KR20160088820A - 반도체 웨이퍼 프로세싱 동안 에지 프로세스 제어를 위한 이동식 에지 커플링 링 - Google Patents

반도체 웨이퍼 프로세싱 동안 에지 프로세스 제어를 위한 이동식 에지 커플링 링 Download PDF

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Abstract

기판 프로세싱 시스템은 프로세싱 챔버 및 프로세싱 챔버 내에 배치된 페데스탈을 포함한다. 에지 커플링 링은 페데스탈의 방사상으로 외측 에지에 인접하게 배치된다. 제 1 액추에이터는 로봇 암으로 하여금 프로세싱 챔버로부터 에지 커플링 링을 제거하게 하도록 에지 커플링 링과 페데스탈 사이에 틈 (clearance) 을 제공하기 위해 페데스탈에 대해 상승된 위치로 에지 커플링 링을 선택적으로 이동시키도록 구성된다.

Description

반도체 웨이퍼 프로세싱 동안 에지 프로세스 제어를 위한 이동식 에지 커플링 링{MOVEABLE EDGE COUPLING RING FOR EDGE PROCESS CONTROL DURING SEMICONDUCTOR WAFER PROCESSING}
본 개시는 기판 프로세싱 시스템들에 관한 것이고, 보다 구체적으로 기판 프로세싱 시스템들의 에지 커플링 링들에 관한 것이다.
본 명세서에 제공된 배경기술 설명은 일반적으로 본 개시의 맥락을 제공하기 위한 것이다. 본 발명자들의 성과로서 본 배경기술 섹션에 기술되는 정도의 성과 및 출원시 종래 기술로서 인정되지 않을 수도 있는 기술의 양태들은 본 개시에 대한 종래 기술로서 명시적으로나 암시적으로 인정되지 않는다.
기판 프로세싱 시스템들은 반도체 웨이퍼와 같은 기판들의 에칭 및/또는 다른 처리를 수행하도록 사용될 수도 있다. 기판은 기판 프로세싱 시스템의 프로세싱 챔버 내에서 페데스탈 상에 배치될 수도 있다. 예를 들어 PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) 프로세스의 에칭 동안, 하나 이상의 전구체들을 포함하는 가스 혼합물은 프로세싱 챔버 내로 도입되고 플라즈마는 기판을 에칭하도록 스트라이킹된다.
에지 커플링 링들은 기판의 방사상 외측 에지 근방에서 플라즈마의 에칭 프로파일 및/또는 에칭 레이트를 조정하도록 사용된다. 에지 커플링 링은 통상적으로 기판의 방사상 외측 에지 둘레의 페데스탈 상에 위치된다. 기판의 방사상 외측 에지에서의 프로세스 조건들은 에지 커플링 링의 위치, 에지 커플링 링의 내측 에지의 형상 또는 프로파일, 기판의 상부 표면에 대한 에지 커플링 링의 높이, 에지 커플링 링의 재료, 등을 변화시킴으로써 수정될 수 있다.
에지 커플링 링을 변화시키는 것은 프로세싱 챔버가 개방될 것을 요구하고, 이는 바람직하지 않다. 즉, 에지 커플링 링의 에지 커플링 효과는 프로세싱 챔버를 개방하지 않고 변경될 수 없다. 에칭 동안 에지 커플링 링이 플라즈마에 의해 부식될 때, 에지 커플링 효과가 변화한다. 에지 커플링 링의 부식을 보정하는 것은 에지 커플링 링을 교체하기 위해 프로세싱 챔버가 개방될 것을 요구한다.
이제 도 1 및 도 2를 참조하면, 기판 프로세싱 시스템은 페데스탈 (20) 및 에지 커플링 링 (30) 을 포함할 수도 있다. 에지 커플링 링 (30) 은 단일 피스이거나 2 이상의 부분들을 포함할 수도 있다. 도 1 및 도 2의 예에서, 에지 커플링 링 (30) 은 기판 (33) 의 방사상 외측 에지 근방에 배치된 제 1 환형부 (32) 를 포함한다. 제 2 환형부 (34) 는 기판 (33) 아래에서 제 1 환형부로부터 방사상 내측으로 위치된다. 제 3 환형부 (36) 는 제 1 환형부 (32) 아래에 배치된다. 사용 동안, 플라즈마 (42) 는 기판 (33) 의 노출된 부분들을 에칭하기 위해 기판 (33) 으로 지향된다. 에지 커플링 링 (30) 은 기판 (33) 의 균일한 에칭이 발생하도록 플라즈마를 성형하는 것을 돕도록 배치된다.
도 2에서, 에지 커플링 링 (30) 이 사용된 후, 에지 커플링 링 (30) 의 방사상 내측부의 상부 표면은 48로 식별된 바와 같이 부식을 나타낼 수도 있다. 그 결과, 플라즈마 (42) 는 44에서 알 수 있는 바와 같이 에지 커플링 링 (30) 의 방사상 내측부의 에칭보다 보다 빠른 레이트로 기판 (33) 의 방사상 외측 에지를 에칭하는 경향이 있을 수도 있다.
기판 프로세싱 시스템은 프로세싱 챔버 및 프로세싱 챔버 내에 배치된 페데스탈을 포함한다. 에지 커플링 링은 페데스탈의 방사상으로 외측 에지에 인접하게 배치된다. 제 1 액추에이터는 로봇 암으로 하여금 프로세싱 챔버로부터 에지 커플링 링을 제거하게 하도록 에지 커플링 링과 페데스탈 사이에 틈 (clearance) 을 제공하기 위해 페데스탈에 대해 상승된 위치로 에지 커플링 링을 선택적으로 이동시키도록 구성된다.
다른 특징들에서, 리프팅 링이 에지 커플링 링의 적어도 일부 아래에 배치된다. 제 1 액추에이터는 리프팅 링을 편향시키고 (bias), 리프팅 링은 에지 커플링 링을 편향시킨다. 필라 (pillar) 가 제 1 액추에이터와 리프팅 링 사이에 배치된다. 로봇 암은 에지 커플링 링 및 리프팅 링이 상승된 위치에 있을 때 프로세싱 챔버로부터 에지 커플링 링을 제거하도록 구성된다. 홀더는 로봇 암에 연결된다. 홀더는 에지 커플링 링 상의 자가-센터링 (self-centering) 피처와 메이팅하는 (mate) 자가-센터링 피처를 포함한다. 에지 커플링 링은 리프팅 링 상의 자가-센터링 피처와 메이팅하는 자가-센터링 피처를 포함한다.
다른 특징들에서, 하단 에지 커플링 링이 에지 커플링 링의 적어도 일부 및 리프팅 링 아래에 배치된다. 하단 에지 커플링 링은 리프팅 링 상의 자가-센터링 피처와 메이팅하는 자가-센터링 피처를 포함한다.
다른 특징들에서, 리프팅 링은 방사상 외측으로 연장하는 돌출부를 포함한다. 돌출부는 돌출부의 하단 대면 표면 상에 형성된 홈부를 포함한다. 홈부는 에지 커플링 링이 리프팅될 때 필라에 의해 편향된다.
다른 특징들에서, 로봇 암은 프로세싱 챔버가 대기압에 개방될 것을 요구하지 않고 프로세싱 챔버로부터 에지 커플링 링을 제거한다. 제 2 액추에이터는 에지 커플링 링의 에지 커플링 프로파일을 변경하도록 리프팅 링에 대해 에지 커플링 링을 이동시키도록 구성된다. 중간 에지 커플링 링이 에지 커플링 링의 적어도 일부와 리프팅 링 사이에 배치된다. 중간 에지 커플링 링은 제 2 액추에이터가 리프팅 링에 대해 에지 커플링 링을 이동시킬 때 정지상태로 남는다.
다른 특징들에서, 제어기는 에지 커플링 링의 플라즈마-대면 표면의 부식에 응답하여 제 2 액추에이터를 사용하여 에지 커플링 링을 이동시키도록 구성된다. 제어기는 에지 커플링 링이 미리결정된 수의 에칭 사이클들에 노출된 후 제 2 액추에이터를 사용하여 에지 커플링 링을 자동으로 이동시키도록 구성된다. 제어기는 에지 커플링 링이 미리결정된 기간의 에칭에 노출된 후 제 2 액추에이터를 사용하여 에지 커플링 링을 자동으로 이동시키도록 구성된다.
