロットが設けられており、従っ
て上述のフォーカスリングと同じように開口部１０３，
１０４を備えている。しかし、真空ポンプ８に最も近接
したフォーカスリングの縁部（参照符号１０２の矢印に
よって示される縁部）は、スリットバルブ６に最も近接
したフォーカスリングの縁部（参照符号１０１の矢印に
よって示される縁部）ほどはチャンバー壁４の方に向か
って延びていない。
【００３１】この側面による本発明では、上記教示に従
って、最小であるが対称的なスロット開口部を有し、こ
の結果、ウエハー表面全体にわたって最大且つ均一な処
理ガスフローを維持するフォーカスリングを提供してい
る。偏心形状のフォーカスリングにより、このフォーカ
スリングは、処理ガスをスリットバルブ及びそれに関連
するフォーカスリングスロット１０３の領域から離れて
いくところに移動させるバッフルとして作用することが
でき、ウエハー積載・取出し用スロット１０３を通る不
均一な処理ガスフローが、真空ポンプ８に最も近接した
もう１つのフォーカスリングスロット１０４の領域での
さらに高い排気圧によってバランスがとられるようにし
ている。
【００３２】図１１は部分的に断面を示して概略的に示
された反応チャンバーの部分斜視図であり、本発明によ
る一体型スロット付き固定フォーカスリングとガス分配
バッフル１１０とを含んでいる。この図において、フォ
ーカスリングはチャンバー壁４の内面に延びており、そ
れによって全ての処理ガスが、フォーカスリング表面を
横方向に貫通して形成されたアパチャー１１２を通り、
ウエハー表面を横切り、スロット１１１，１１４を通り
及びそれに関連するアパチャー１１６，１１５を通るよ
うそれぞれ導かれている。スロット１１１は、スリット
バルブ６と整列されており、ウエハー移送ブレードとウ
エハーとに対して取入れと取出しを可能にするように形
成されている。スロット１１４は、処理ガスが各スロッ
トを通ってむらなく排気されるように、ウエハー全面に
わたって充分な処理ガス排気圧を与えるよう形成されて
いる。アパチャー１１２はフォーカスリングの周囲付近
に必要に応じて設けられており、その結果、処理ガス
は、チャンバー内、特にウエハー表面近傍での特定の処
理操作圧と処理ガス濃度とを維持するよう、排気プリナ
ム１１７の中に対称的に排気される。本発明のこの実施
例ではいくつのスロットが設けられてもよく、かかる場
合、アパチャーはなくてもよい、すなわち処理ガスは、
すべてウエハー表面全体にわたるように導かれても、フ
ォーカスリングに形成されたスロットを通してのみ排気
されてもよい、ということを理解すべきである。このよ
うな実施例では、フォーカスリングは排気ガスマニホル
ドとして作用する。このように、本発明のこの実施例
は、反応チャンバーバッフルとして作用するスロット付
きフォーカスリングを提供しており、それによってチャ
ンバー容積を低減することができ、ウエハー表面全体に
わたってさらに良好な処理ガス濃度制御をすることがで
きる。
【００３３】
【発明の効果】以上述べたように、固定フォーカスリン
グは、ウエハー表面全体にわたって均一なガスフローを
提供するとともに、最適な割合で均一な処理を保証する
よう最大量の処理ガスをウエハーの全領域に導くことが
できる。以上、本発明について、好適な実施例を参照し
て説明したが、当業者であれば、本発明の精神と範囲か
ら逸脱することなくここに述べた応用例を他のものに置
換えてもよいことが容易に分かるであろう。従って、本
発明は上記特許請求の範囲によってのみ制限されるべき
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の反応チャンバーの部分断面概略図であ
る。
【図２】本発明によるスロット付き固定フォーカスリン
グを含む反応チャンバーの部分断面概略図である。
【図３】本発明の好適な実施例によるスロット付き固定
フォーカスリングの斜視図である。
【図４】ウエハーとウエハー移送ブレードとを受け入れ
るよう適合されている、本発明による前部スロットを示
す改良型固定フォーカスリングの側面図である。
【図５】本発明による後部スロットを示すスロット付き
固定フォーカスリングの側面図である。
【図６】本発明の好適な実施例による２部材からなる固
定フォーカスリングの側面図である。
