KR20220038172A - 기판 프로세싱 시스템들을 위한 에지 링 시스템들 - Google Patents

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KR20220038172A
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휘 링 한
씬웨이 후앙
알렉산더 밀러 패터슨
사라바나프리얀 스리라만
앤 에릭슨
조안나 우
시타라만 라마찬드란
크리스토퍼 킴볼
아리스 페레즈
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Abstract

기판 프로세싱 시스템을 위한 에지 링 시스템은 내경 및 외경을 갖는 환형 바디를 포함하는 상단 에지 링을 포함한다. 상단 에지 링의 외경은 기판 프로세싱 시스템의 기판 포트의 수평 개구부보다 작다. 제 1 에지 링이 내경 및 외경을 갖는 환형 바디를 포함하는 상단 에지 링 아래에 배치된다. 제 1 에지 링의 외경은 기판 프로세싱 시스템의 기판 포트보다 크다. 제 1 에지 링의 내경은 상단 에지 링의 내경보다 작다.

Description

기판 프로세싱 시스템들을 위한 에지 링 시스템들
본 개시는 일반적으로 플라즈마 프로세싱 시스템들, 보다 구체적으로 에지 링 시스템들에 관한 것이다.
본 명세서에 제공된 배경기술 기술 (description) 은 본 개시의 맥락을 일반적으로 제시할 목적이다. 이 배경기술 섹션에 기술된 정도의 본 명세서에 명명된 발명자들의 업적, 뿐만 아니라 출원 시 종래 기술로서 달리 인증되지 않을 수도 있는 본 기술의 양태들은 본 개시에 대한 종래 기술로서 명시적으로나 암시적으로 인정되지 않는다.
기판 프로세싱 시스템들은 반도체 웨이퍼들과 같은 기판들 상에서 처리들을 수행한다. 기판 처리들의 예들은 증착, 애싱, 에칭, 세정 및/또는 다른 프로세스들을 포함한다. 기판을 처리하기 위해 프로세스 가스 혼합물들이 프로세싱 챔버 내로 공급될 수도 있다. 플라즈마는 화학 반응들을 향상시키기 위해 가스들을 점화하도록 사용될 수도 있다.
기판은 처리 동안 기판 지지부 상에 배치된다. 일부 기판 프로세싱 시스템들에서, 환형 에지 링이 기판의 방사상으로 외측인 에지에 인접하게 기판 지지부 둘레에 배치된다. 에지 링은 기판 상에서 플라즈마를 성형하거나 포커싱하도록 사용될 수도 있다. 동작 동안, 기판 및 에지 링의 노출된 표면은 플라즈마에 의해 에칭된다. 그 결과, 에지 링은 시간이 흐름에 따라 마모되고, 플라즈마에 대한 에지 링의 효과는 변화한다.
관련 출원들에 대한 교차 참조
본 출원은 2019년 8월 5일에 출원된 미국 특허 가출원 번호 제 62/882,901 호의 이익을 주장한다. 상기 참조된 출원의 전체 개시는 참조로서 본 명세서에 인용된다.
기판 프로세싱 시스템을 위한 에지 링 시스템은 내경 및 외경을 갖는 환형 바디를 포함하는 상단 에지 링을 포함한다. 상단 에지 링의 외경은 기판 프로세싱 시스템의 기판 포트의 수평 개구부보다 작다. 제 1 에지 링이 내경 및 외경을 갖는 환형 바디를 포함하는 상단 에지 링 아래에 배치된다. 제 1 에지 링의 외경은 기판 프로세싱 시스템의 기판 포트보다 크다. 제 1 에지 링의 내경은 상단 에지 링의 내경보다 작다.