다른 특징들에서, 센서가 제어기와 통신하고 에지 커플링 링의 부식을 검출하도록 구성된다. 로봇 암이 제어기와 통신하고 센서의 위치를 조정하도록 구성된다. 제어기는 제 1 에지 커플링 효과를 사용하는 기판의 제 1 처리를 위해 제 2 액추에이터를 사용하여 제 1 위치로 에지 커플링 링을 이동시키고, 이어서 제 1 에지 커플링 효과와 상이한 제 2 에지 커플링 효과를 사용하는 기판의 제 2 처리를 위해 제 2 액추에이터를 사용하여 제 2 위치로 에지 커플링 링을 이동시키도록 구성된다.
기판 프로세싱 시스템 내에서 에지 커플링 링을 유지하기 위한 방법은, 프로세싱 챔버 내에서 페데스탈의 방사상으로 외측 에지에 인접하게 에지 커플링 링을 배치하는 단계; 페데스탈에 대해 상승된 위치로 에지 커플링 링을 선택적으로 이동시키기 위해 제 1 액추에이터를 사용하는 단계; 및 에지 커플링 링이 상승된 위치에 있을 때 로봇 암을 사용하여 에지 커플링 링을 교체하는 단계를 포함한다.
다른 특징들에서, 방법은 에지 커플링 링의 적어도 일부 아래에 리프팅 링을 배치하는 단계를 포함한다. 액추에이터는 리프팅 링을 편향시키고 리프팅 링은 에지 커플링 링을 편향시킨다. 방법은 제 1 액추에이터와 리프팅 링 사이에 필라를 배치하는 단계를 포함한다. 방법은 로봇 암에 홀더를 부착하는 단계를 포함한다. 홀더는 에지 커플링 링 상의 자가-센터링 피처와 메이팅하는 자가-센터링 피처를 포함한다. 방법은 리프팅 링 상의 자가-센터링 피처와 메이팅하도록 에지 커플링 링 상의 자가-센터링 피처를 사용하는 단계를 포함한다.
다른 특징들에서, 방법은 에지 커플링 링의 적어도 일부 및 리프팅 링 아래에 하단 에지 커플링 링을 배치하는 단계를 포함한다. 방법은 리프팅 링 상의 자가-센터링 피처와 메이팅하도록 하단 에지 커플링 링 상의 자가-센터링 피처를 사용하는 단계를 포함한다. 리프팅 링은 방사상 외측으로 연장하는 돌출부를 포함한다. 돌출부는 돌출부의 하단 대면 표면 상에 형성된 홈부를 포함한다. 홈부는 에지 커플링 링이 리프팅될 때 필라에 의해 편향된다.
다른 특징들에서, 에지 커플링 링의 에지 커플링 프로파일을 변경하도록 제 2 액추에이터를 사용하여 리프팅 링에 대해 에지 커플링 링을 이동시키는 단계를 포함한다. 방법은 에지 커플링 링의 적어도 일부와 리프팅 링 사이에 중간 에지 커플링 링을 배치하는 단계를 포함하고, 중간 에지 커플링 링은 제 2 액추에이터가 리프팅 링에 대해 에지 커플링 링을 이동시킬 때 정지상태로 남는다.
다른 특징들에서, 방법은 에지 커플링 링의 플라즈마-대면 표면의 부식에 응답하여 제 2 액추에이터를 사용하여 에지 커플링 링을 이동시키는 단계를 포함한다. 방법은 에지 커플링 링이 미리결정된 수의 에칭 사이클들에 노출된 후 에지 커플링 링을 자동으로 이동시키는 단계를 포함한다. 방법은 에지 커플링 링이 미리결정된 기간의 에칭에 노출된 후 에지 커플링 링을 자동으로 이동시키는 단계를 포함한다.
다른 특징들에서, 방법은 센서를 사용하여 에지 커플링 링의 부식을 검출하는 단계를 포함한다. 방법은 제 1 에지 커플링 효과를 사용하는 기판의 제 1 처리를 위해 제 2 액추에이터를 사용하여 제 1 위치로 에지 커플링 링을 이동시키고, 이어서 제 1 에지 커플링 효과와 상이한 제 2 에지 커플링 효과를 사용하는 기판의 제 2 처리를 위해 제 2 액추에이터를 사용하여 제 2 위치로 에지 커플링 링을 이동시키는 단계를 포함한다.
본 개시의 다른 적용가능 영역들은 상세한 기술, 청구항들 및 도면들로부터 명백해질 것이다. 상세한 기술 및 구체적인 예들은 단지 예시를 목적으로 의도되고 본 개시의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.
본 개시는 상세한 기술 및 첨부된 도면들로부터 보다 완전히 이해될 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 페데스탈 및 에지 커플링 링의 측단면도이다.
도 2는 에지 커플링 링의 부식이 발생한 후 종래기술에 따른 페데스탈 및 에지 커플링 링의 측단면도이다.
도 3은 본 개시에 따른 페데스탈, 에지 커플링 링 및 액추에이터의 예의 측단면도이다.
도 4는 에지 커플링 링의 부식이 발생한 후 도 3의 페데스탈, 에지 커플링 링 및 액추에이터의 예의 측단면도이다.
도 5는 에지 커플링 링의 부식이 발생하고 액추에이터가 이동한 후 도 3의 페데스탈, 에지 커플링 링 및 액추에이터의 예의 측단면도이다.
도 6은 본 개시에 따른 또 다른 위치에 위치된 페데스탈, 에지 커플링 링 및 액추에이터의 또 다른 예의 측단면도이다.
도 7은 본 개시에 따른 페데스탈, 에지 커플링 링 및 압전 액추에이터의 또 다른 예의 측단면도이다.
도 8은 부식이 발생하고 압전 액추에이터가 이동한 후 도 7의 페데스탈, 에지 커플링 링 및 압전 액추에이터의 또 다른 예의 측단면도이다.
도 9는 본 개시에 따른 페데스탈, 에지 커플링 링 및 액추에이터를 포함하는 기판 프로세싱 챔버의 예의 기능 블록도이다.
도 10은 본 개시에 따라 에지 커플링 링을 이동시키도록 액추에이터를 동작시키기 위한 방법의 예의 단계들을 예시하는 흐름도이다.
도 11은 본 개시에 따라 에지 커플링 링을 이동시키도록 액추에이터를 동작시키기 위한 방법의 또 다른 예의 단계들을 예시하는 흐름도이다.
도 12는 본 개시에 따른 프로세싱 챔버의 외부에 배치된 액추에이터들에 의해 이동식 에지 커플링 링을 포함하는 프로세싱 챔버의 예의 기능 블록도이다.
도 13a 및 도 13b는 본 개시에 따른 에지 커플링 링의 좌우 (side-to-side) 틸팅의 예를 예시한다.
도 14는 기판의 프로세싱 동안 에지 커플링 링을 이동시키기 위한 방법의 예를 예시한다.
도 15는 에지 커플링 링 및 리프팅 링을 포함하는 페데스탈의 예의 평면도이다.
도 16은 에지 커플링 링 및 리프팅 링의 예의 측단면도이다.
도 17은 리프팅 링에 의해 리프팅될 에지 커플링 링 및 로봇 암에 의해 제거될 에지 커플링 링의 예의 측단면도이다.
도 18은 이동식 에지 커플링 링 및 리프팅 링의 예의 측단면도이다.
도 19는 상승된 위치의 도 18의 이동식 에지 커플링 링의 측단면도이다.
도 20은 리프팅 링에 의해 리프팅될 도 18의 에지 커플링 링 및 로봇 암에 의해 제거될 에지 커플링 링의 측단면도이다.
도 21은 이동식 에지 커플링 링의 예의 측단면도이다.
도 22는 액추에이터에 의해 리프팅되고 로봇 암에 의해 제거될 도 21의 에지 에지 커플링 링의 측단면도이다.
도 23은 프로세싱 챔버를 개방하지 않고 에지 커플링 링을 교체하기 위한 방법의 예이다.
도 24는 부식때문에 에지 커플링 링을 이동시키고 프로세싱 챔버를 개방하지 않고 에지 커플링 링을 교체하기 위한 방법의 예이다.
도 25는 부식때문에 에지 커플링 링을 상승시키고 프로세싱 챔버를 개방하지 않고 에지 커플링 링을 교체하기 위한 방법의 예이다.
도면들에서, 참조 번호들은 유사한 및/또는 동일한 엘리먼트들을 식별하기 위해 재사용될 수도 있다.
관련 출원들에 대한 교차 참조
본 개시는 2015년 1월 22일 출원된 미국 특허 출원 제 14/598,943 호의 일부 계속 출원이다. 상기 참조된 출원의 전체 개시는 본 명세서에 참조로서 인용된다.
본 개시는 에지 커플링 링의 하나 이상의 부분들이 기판 프로세싱 시스템 내에서 기판 또는 페데스탈에 대해 수직으로 및/또는 수평으로 이동되게 한다. 이동은 프로세싱 챔버가 개방될 것을 요구하지 않고, 에칭 또는 다른 기판 처리 동안 기판에 대한 플라즈마의 에지 커플링 효과를 변화시킨다.