【図７】本発明の別の好適な実施例による２部材からな
る固定フォーカスリングの側面図である。
【図８】本発明のさらに別の好適な実施例による２部材
からなる固定フォーカスリングの側面図である。
【図９】本発明による厚いスロット付き固定フォーカス
リングを含んでいる反応チャンバーの部分断面概略図で
ある。
【図１０】本発明による偏心した厚いスロット付き固定
フォーカスリングを含んでいる反応チャンバーの部分断
面概略図である。
【図１１】本発明による一体型スロット付き固定フォー
カスリングと処理ガス分配バッフルとを含んでいる、部
分的に断面を示して概略的に示された反応チャンバーの
部分斜視図である。
【符号の説明】
２…反応チャンバー、４…チャンバー壁、６…スリット
バルブ、８…真空ポンプ、１０…ウエハー、１３…カソ
ードベース、１４…フォーカスリング、１５…リフト機
構、１６…汚染物、１７…垂直穴、１８…空所、２１…
下部リング部分、２２…上部リング部分、２３…スロッ
ト、２４…リンク、２５…フォーカスリング、３１…タ
ブ、３２…スリット、３３…タブ、３４…スロット、３
５…ピン、３６…ジャーナル、３７…ジャーナル、９０
…フォーカスリング、９１…第１のスロット、９２…第
２のスロット、１００…フォーカスリング、１０３…開
口部、１０４…開口部、１１０…ガス分配バッフル、１
１１…スロット、１１２…アパチャー、１１４…スロッ
ト、１１５…アパチャー、１１６…アパチャー、１１７
…排気プリナム。

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ウエハーの周縁を囲む、半導体ウエハー
    を処理するためのプラズマリアクター用フォーカスリン
    グであって、 上部リング部分と、 下部リング部分と、 少なくとも１つのリンクとを備え、 前記上部リング部分、下部リング部分及び前記リンク
    が、ウエハー移送ブレード及びウエハーを受け入れるよ
    う適合されている第１のスロット開口部と、第２のスロ
    ット開口部とを画成するように前記リンクは前記上部リ
    ング部分及び前記下部リング部分を結合させており、 前記第１のスロット開口部及び前記第２のスロット開口
    部が、協働してウエハー表面を横切って処理ガスを排気
    するよう適合されており、もって汚染粒子がウエハー縁
    部から掃出されると共にウエハー表面全体にわたってガ
    スフロー分布のバランスを保つようにしているフォーカ
    スリング。
  2. 【請求項２】 前記第１のスロット開口部がリアクター
    スリットバルブと整列されており、ウエハーの積載、取
    出し及び処理の間、固定された（stationary）状態にな
    っている請求項１記載のフォーカスリング。
  3. 【請求項３】 単体構造となっている請求項１記載のフ
    ォーカスリング。
  4. 【請求項４】 上部フォーカスリング部分と、 下部フォーカスリング部分と、 前記第１のリング部分及び前記第２のリング部分を結合
    させるよう適合されたリンクとを備える複合構造となっ
    ている請求項１記載のフォーカスリング。
  5. 【請求項５】 前記リンクがさらに、 １つのリング部分から垂直方向に突出しているタブと、 もう１つのリング部分内に形成され前記タブを受け入れ
    るように適合されているスロットとを備える請求項４記
    載のフォーカスリング。
  6. 【請求項６】前記リンクがさらに、 前記第１のリング部分及び前記第２のリング部分の各々
    の内部に形成された整列ジャーナル（aligned journal
    ）と、 前記第１のリング部分及び前記第２のリング部分を結合
    させるために前記整列ジャーナル内にセットされるよう
    適合されているピンとを備える請求項４記載のフォーカ
    スリング。
  7. 【請求項７】 前記第１のリング部分が上部リング部分
    を含んでおり、前記上部リング部分が少なくとも１つの
    選定されたフォーカスリング形状（configuration ）を
    画成している請求項４記載のフォーカスリング。
  8. 【請求項８】 前記上部リング部分がさらに、複数の選
    定されたフォーカスリング形状を画成する複数の交換可