이제 도 3 내지 도 5를 참조하면, 기판 프로세싱 시스템은 페데스탈 (20) 및 에지 커플링 링 (60) 을 포함한다. 에지 커플링 링 (60) 은 단일 부분으로 이루어질 수도 있고 또는 2 이상의 부분들이 사용될 수도 있다. 도 3 내지 도 5의 예에서, 에지 커플링 링 (60) 은 기판 (33) 의 방사상으로 외부에 배치된 제 1 환형부 (72) 를 포함한다. 제 2 환형부 (74) 는 기판 (33) 아래에서 제 1 환형부 (72) 로부터 방사상 내측으로 위치된다. 제 3 환형부 (76) 는 제 1 환형부 (72) 아래에 배치된다.
액추에이터 (80) 는 이하에 더 기술될 바와 같이 기판 (33) 에 대해 에지 커플링 링 (60) 의 하나 이상의 부분들을 이동시키도록 다양한 위치들에 배치될 수도 있다. 단지 예를 들면, 도 3에서 액추에이터 (80) 는 에지 커플링 링 (60) 의 제 1 환형부 (72) 와 에지 커플링 링 (60) 의 제 3 환형부 (76) 사이에 배치된다. 일부 예들에서, 액추에이터 (80) 는 압전 액추에이터, 스텝퍼 모터, 공압 구동부, 또는 다른 적합한 액추에이터를 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 1, 2, 3 또는 4 이상의 액추에이터들이 사용된다. 일부 예들에서, 복수의 액추에이터들이 에지 커플링 링 (60) 둘레에 균일하게 배치된다. 액추에이터(들) (80) 는 프로세싱 챔버의 내부 또는 외부에 배치될 수도 있다.
사용 동안, 플라즈마 (82) 는 기판 (33) 의 노출된 부분들을 에칭하기 위해 기판 (33) 으로 지향된다. 에지 커플링 링 (60) 은 기판 (33) 의 균일한 에칭이 발생하도록 플라즈마 전기장을 성형하는 것을 돕도록 배치된다. 도 4의 84 및 86에서 알 수 있는 바와 같이, 에지 커플링 링 (60) 의 하나 이상의 부분들이 플라즈마 (82) 에 의해 부식될 수도 있다. 부식의 결과로서, 기판 (33) 의 불균일한 에칭이 기판 (33) 의 방사상 외측 에지 근방에서 발생할 수도 있다. 보통, 프로세스는 정지되고, 프로세싱 챔버는 개방되고 에지 커플링 링이 교체되어야 한다.
도 5에서, 액추에이터 (80) 는 에지 커플링 링 (60) 의 하나 이상의 부분들의 위치를 변경하기 위해 에지 커플링 링 (60) 의 하나 이상의 부분들을 이동시키도록 사용된다. 예를 들어, 액추에이터 (80) 는 에지 커플링 링 (60) 의 제 1 환형부 (72) 를 이동시키도록 사용될 수도 있다. 이 예에서, 액추에이터 (80) 는 에지 커플링 링 (60) 의 제 1 환형부 (72) 의 에지 (86) 가 기판 (33) 의 방사상 외측 에지에 대해 보다 높도록 상향으로 또는 수직 방향으로 에지 커플링 링 (60) 의 제 1 환형부 (72) 를 이동시킨다. 그 결과, 기판 (33) 의 방사상 외측 에지 근방에서 에칭 균일도가 개선된다.
이제 도 6을 참조하면, 알 수 있는 바와 같이, 액추에이터는 하나 이상의 다른 위치들에 배치될 수도 있고 수평, 대각선 등과 같은 다른 방향들로 이동할 수도 있다. 에지 커플링 링의 부분의 수평 이동은 기판에 대해 에지 커플링 효과를 센터링 (center) 하도록 수행될 수도 있다. 도 6에서, 액추에이터 (110) 는 에지 커플링 링 (60) 의 방사상으로 외부에 배치된다. 부가적으로, 액추에이터 (110) 는 수평 (또는 좌우로) 방향뿐만 아니라 수직 (또는 위/아래로) 방향으로 이동한다. 수평으로 위치를 옮기는 것 (repositioning) 은 기판들의 에칭이 기판들에 대한 에지 커플링 링의 수평 오프셋을 나타낼 때 사용될 수도 있다. 수평 오프셋은 프로세싱 챔버를 개방하지 않고 보정될 수도 있다. 유사하게, 에지 커플링 링의 틸팅은 좌우 비대칭을 보정하거나 생성하지 않고 액추에이터들 중 일부를 나머지 액추에이터들과 상이하게 액추에이팅함으로써 수행될 수도 있다.
액추에이터 (110) 를 에지 커플링 링의 환형부들 사이에 위치시키는 대신, 액추에이터 (110) 는 또한 114에서 식별된 방사상 외측 벽 또는 다른 구조로 부착될 수도 있다. 대안적으로, 액추에이터 (110) 는 116에서 식별된 벽 또는 다른 구조에 의해 아래로부터 지지될 수도 있다.
이제 도 7 및 도 8을 참조하면, 에지 커플링 링 (150) 및 압전 액추에이터 (154) 의 또 다른 예가 도시된다. 이 예에서, 압전 액추에이터 (154) 는 에지 커플링 링 (150) 을 이동시킨다. 압전 액추에이터 (154) 는 에지 커플링 링 (60) 의 제 1 환형부 (72) 및 제 3 환형부 (76) 내에 장착된다. 도 8에서, 압전 액추에이터 (154) 는 제 1 환형부 (72) 의 에지 (156) 의 위치를 조정하기 위해 에지 커플링 링 (150) 의 제 1 환형부 (72) 를 이동시킨다.
이제 도 9를 참조하면, RF 플라즈마를 사용하여 에칭을 수행하기 위한 기판 프로세싱 챔버 (500) 의 예가 도시된다. 기판 프로세싱 챔버 (500) 는 기판 프로세싱 챔버 (500) 의 다른 컴포넌트들을 둘러싸고 RF 플라즈마를 담는 프로세싱 챔버 (502) 를 포함한다. 기판 프로세싱 챔버 (500) 는 상부 전극 (504) 및 하부 전극 (507) 을 포함하는 페데스탈 (506) 을 포함한다. 에지 커플링 링 (503) 은 페데스탈 (506) 에 의해 지지되고 기판 (508) 둘레에 배치된다. 하나 이상의 액추에이터들 (505) 이 에지 커플링 링 (503) 을 이동시키도록 사용될 수도 있다. 동작 동안, 기판 (508) 은 상부 전극 (504) 과 하부 전극 (507) 사이의 페데스탈 (506) 상에 배치된다.
단지 예를 들면, 상부 전극 (504) 은 프로세스 가스들을 도입하고 분배하는 샤워헤드 (509) 를 포함할 수도 있다. 샤워헤드 (509) 는 프로세싱 챔버의 상단 표면에 연결된 일 단부를 포함하는 스템부를 포함할 수도 있다. 베이스부는 대체로 원통형이고 프로세싱 챔버의 상단 표면으로부터 이격된 위치에서 스템부의 반대 단부로부터 방사상 외측으로 연장한다. 샤워헤드의 기판-대면 표면 또는 대면 플레이트는 프로세스 가스 또는 퍼지 가스가 흐르는 복수의 홀들을 포함한다. 대안적으로, 상부 전극 (504) 은 도전 플레이트를 포함할 수도 있고 또 다른 방식으로 도입될 수도 있다. 하부 전극 (507) 은 비도전성 페데스탈 내에 배치될 수도 있다. 대안적으로, 페데스탈 (506) 은 하부 전극 (507) 으로서 작동하는 도전성 플레이트를 포함하는 정전 척을 포함할 수도 있다.
RF 생성 시스템 (510) 은 RF 전압을 생성하고 상부 전극 (504) 및 하부 전극 (507) 중 하나로 RF 전압을 출력한다. 상부 전극 (504) 및 하부 전극 (507) 중 다른 하나는 DC 접지되거나, AC 접지되거나 플로팅할 수도 있다. 단지 예를 들면, RF 생성 시스템 (510) 은 매칭 및 분배 네트워크 (512) 에 의해 상부 전극 (504) 또는 하부 전극 (507) 으로 피드된 RF 전압을 생성하는 RF 전압 생성기 (511) 를 포함할 수도 있다. 다른 예들에서, 플라즈마는 유도성으로 또는 원격으로 생성될 수도 있다.
가스 전달 시스템 (530) 은 하나 이상의 가스 소스들 (532-1, 532-2, …, 및 532-N (집합적으로 가스 소스들 (532)) 을 포함하고, N은 0보다 큰 정수이다. 가스 소스들은 하나 이상의 전구체들 및 이들의 혼합물들을 공급한다. 가스 소스들은 또한 퍼지 가스를 공급할 수도 있다. 기화된 전구체가 또한 사용될 수도 있다. 가스 소스들 (532) 은 밸브들 (534-1, 534-2, …, 및 534-N (집합적으로 밸브들 (534)) 및 질량 유량 제어기들 (mass flow controllers) (536-1, 536-2, …, 및 536-N (집합적으로 질량 유량 제어기들 (536)) 에 의해 매니폴드 (540) 에 연결된다. 매니폴드 (540) 의 출력은 프로세싱 챔버 (502) 로 피드된다. 단지 예를 들면, 매니폴드 (540) 의 출력은 샤워헤드 (509) 로 피드된다.
히터 (542) 는 페데스탈 (506) 내에 배치된 히터 코일 (미도시) 에 연결될 수도 있다. 히터 (542) 는 페데스탈 (506) 및 기판 (508) 의 온도를 제어하도록 사용될 수도 있다. 밸브 (550) 및 펌프 (552) 는 프로세싱 챔버 (502) 로부터 반응물질들을 배기하도록 사용될 수도 있다. 제어기 (560) 는 기판 프로세싱 챔버 (500) 의 컴포넌트들을 제어하도록 사용될 수도 있다. 제어기 (560) 는 또한 에지 커플링 링 (503) 의 하나 이상의 부분들의 위치를 조정하기 위해 액추에이터 (505) 를 제어하도록 사용될 수도 있다.
로봇 (570) 및 센서들 (572) 은 에지 커플링 링의 부식을 측정하도록 사용될 수도 있다. 일부 예들에서, 센서들 (572) 은 깊이 게이지를 포함할 수도 있다. 로봇 (570) 은 부식을 측정하기 위해 에지 커플링 링과 콘택트하는 깊이 게이지를 이동시킬 수도 있다. 대안적으로, (로봇 (570) 을 갖거나 갖지 않는) 레이저 간섭계가 직접적인 콘택트 없이 부식을 측정하도록 사용될 수도 있다. 로봇 (570) 은 레이저 간섭계가 에지 커플링 링에 대해 직선의 시선으로 위치될 수 있다면 생략될 수도 있다.
또 다른 로봇 (573) 이 페데스탈 (506) 상으로 기판들을 전달하고 제거하기 위해 사용될 수도 있다. 부가적으로, 로봇 암 (573) 은 리프팅 링 상으로 사용되지 않은 에지 커플링 링들을 전달하고 도 15 내지 도 23과 함께 이하에 더 기술될 충분한 마모 후에 사용된 에지 커플링 링들을 교체하도록 사용될 수도 있다. 동일한 로봇 암 (573) 이 기판들 및 에지 커플링 링들 양자에 대해 사용될 수도 있지만, 전용 로봇 암들이 또한 사용될 수도 있다.
이제 도 10을 참조하면, 에지 커플링 링을 이동시키기 위해 액추에이터를 동작시키기 위한 방법 (600) 의 예가 도시된다. 610에서, 에지 커플링 링의 적어도 일부는 기판에 대해 제 1 위치에 위치된다. 614에서, 기판 프로세싱 시스템이 동작된다. 동작은 기판의 에칭 또는 다른 처리를 포함할 수도 있다. 618에서, 제어는 미리결정된 기간의 에칭 또는 미리결정된 수의 에칭 사이클들이 발생했는지 여부를 결정한다. 618에서 결정될 때 미리결정된 기간 또는 수의 사이클들이 초과되지 않으면, 제어는 614로 돌아간다.
미리결정된 기간 또는 수의 사이클들이 끝날 때, 제어는 624에서 최대 미리결정된 에칭 기간이 끝났는지 여부, 최대 수의 에칭 사이클들이 발생하였는지 및/또는 최대 수의 액추에이터 이동들이 발생하였는지 여부를 결정한다.
624가 부정 (false) 이면, 제어는 액추에이터를 사용하여 에지 커플링 링의 적어도 일부를 이동시킨다. 에지 커플링 링의 이동은 프로세싱 챔버를 개방하지 않고 자동으로 또는 수동으로 또는 이들의 조합으로 수행될 수 있다. 624가 참이면, 제어는 에지 커플링 링이 서비스/교체되어야 한다는 메시지를 전송하거나 달리 나타낸다.
이제 도 11을 참조하면, 에지 커플링 링을 이동시키기 위해 액추에이터를 동작시키기 위한 방법 (700) 의 예가 도시된다. 710에서, 에지 커플링 링의 적어도 일부는 기판에 대한 제 1 위치에 위치된다. 714에서, 기판 프로세싱 시스템이 동작한다. 동작은 기판의 에칭 또는 다른 처리를 포함할 수도 있다. 718에서, 제어는 깊이 게이지 또는 레이저 간섭계와 같은 센서를 사용하여 에지 커플링 링의 미리결정된 양의 부식이 발생하였는지 여부를 결정한다. 718이 부정이면, 제어는 714로 돌아간다.
미리결정된 양의 부식이 발생하였을 때, 제어는 724에서 최대량의 부식이 발생하였는지 여부를 결정한다. 724가 부정이면, 제어는 액추에이터를 사용하여 에지 커플링 링의 적어도 일부를 이동시킨다. 에지 커플링 링의 이동은 프로세싱 챔버를 개방하지 않고 자동으로 또는 수동으로 또는 이들의 조합으로 수행될 수 있다. 724가 참이면, 제어는 에지 커플링 링이 서비스/교체되어야 한다는 메시지를 전송하거나 달리 나타낸다.
전술한 바에 더하여, 에지 커플링 링이 이동되어야 하는지 여부의 결정은 프로세싱 후에 기판들의 에칭 패턴들의 검사에 기초할 수도 있다. 액추에이터는 챔버를 개방하지 않고 에지 커플링 링의 에지 커플링 프로파일을 조정하도록 사용될 수도 있다.
이제 도 12를 참조하면, 프로세싱 챔버 (800) 는 페데스탈 (20) 상에 배치된 에지 커플링 링 (60) 을 포함한다. 에지 커플링 링 (60) 은 프로세싱 챔버 (800) 의 외부에 배치된 하나 이상의 액추에이터들 (804) 에 의해 하나 이상의 이동식 부분들을 포함한다. 이 예에서, 제 1 환형부 (72) 는 이동식이다. 액추에이터들 (804) 은 기계적 링크 (810) 에 의해 에지 커플링 링 (60) 의 제 1 환형부 (72) 에 연결될 수도 있다. 예를 들어, 기계적 링크 (810) 는 로드 (rod) 부재를 포함할 수도 있다. 기계적 링크 (810) 는 프로세싱 챔버 (800) 의 벽 (814) 의 홀 (811) 을 통과할 수도 있다. "O"-링과 같은 시일부 (812) 가 사용될 수도 있다. 기계적 링크 (810) 는 에지 커플링 링 (60) 의 제 3 환형부 (76) 와 같은 하나 이상의 구조체들 내의 홀들 (815) 을 통과할 수도 있다.
이제 도 13a 및 도 13b를 참조하면, 에지 커플링 링 (830) 의 좌우 틸팅이 도시된다. 좌우 틸팅은 좌우 오정렬을 보정하도록 사용될 수도 있다. 도 13a에서, 기판의 반대되는 측면들 상의 에지 커플링 링 (830) 의 부분들 (830-1 및 830-2) 은 제 1 배열 (840) 에 배치된다. 부분들 (830-1 및 830-2) 은 대체로 에지 커플링 링 (830) 의 부분들 (832-1 및 832-2) 과 정렬될 수도 있다. 액추에이터들 (836-1 및 836-2) 은 부분들 830-1과 832-1 사이 그리고 830-2와 832-2 사이에 각각 배치된다.
도 13b에서, 액추에이터들 (836-1 및 836-2) 은 에지 커플링 링 (830) 이 도 13a에 도시된 제 1 배열 (840) 과 상이한 제 2 배열 (850) 로 이동하도록 에지 커플링 링 (830) 의 각각의 부분들을 이동시킨다. 알 수 있는 바와 같이, 기판들은 처리 후에 검사될 수도 있고 기판에 대한 틸팅은 필요에 따라 프로세싱 챔버를 개방하지 않고 조정될 수도 있다.