    能な上部リングを含んでいる請求項７記載のフォーカス
    リング。
  9. 【請求項９】 前記第１のリング部分と前記第２のリン
    グ部分とが互いに異なる材料で作られている請求項４記
    載のフォーカスリング。
  10. 【請求項１０】 前記第１のリング部分が、セラミック
    ス、石英及びコバール（商標、Ｋｏｖａｒ）を含む群か
    ら選定された材料で作られている上部リング部分を含ん
    でおり、 前記第２のリング部分が、処理による影響を受けにくい
    材料（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｍａｔ
    ｅｒｉａｌ）で作られている下部リング部分を含んでい
    る請求項９記載のフォーカスリング。
  11. 【請求項１１】 前記処理による影響を受けにくい材料
    が、ベスペル（商標、Ｖｅｓｐｅｌｌ）である請求項１
    ０記載のフォーカスリング。
  12. 【請求項１２】 前記第１のスロット開口部と前記第２
    のスロット開口部とが同じ大きさではない請求項１記載
    のフォーカスリング。
  13. 【請求項１３】 前記第１のスロット開口部と前記第２
    のスロット開口部とが、処理ガス障壁を画成するようウ
    エハー表面の上方に形成された下部開口縁部を有してい
    る請求項１記載のフォーカスリング。
  14. 【請求項１４】 約２ｍｍより大きいリング厚を有して
    いる請求項１記載のフォーカスリング。
  15. 【請求項１５】 外側リング面をリアクター内壁面まで
    延ばすのに充分なリング厚を有している請求項１４記載
    のフォーカスリング。
  16. 【請求項１６】 前記フォーカスリングを貫通して形成
    され排気プリナム（plenum）と連通したアパチャーを有
    している請求項１５記載のフォーカスリング。
  17. 【請求項１７】 偏心した（eccentric ）外側リング面
    を有している請求項１４記載のフォーカスリング。
  18. 【請求項１８】 ウエハーの周縁を囲む、半導体ウエハ
    ーを処理するためのプラズマリアクター用固定複合フォ
    ーカスリングであって、 上部リング部分と、 下部リング部分と、 少なくとも１つのリンクとを備え、 前記上部リング部分、下部リング部分及び前記リンク
    が、リアクタースリットバルブと整列された第１のスロ
    ット開口部であって、ウエハー移送ブレード及びウエハ
    ーを受け入れるよう適合されているものと、ウエハー表
    面を横切って処理ガスを排気するよう適合されている第
    ２のスロット開口部とを画成するように前記リンクは前
    記上部リング部分及び前記下部リング部分を結合させて
    おり、 前記第１のスロット開口部及び前記第２のスロット開口
    部は、処理ガス障壁を画成するようウエハー表面の上方
    に形成された下部開口縁部を有しており、 もって、均一なガスフロー分布がウエハー表面全体にわ
    たって維持されるフォーカスリング。
  19. 【請求項１９】 約２ｍｍより大きいリング厚を有して
    いる請求項１８記載のフォーカスリング。
  20. 【請求項２０】 半導体ウエハーを処理するためのプラ
    ズマリアクターでウエハー表面全体にわたって均一なガ
    スフロー分布を維持するための処理方法において、 リアクタースリットバルブと整列され固定フォーカスリ
    ング内に形成された第１のスロット開口部を通してウエ
    ハー移送ブレード及びウエハーを受け入れるステップ
    と、 前記フォーカスリング内に形成された第２のスロット開
    口部を通してウエハー表面を横切って処理ガスを排気す
    るステップと、 前記第１のスロット開口部及び前記第２のスロット開口
    部が、協働してウエハー表面全体にわたって均一な処理
    ガスフロー分布を提供するステップとを含む処理方法。
JP7156140A 1994-06-22 1995-06-22 プラズマリアクター用の改良型固定フォーカスリング Withdrawn JPH08102461A (ja)

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