이제 도 14를 참조하면, 기판의 프로세싱 동안 에지 커플링 링을 이동시키기 위한 방법 (900) 이 도시된다. 즉, 상이한 처리들이 동일한 프로세싱 챔버 내에서 단일 기판에 대해 수행될 수도 있다. 에지 커플링 링의 에지 커플링 효과는 후속 기판으로 진행하기 전에 동일한 프로세싱 챔버 내의 기판에 대해 수행된 복수의 처리들 사이에 조정될 수도 있다. 910에서, 기판은 페데스탈 상에 위치되고 에지 커플링 링의 위치는 필요하다면 조정된다. 914에서, 기판의 처리가 수행된다. 918에서 결정될 때 기판의 프로세싱이 완료되었다면, 기판은 922에서 페데스탈로부터 이동한다. 924에서, 제어는 또 다른 기판이 프로세싱되어야 하는지 여부를 결정한다. 924가 참이면, 방법은 910으로 돌아간다. 그렇지 않으면 방법은 종료한다.
918이 거짓이고 기판이 부가적인 처리를 필요로 한다면, 방법은 930에서 에지 커플링 링의 조정이 필요한지 여부를 결정한다. 930이 부정이면, 방법은 914로 돌아간다. 930이 참이면, 934에서 에지 커플링 링의 적어도 일부는 하나 이상의 액추에이터들을 사용하여 이동되고 방법은 914로 돌아간다. 알 수 있는 바와 같이, 에지 커플링 링은 동일한 프로세싱 챔버 내에서 동일한 기판의 처리들 사이에 조정될 수 있다.
이제 도 15를 참조하면, 에지 커플링 링 (1014) 및 리프팅 링 (1018) 은 페데스탈 (1010) 의 상부 표면에 인접하여 둘레에 배치된다. 에지 커플링 링 (1014) 은 상기 기술된 바와 같이 에칭 동안 기판에 인접하게 배치된 방사상 내측 에지를 포함한다. 리프팅 링 (1018) 은 에지 커플링 링 (1014) 의 적어도 일부 아래에 배치된다. 리프팅 링 (1018) 은 로봇 암을 사용하여 에지 커플링 링 (1014) 을 제거할 때 페데스탈 (1010) 의 표면 위로 에지 커플링 링 (1014) 을 상승시키도록 사용된다. 에지 커플링 링 (1014) 은 프로세싱 챔버가 대기압에 대하여 개방될 것을 요구하지 않고 제거될 수 있다. 일부 예들에서, 리프팅 링 (1018) 은 이하에 기술될 바와 같이 에지 커플링 링 (1014) 을 제거하기 위해 로봇 암에 대한 틈을 제공하기 위해 원주형으로 이격된 단부들 (1020) 사이에 개방부 (1019) 를 선택가능하게 포함할 수도 있다.
이제 도 16 및 도 17을 참조하면, 에지 커플링 링 (1014) 및 리프팅 링 (1018) 의 예가 더 상세히 도시된다. 도 16에 도시된 예에서, 페데스탈은 대체로 1021에서 식별된 정전척 (ESC) 을 포함할 수도 있다. ESC (1021) 는 ESC 플레이트들 (1022, 1024, 1030 및 1032) 과 같은 하나 이상의 스택된 플레이트들을 포함할 수도 있다. ESC 플레이트 (1030) 는 중간 ESC 플레이트에 대응할 수도 있고 ESC 플레이트 (1032) 는 ESC 베이스플레이트에 대응할 수도 있다. 일부 예들에서, O-링 (1026) 은 ESC 플레이트들 (1024와 1030) 사이에 배치될 수도 있다. 특정한 페데스탈 (1010) 이 도시되지만, 다른 타입의 페데스탈들이 사용될 수도 있다.
하단 에지 커플링 링 (1034) 은 에지 커플링 링 (1014) 및 리프팅 링 (1018) 아래에 배치될 수도 있다. 하단 에지 커플링 링 (1034) 은 ESC 플레이트들 (1024, 1030 및 1032) 및 O-링 (1026) 의 방사상으로 외부에 인접하게 배치될 수도 있다.
일부 예들에서, 에지 커플링 링 (1014) 은 하나 이상의 자가-센터링 피처들 (1040, 1044 및 1046) 을 포함할 수도 있다. 단지 예를 들면, 자가-센터링 피처들 (1040 및 1044) 은, 다른 형상들이 사용될 수도 있지만, 삼각형 형상의 암 (female) 자가-센터링 피처들일 수도 있다. 자가-센터링 피처 (1046) 는 기울어진 표면일 수도 있다. 리프팅 링 (1018) 은 하나 이상의 자가-센터링 피처들 (1048, 1050 및 1051) 을 포함할 수도 있다. 단지 예를 들면, 자가-센터링 피처들 (1048 및 1050) 은, 다른 형상들이 사용될 수도 있지만, 삼각형 형상의 수 (male) 자가-센터링 피처들일 수도 있다. 자가-센터링 피처 (1051) 는 자가-센터링 피처 (1046) 에 상보적인 형상을 갖는 기울어진 표면일 수도 있다. 리프팅 링 (1018) 상의 자가-센터링 피처 (1048) 는 에지 커플링 링 (1014) 상의 자가-센터링 피처 (1044) 와 메이팅할 수도 있다. 리프팅 링 (1018) 상의 자가-센터링 피처 (1050) 는 하단 에지 커플링 링 (1034) 자가-센터링 피처 (1052) 와 메이팅할 수도 있다.
리프팅 링 (1018) 은 방사상 외측으로 연장하는 돌출부 (1054) 를 더 포함한다. 홈부 (1056) 가 돌출부 (1054) 의 하단-대면 표면 (1057) 상에 배치될 수도 있다. 홈부 (1056) 는 액추에이터 (1064) 에 연결되고 선택적으로 액추에이터 (1064) 에 의해 수직으로 이동되는 필라 (1060) 의 일 단부에 의해 편향되도록 구성된다. 액추에이터 (1064) 는 제어기에 의해 제어될 수도 있다. 알 수 있는 바와 같이, 단일 홈부, 필라 및 액추에이터가 도시되지만, 부가적인 홈부들, 필라들, 및 액추에이터들이 상향 방향으로 리프팅 링 (1018) 을 편향시키기 위해 리프팅 링 (1018) 둘레에 이격된 관계로 원주형을 배치될 수도 있다.
도 17에서, 필라(들) (1060) 및 액추에이터(들) (1064) 를 사용하여 리프팅 링 (1018) 에 의해 상향 방향으로 상승된 에지 커플링 링 (1014) 이 도시된다. 에지 커플링 링 (1014) 은 로봇 암에 의해 프로세싱 챔버로부터 제거될 수 있다. 보다 구체적으로, 로봇 암 (1102) 은 홀더 (1104) 에 의해 에지 커플링 링 (1014) 에 연결된다. 홀더 (1104) 는 에지 커플링 링 (1014) 상의 자가-센터링 피처 (1040) 와 메이팅하는 자가-센터링 피처 (1110) 를 포함할 수도 있다. 알 수 있는 바와 같이, 로봇 암 (1102) 및 홀더 (1104) 는 리프팅 링 (1018) 상의 자가-센터링 피처 (1048) 를 치우기 (clear) 위해 상향으로 에지 커플링 링을 편향시킬 수도 있다. 이어서, 로봇 암 (1102), 홀더 (1104) 및 에지 커플링 링 (1014) 은 프로세싱 챔버 밖으로 이동될 수 있다. 로봇 암 (1102), 홀더 (1104) 및 새로운 에지 커플링 링이 돌아올 수 있고 리프팅 링 (1018) 상에 위치될 수 있다. 이어서, 리프팅 링 (1018) 은 하강된다. 반대되는 동작이 새로운 에지 커플링 링 (1014) 을 리프팅 링 (1018) 상으로 전달하기 위해 사용될 수도 있다.
대안적으로, 리프팅 링 (1018) 의 에지 커플링 링 (1014) 을 리프팅하기 위해 로봇 암 (1102) 및 홀더 (1104) 를 상향으로 리프팅하는 대신, 로봇 암 (1102) 및 홀더 (1104) 는 상승된 에지 커플링 링 (1014) 아래에 콘택트하여 위치될 수 있다. 이어서, 리프팅 링 (1018) 은 하강되고 에지 커플링 링 (1014) 은 로봇 암 (1102) 및 홀더 (1104) 상에 남는다. 로봇 암 (1102), 홀더 (1104) 및 에지 커플링 링 (1014) 은 프로세싱 챔버로부터 제거될 수 있다. 반대되는 동작이 새로운 에지 커플링 링 (1014) 을 리프팅 링 (1018) 상으로 전달하기 위해 사용될 수도 있다.
이제 도 18 내지 도 20을 참조하면, 이동식 에지 커플링 링 (1238) 및 리프팅 링 (1018) 이 도시된다. 도 18에서, 하나 이상의 필라들 (1210) 은 ESC 베이스 플레이트 (1032), 하단 에지 커플링 링 (1034) 및 리프팅 링 (1018) 내에서 보어들 (1220, 1224 및 1228) 각각을 통해 하나 이상의 액추에이터들 (1214) 에 의해 위 아래로 이동된다. 이 예에서, 중간 에지 커플링 링 (1240) 또는 스페이서는 이동식 에지 커플링 링 (1238) 과 리프팅 링 (1018) 사이에 배치된다. 중간 에지 커플링 링 (1240) 은 자가-센터링 피처들 (1244 및 1246) 을 포함할 수도 있다. 대응하는 자가-센터링 피처 (1248) 는 이동식 에지 커플링 링 (1238) 상에 제공될 수도 있다. 자가-센터링 피처 (1248) 는 중간 에지 커플링 링 (1240) 상의 자가-센터링 피처 (1246) 와 메이팅한다.
상기 상세히 기술된 바와 같이, 이동식 에지 커플링 링 (1238) 의 상향으로 대면하는 표면의 부식이 사용 동안 발생할 수도 있다. 이는, 결국, 플라즈마의 프로파일을 변경할 수도 있다. 이동식 에지 커플링 링 (1238) 은 플라즈마의 프로파일을 변경하기 위해 필라들 (1210) 및 액추에이터들 (1214) 을 사용하여 상향 방향으로 선택적으로 이동될 수도 있다. 도 19에서, 도 18의 이동식 에지 커플링 링 (1238) 은 상승된 위치로 도시된다. 중간 에지 커플링 링 (1240) 은 정지상태로 남아 있을 수도 있다. 결국, 이동식 에지 커플링 링 (1238) 은 1회 이상 이동될 수도 있고, 이어서 에지 커플링 링 (1238) 및 중간 에지 커플링 링 (1240) 이 교체될 수도 있다.
도 20에서, 액추에이터 (1214) 는 하강된 상태로 돌아가고 액추에이터 (1064) 는 상승된 상태로 이동된다. 에지 커플링 링 (1238) 및 중간 에지 커플링 링 (1240) 은 리프팅 링 (1018) 에 의해 리프팅되고 이동식 에지 커플링 링 (1238) 은 로봇 암 (1102) 및 홀더 (1104) 에 의해 제거될 수도 있다.
알 수 있는 바와 같이, 액추에이터들은 프로세싱 챔버 내 또는 프로세싱 챔버의 외부에 배치될 수 있다. 일부 예들에서, 에지 커플링 링들은 카세트, 로드록, 이송 챔버들 등을 통해 챔버로 공급될 수도 있다. 대안적으로, 에지 커플링 링들은 프로세싱 챔버의 외부에 저장될 수도 있지만 기판 프로세싱 툴의 내부에 저장될 수도 있다.
이제 도 21 및 도 22를 참조하면, 리프팅 링은 일부 예들에서 생략될 수 있다. 에지 커플링 링 (1310) 은 하단 에지 커플링 링 (1034) 및 페데스탈의 방사상 외측 에지 상에 배치된다. 에지 커플링 링 (1310) 은 하나 이상의 자가-센터링 피처들 (1316 및 1320) 을 포함할 수도 있다. 에지 커플링 링 (1310) 은 액추에이터 (1214) 에 의해 편향되는, 필라 (1210) 의 상단 표면을 수용하기 위한 홈부 (1324) 를 더 포함할 수도 있다. 자가-센터링 피처 (1320) 는 하단 에지 커플링 링 (1034) 의 대응하는 자가-센터링 피처 (1326) 에 기대어 (against) 배치될 수도 있다. 일부 예들에서, 자가-센터링 피처들 (1320 및 1326) 은 경사진 평면들이다.
도 22에서, 액추에이터 (1214) 및 필라 (1210) 는 부식이 발생한 후 에지 커플링 링 (1310) 을 제거하기 위해 또는 플라즈마 프로파일을 조정하기 위해 에지 커플링 링 (1310) 을 상향으로 편향시킨다. 로봇 암 (1102) 및 홀더 (1104) 는 에지 커플링 링 (1310) 아래의 위치로 이동될 수 있다. 자가-센터링 피처 (1316) 는 로봇 암 (1102) 에 연결된 홀더 (1104) 상에 자가-센터링 피처 (1110) 에 의해 인게이지될 수도 있다. 홈부 (1324) 와 필라 (1210) 사이에 틈을 제공하기 위해 로봇 암 (1102) 이 상향 방향으로 이동하거나 홈부 (1324) 에 틈을 제공하기 위해 액추에이터 (1214) 에 의해 필라 (1210) 가 하향으로 이동된다.
이제 도 23을 참조하면, 프로세싱 챔버를 대기압에 대해 개방하지 않고 에지 커플링 링을 교체하기 위한 방법 (1400) 이 도시된다. 1404에서, 방법은 에지 커플링 링이 리프팅 링 상에 위치되었는지 여부를 결정한다. 1404가 부정이면, 방법은 1408에서 로봇 암을 사용하여 에지 커플링 링을 리프팅 링 상의 위치로 이동시킨다. 에지 커플링 링이 프로세싱 챔버 내에서 리프팅 링 상에 위치된 후, 1408에서 프로세스가 실행된다. 1412에서, 방법은 상기 기술된 임의의 기준을 사용하여 에지 커플링 링이 마모되었는지 여부를 결정한다. 1412가 부정이면, 방법은 1408로 돌아가고 프로세스는 다시 실행될 수도 있다. 1412에서 에지 커플링 링이 마모된 것으로 결정되면, 에지 커플링 링은 1416에서 교체되고 방법은 1408에서 계속된다.
이제 도 24를 참조하면, 방법 (1500) 은 이동식 에지 커플링 링이 마모된 것을 결정될 때 부식을 오프셋하도록 필요에 따라 이동식 에지 커플링 링의 위치를 조정하고 선택적으로 이동식 에지 커플링 링을 교체한다. 1502에서, 방법은 이동식 에지 커플링 링이 리프팅 링 상에 위치되는지 여부를 결정한다. 1502가 부정이면, 1504에서 에지 커플링 링은 리프팅 링 상의 위치로 이동되고, 방법은 1502에서 계속된다.
1502가 참이면, 방법은 1506에서 이동식 에지 커플링 링의 위치가 조정되어야 하는지 여부를 결정한다. 1506이 참이면, 방법은 액추에이터를 사용하여 이동식 에지 커플링 링의 위치를 조정하고 1506으로 돌아간다. 1506이 부정일 때, 방법은 1510에서 프로세스를 실행한다. 1512에서, 방법은 이동식 에지 커플링 링이 마모되었는지 여부를 결정한다. 부정이라면, 방법은 1510으로 돌아간다.
1512가 참이면, 방법은 1520에서 이동식 에지 커플링 링이 가장 높은 (또는 완전히 조정된) 위치에 있는지 여부를 결정한다. 1520이 부정이면, 방법은 1524에서 액추에이터 (1214) 를 사용하여 이동식 에지 커플링 링의 위치를 조정하고 방법은 1510으로 돌아간다. 1520이 참이면, 방법은 액추에이터 (1064), 리프팅 링 (1018) 및 로봇 암 (1102) 을 사용하여 이동식 에지 커플링 링을 교체한다.
이제 도 25를 참조하면, 프로세싱 챔버를 대기압에 대해 개방하지 않고 에지 커플링 링을 교체하기 위한 방법 (1600) 이 도시된다. 1610에서, 리프팅 링 및 에지 커플링 링은 액추에이터를 사용하여 상향으로 편향된다. 1620에서, 로봇 암 및 홀더는 에지 커플링 링 아래로 이동된다. 1624에서, 로봇 암이 에지 커플링 링의 자가-센터링 피처들을 치우도록 상향으로 이동되거나 리프팅 링이 하향으로 이동된다. 1628에서, 로봇 암은 에지 커플링 링과 함께 프로세싱 챔버 밖으로 이동된다. 1632에서, 에지 커플링 링은 로봇 암으로부터 탈착된다. 1636에서, 교체 에지 커플링 링이 로봇 암에 의해 픽업 (pick up) 된다. 1638에서, 에지 커플링 링은 리프팅 링 상에 위치되고 하나 이상의 자가-센터링 피처들을 사용하여 정렬된다. 1642에서, 로봇 암은 자가-센터링 피처에 충분한 틈을 허용하도록 하강되고 로봇 암은 챔버로부터 제거된다. 1646에서, 리프팅 링 및 에지 커플링 링이 위치로 하강된다.
전술한 기술은 본질적으로 단순히 예시적이고 어떠한 방식으로도 본 개시, 이의 애플리케이션, 또는 용도를 제한하도록 의도되지 않는다. 본 개시의 광범위한 교시들은 다양한 형태들로 구현될 수 있다. 따라서, 본 개시는 특별한 예들을 포함하지만, 본 개시의 진정한 범위는 다른 수정들이 도면들, 명세서, 및 이하의 청구항들을 연구함으로써 명백해질 것이기 때문에 그렇게 제한되지 않아야 한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 구 A, B, 및 C 중 적어도 하나는 비배타적인 논리 OR를 사용하여, 논리적으로 (A 또는 B 또는 C) 를 의미하는 것으로 해석되어야 하고, "적어도 하나의 A, 적어도 하나의 B, 및 적어도 하나의 C"를 의미하도록 해석되지 않아야 한다. 방법 내에서 하나 이상의 단계들은 본 개시의 원리를 변경하지 않고 다른 순서로 (또는 동시에) 실행될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.
일부 구현예들에서, 제어기는 상술한 예들의 일부일 수도 있는 시스템의 일부이다. 이러한 시스템들은, 프로세싱 툴 또는 툴들, 챔버 또는 챔버들, 프로세싱용 플랫폼 또는 플랫폼들, 및/또는 특정 프로세싱 컴포넌트들 (웨이퍼 페데스탈, 가스 플로우 시스템, 등) 을 포함하는, 반도체 프로세싱 장비를 포함할 수 있다. 이들 시스템들은 반도체 웨이퍼 또는 기판의 프로세싱 이전에, 프로세싱 동안에 그리고 프로세싱 이후에 그들의 동작을 제어하기 위한 전자장치에 통합될 수도 있다. 전자장치는 시스템 또는 시스템들의 다양한 컴포넌트들 또는 하위부품들을 제어할 수도 있는 "제어기"로서 지칭될 수도 있다. 제어기는, 시스템의 프로세싱 요건들 및/또는 타입에 따라서, 프로세싱 가스들의 전달, 온도 설정사항들 (예를 들어, 가열 및/또는 냉각), 압력 설정사항들, 진공 설정사항들, 전력 설정사항들, 무선 주파수 (RF) 생성기 설정사항들, RF 매칭 회로 설정사항들, 주파수 설정사항들, 플로우 레이트 설정사항들, 유체 전달 설정사항들, 위치 및 동작 설정사항들, 툴 및 다른 이송 툴들 및/또는 특정 시스템과 연결되거나 인터페이싱된 로드록들 내외로의 웨이퍼 이송들을 포함하는, 본 명세서에 개시된 프로세스들 중 임의의 프로세스를 제어하도록 프로그램될 수도 있다.
일반적으로 말하면, 제어기는 인스트럭션들을 수신하고 인스트럭션들을 발행하고 동작을 제어하고 세정 동작들을 인에이블하고, 엔드포인트 측정들을 인에이블하는 등을 하는 다양한 집적 회로들, 로직, 메모리, 및/또는 소프트웨어를 갖는 전자장치로서 규정될 수도 있다. 집적 회로들은 프로그램 인스트럭션들을 저장하는 펌웨어의 형태의 칩들, 디지털 신호 프로세서들 (DSP), ASIC (application specific integrated circuit) 으로서 규정되는 칩들 및/또는 프로그램 인스트럭션들 (예를 들어, 소프트웨어) 을 실행하는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 마이크로제어기들을 포함할 수도 있다. 프로그램 인스트럭션들은 반도체 웨이퍼 상에서 또는 반도체 웨이퍼에 대한 특정 프로세스를 실행하기 위한 동작 파라미터들을 규정하는, 다양한 개별 설정사항들 (또는 프로그램 파일들) 의 형태로 제어기로 또는 시스템으로 전달되는 인스트럭션들일 수도 있다. 일부 실시예들에서, 동작 파라미터들은 하나 이상의 층들, 재료들, 금속들, 산화물들, 실리콘, 이산화 실리콘, 표면들, 회로들, 및/또는 웨이퍼의 다이들의 제조 동안에 하나 이상의 프로세싱 단계들을 달성하도록 프로세스 엔지니어에 의해서 규정된 레시피의 일부일 수도 있다.
제어기는, 일부 구현예들에서, 시스템에 통합되거나, 시스템에 커플링되거나, 이와 달리 시스템에 네트워킹되거나, 또는 이들의 조합으로 될 수 있는 컴퓨터에 커플링되거나 이의 일부일 수도 있다. 예를 들어, 제어기는 웨이퍼 프로세싱의 원격 액세스를 가능하게 할 수 있는 공장 (fab) 호스트 컴퓨터 시스템의 전부 또는 일부이거나 "클라우드" 내에 있을 수도 있다. 컴퓨터는 제조 동작들의 현 진행을 모니터링하고, 과거 제조 동작들의 이력을 조사하고, 복수의 제조 동작들로부터 경향들 또는 성능 계측치들을 조사하고, 현 프로세싱의 파라미터들을 변경하고, 현 프로세싱을 따르는 프로세싱 단계들을 설정하고, 또는 새로운 프로세스를 시작하기 위해서 시스템으로의 원격 액세스를 인에이블할 수도 있다. 일부 예들에서, 원격 컴퓨터 (예를 들어, 서버) 는 로컬 네트워크 또는 인터넷을 포함할 수도 있는 네트워크를 통해서 프로세스 레시피들을 시스템에 제공할 수 있다. 원격 컴퓨터는 차후에 원격 컴퓨터로부터 시스템으로 전달될 파라미터들 및/또는 설정사항들의 입력 또는 프로그래밍을 가능하게 하는 사용자 인터페이스를 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 제어기는 하나 이상의 동작들 동안에 수행될 프로세스 단계들 각각에 대한 파라미터들을 특정한, 데이터의 형태의 인스트럭션들을 수신한다. 이 파라미터들은 제어기가 제어하거나 인터페이싱하도록 구성된 툴의 타입 및 수행될 프로세스의 타입에 특정적일 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 상술한 바와 같이, 제어기는 예를 들어 서로 네트워킹되어서 공통 목적을 위해서, 예를 들어 본 명세서에 기술된 프로세스들 및 제어들을 위해서 협력하는 하나 이상의 개별 제어기들을 포함함으로써 분산될 수도 있다. 이러한 목적들을 위한 분산형 제어기의 예는 챔버 상의 프로세스를 제어하도록 조합되는, (예를 들어, 플랫폼 레벨에서 또는 원격 컴퓨터의 일부로서) 원격으로 위치한 하나 이상의 집적 회로들과 통신하는 챔버 상의 하나 이상의 집적 회로들일 수 있다.
비한정적으로, 예시적인 시스템들은 플라즈마 에칭 챔버 또는 모듈, 증착 챔버 또는 모듈, 스핀-린스 챔버 또는 모듈, 금속 도금 챔버 또는 모듈, 세정 챔버 또는 모듈, 베벨 에지 에칭 챔버 또는 모듈, PVD (physical vapor deposition) 챔버 또는 모듈, CVD (chemical vapor deposition) 챔버 또는 모듈, ALD (atomic layer deposition) 챔버 또는 모듈, ALE (atomic layer etch) 챔버 또는 모듈, 이온 주입 챔버 또는 모듈, 트랙 (track) 챔버 또는 모듈, 및 반도체 웨이퍼들의 제조 및/또는 제작 시에 사용되거나 연관될 수도 있는 임의의 다른 반도체 프로세싱 시스템들을 포함할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 툴에 의해서 수행될 프로세스 단계 또는 단계들에 따라서, 제어기는, 반도체 제작 공장 내의 툴 위치들 및/또는 로드 포트들로부터/로 웨이퍼들의 컨테이너들을 이동시키는 재료 이송 시에 사용되는, 다른 툴 회로들 또는 모듈들, 다른 툴 컴포넌트들, 클러스터 툴들, 다른 툴 인터페이스들, 인접 툴들, 이웃하는 툴들, 공장 도처에 위치한 툴들, 메인 컴퓨터, 다른 제어기 또는 툴들 중 하나 이상과 통신할 수도 있다.

Claims (33)

  1. 기판 프로세싱 시스템에 있어서,
    프로세싱 챔버;
    상기 프로세싱 챔버 내에 배치된 페데스탈;
    상기 페데스탈의 방사상으로 외측 에지에 인접하게 배치된 에지 커플링 링; 및
    로봇 암으로 하여금 상기 프로세싱 챔버로부터 상기 에지 커플링 링을 제거하게 하도록 상기 에지 커플링 링과 상기 페데스탈 사이에 틈 (clearance) 을 제공하기 위해 상기 페데스탈에 대해 상승된 위치로 상기 에지 커플링 링을 선택적으로 이동시키도록 구성되는 제 1 액추에이터를 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에지 커플링 링의 적어도 일부 아래에 배치된 리프팅 링을 더 포함하고, 상기 제 1 액추에이터는 상기 리프팅 링을 편향시키고 (bias), 상기 리프팅 링은 상기 에지 커플링 링을 편향시키는, 기판 프로세싱 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 액추에이터와 상기 리프팅 링 사이에 배치된 필라 (pillar) 를 더 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 에지 커플링 링 및 상기 리프팅 링이 상승된 위치에 있을 때 상기 프로세싱 챔버로부터 상기 에지 커플링 링을 제거하도록 구성된 로봇 암을 더 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 로봇 암에 연결된 홀더를 더 포함하고,
    상기 홀더는 상기 에지 커플링 링 상의 자가-센터링 (self-centering) 피처와 메이팅하는 (mate) 자가-센터링 피처를 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 에지 커플링 링은 상기 리프팅 링 상의 상기 자가-센터링 피처와 메이팅하는 자가-센터링 피처를 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 에지 커플링 링의 적어도 일부 및 상기 리프팅 링 아래에 배치된 하단 에지 커플링 링을 더 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 하단 에지 커플링 링은 상기 리프팅 링 상의 자가-센터링 피처와 메이팅하는 자가-센터링 피처를 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 리프팅 링은 방사상 외측으로 연장하는 돌출부를 포함하고,
    상기 돌출부는 상기 돌출부의 하단 대면 표면 상에 형성된 홈부를 포함하고,
    상기 홈부는 상기 에지 커플링 링이 리프팅될 때 상기 필라에 의해 편향되는, 기판 프로세싱 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 로봇 암은 상기 프로세싱 챔버가 대기압에 개방될 것을 요구하지 않고 상기 프로세싱 챔버로부터 상기 에지 커플링 링을 제거하는, 기판 프로세싱 시스템.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 에지 커플링 링의 에지 커플링 프로파일을 변경하도록 상기 리프팅 링에 대해 상기 에지 커플링 링을 이동시키도록 구성된 제 2 액추에이터를 더 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 에지 커플링 링의 적어도 일부와 상기 리프팅 링 사이에 배치된 중간 에지 커플링 링을 더 포함하고, 상기 중간 에지 커플링 링은 상기 제 2 액추에이터가 상기 리프팅 링에 대해 상기 에지 커플링 링을 이동시킬 때 정지상태로 남아 있는, 기판 프로세싱 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 에지 커플링 링의 플라즈마-대면 표면의 부식에 응답하여 상기 제 2 액추에이터를 사용하여 상기 에지 커플링 링을 이동시키도록 구성된 제어기를 더 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 에지 커플링 링이 미리결정된 수의 에칭 사이클들에 노출된 후 상기 제 2 액추에이터를 사용하여 상기 에지 커플링 링을 자동으로 이동시키도록 구성되는, 기판 프로세싱 시스템.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 에지 커플링 링이 미리결정된 기간의 에칭에 노출된 후 상기 제 2 액추에이터를 사용하여 상기 에지 커플링 링을 자동으로 이동시키도록 구성되는, 기판 프로세싱 시스템.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어기와 통신하고 상기 에지 커플링 링의 상기 부식을 검출하도록 구성된 센서를 더 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제어기와 통신하고 상기 센서의 위치를 조정하도록 구성된 로봇 암을 더 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
  18. 제 11 항에 있어서,
    제 1 에지 커플링 효과를 사용하는 상기 기판의 제 1 처리를 위해 상기 제 2 액추에이터를 사용하여 제 1 위치로 상기 에지 커플링 링을 이동시키고, 이어서 상기 제 1 에지 커플링 효과와 상이한 상기 제 2 에지 커플링 효과를 사용하는 상기 기판의 제 2 처리를 위해 상기 제 2 액추에이터를 사용하여 제 2 위치로 상기 에지 커플링 링을 이동시키도록 구성된 제어기를 더 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
  19. 기판 프로세싱 시스템 내에서 에지 커플링 링을 유지하기 위한 방법에 있어서,
    프로세싱 챔버 내에서 페데스탈의 방사상으로 외측 에지에 인접하게 에지 커플링 링을 배치하는 단계;
    상기 페데스탈에 대해 상승된 위치로 상기 에지 커플링 링을 선택적으로 이동시키기 위해 제 1 액추에이터를 사용하는 단계; 및
    상기 에지 커플링 링이 상기 상승된 위치에 있을 때 로봇 암을 사용하여 상기 에지 커플링 링을 교체하는 단계를 포함하는, 에지 커플링 링을 유지하기 위한 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 에지 커플링 링의 적어도 일부 아래에 리프팅 링을 배치하는 단계를 더 포함하고, 상기 액추에이터는 상기 리프팅 링을 편향시키고 상기 리프팅 링은 상기 에지 커플링 링을 편향시키는, 에지 커플링 링을 유지하기 위한 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 액추에이터와 상기 리프팅 링 사이에 필라를 배치하는 단계를 더 포함하는, 에지 커플링 링을 유지하기 위한 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 로봇 암에 홀더를 부착하는 단계를 더 포함하고,
    상기 홀더는 상기 에지 커플링 링 상의 자가-센터링 피처와 메이팅하는 자가-센터링 피처를 포함하는, 에지 커플링 링을 유지하기 위한 방법.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 리프팅 링 상의 자가-센터링 피처와 메이팅하도록 상기 에지 커플링 링 상의 상기 자가-센터링 피처를 사용하는 단계를 더 포함하는, 에지 커플링 링을 유지하기 위한 방법.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 에지 커플링 링의 적어도 일부 및 상기 리프팅 링 아래에 하단 에지 커플링 링을 배치하는 단계를 더 포함하는, 에지 커플링 링을 유지하기 위한 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 리프팅 링 상의 자가-센터링 피처와 메이팅하도록 상기 하단 에지 커플링 링 상의 자가-센터링 피처를 사용하는 단계를 더 포함하는, 에지 커플링 링을 유지하기 위한 방법.
  26. 제 21 항에 있어서,
    상기 리프팅 링은 방사상 외측으로 연장하는 돌출부를 포함하고,
    상기 돌출부는 상기 돌출부의 하단 대면 표면 상에 형성된 홈부를 포함하고,
    상기 홈부는 상기 에지 커플링 링이 리프팅될 때 상기 필라에 의해 편향되는, 에지 커플링 링을 유지하기 위한 방법.
  27. 제 20 항에 있어서,
    상기 에지 커플링 링의 에지 커플링 프로파일을 변경하도록 제 2 액추에이터를 사용하여 상기 리프팅 링에 대해 상기 에지 커플링 링을 이동시키는 단계를 더 포함하는, 에지 커플링 링을 유지하기 위한 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 에지 커플링 링의 적어도 일부와 상기 리프팅 링 사이에 중간 에지 커플링 링을 배치하는 단계를 더 포함하고, 상기 중간 에지 커플링 링은 상기 제 2 액추에이터가 상기 리프팅 링에 대해 상기 에지 커플링 링을 이동시킬 때 정지상태로 남아 있는, 에지 커플링 링을 유지하기 위한 방법.
  29. 제 27 항에 있어서,
    상기 에지 커플링 링의 플라즈마-대면 표면의 부식에 응답하여 상기 제 2 액추에이터를 사용하여 상기 에지 커플링 링을 이동시키는 단계를 더 포함하는, 에지 커플링 링을 유지하기 위한 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 에지 커플링 링이 미리결정된 수의 에칭 사이클들에 노출된 후 상기 에지 커플링 링을 자동으로 이동시키는 단계를 더 포함하는, 에지 커플링 링을 유지하기 위한 방법.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 에지 커플링 링이 미리결정된 기간의 에칭에 노출된 후 상기 에지 커플링 링을 자동으로 이동시키는 단계를 더 포함하는, 에지 커플링 링을 유지하기 위한 방법.
  32. 제 20 항에 있어서,
    센서를 사용하여 상기 에지 커플링 링의 부식을 검출하는 단계를 더 포함하는, 에지 커플링 링을 유지하기 위한 방법.
  33. 제 27 항에 있어서,
    제 1 에지 커플링 효과를 사용하는 상기 기판의 제 1 처리를 위해 상기 제 2 액추에이터를 사용하여 제 1 위치로 상기 에지 커플링 링을 이동시키고, 이어서 상기 제 1 에지 커플링 효과와 상이한 상기 제 2 에지 커플링 효과를 사용하는 상기 기판의 제 2 처리를 위해 상기 제 2 액추에이터를 사용하여 제 2 위치로 상기 에지 커플링 링을 이동시키는 단계를 더 포함하는, 에지 커플링 링을 유지하기 위한 방법.
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