다른 특징들에서, 상단 에지 링의 하부 표면은 제 1 에지 링의 상부 표면과 매이팅한다 (mate). 제 2 에지 링이 제 1 에지 링 아래 그리고 기판 프로세싱 시스템의 베이스 플레이트의 방사상으로 외부에 위치된다. 제 2 에지 링은 환형 바디, 환형 바디의 상부 부분 및 방사상으로 내측인 부분으로부터 연장하는 상향으로 돌출하는 레그, 및 환형 바디의 하부 부분 및 방사상으로 외측인 부분으로부터 연장하는 하향으로 돌출하는 레그를 포함한다.
다른 특징들에서, 제 3 에지 링이 제 1 에지 링 아래 그리고 제 2 에지 링의 방사상으로 외부에 위치된다. 제 3 에지 링은 환형 바디, 환형 바디의 상부 부분으로부터 연장하는 방사상으로 내측으로 돌출하는 레그, 및 환형 바디의 상부 표면 및 방사상으로 외측인 표면으로부터 상향으로 연장하는 돌출부를 포함한다.
다른 특징들에서, 제 1 에지 링은 하부 표면 및 방사상으로 외측인 표면 상에 환형 리세스 (recess) 를 포함한다. 제 3 에지 링의 돌출부는 단차진 (stepped) 경로를 규정하기 위해 환형 리세스와 매이팅한다.
다른 특징들에서, 환형 시일 (seal) 이 제 2 에지 링 아래 그리고 기판 프로세싱 시스템의 제 3 에지 링과 베이스 플레이트 사이에 배치된다. 환형 시일은 환형 바디 및 환형 바디의 하부 부분으로부터 방사상으로 내측으로 연장하는 레그를 포함한다. 레그의 방사상으로 내측 표면에서의 직경은 베이스 플레이트의 외경보다 작다. 환형 시일의 환형 바디의 방사상으로 내측인 표면의 직경은 베이스 플레이트의 외경보다 크다.
다른 특징들에서, 상단 에지 링은 상단 에지 링 및 제 1 에지 링의 방사상으로 내측인 레그와 방사상으로 외측인 레그 사이에 상단 에지 링의 하부 표면 및 내측 표면에 의해 규정된 캐비티를 포함한다. 하부 표면 및 내측 표면은 상단 에지 링의 방사상으로 외측인 레그의 하부 표면보다 수직으로 보다 높게 위치된다.
기판 프로세싱 시스템은 에지 링 시스템 및 베이스 플레이트를 포함하는 기판 지지부를 포함한다. 시일 재료가 베이스 플레이트와 환형 시일 사이 그리고 베이스 플레이트와 제 2 에지 링 사이에 베이스 플레이트의 외측 표면 상에 배치된다. 시일 재료는 베이스 플레이트와 환형 시일의 레그의 상부 표면의 일부 사이에 배치된다.
기판 프로세싱 시스템이 베이스 플레이트를 포함하는 기판 지지부를 포함한다. 제 1 에지 링이 베이스 플레이트의 방사상으로 외부에 위치된다. 제 2 에지 링이 제 1 에지 링의 방사상으로 외부에 위치된다. 환형 시일이 환형 바디 및 환형 바디로부터 방사상으로 내측으로 연장하는 레그를 포함한다. 환형 시일은 제 1 에지 링 아래 그리고 기판 프로세싱 시스템의 제 2 에지 링과 베이스 플레이트 사이에 배치된다. 레그의 방사상으로 내측인 표면의 직경은 베이스 플레이트의 외경보다 작다. 환형 바디의 방사상으로 내측인 표면의 직경은 베이스 플레이트의 외경보다 크다. 시일 재료가 베이스 플레이트와 환형 시일 사이 그리고 베이스 플레이트와 제 1 에지 링 사이에 베이스 플레이트의 외측 표면 상에 배치된다. 시일 재료는 베이스 플레이트와 환형 시일의 레그의 상부 표면의 일부 사이의 베이스 플레이트 상에 배치된다.
기판 프로세싱 시스템을 위한 기판 지지부가 베이스 플레이트, 및 베이스 플레이트 내에 규정되고 상부 개구부 및 하부 개구부를 포함하는 수직 보어 (bore) 를 포함한다. 패스너 (fastener) 가 바디, 쓰레드된 (threaded) 부분, 및 헤드를 포함한다. 패스너는 수직 보어 내에 수용되고, 베이스 플레이트를 아래에 놓인 (underlying) 표면에 부착한다. 플러그가 패스너의 헤드 위의 수직 보어의 상부 개구부 내에 수용된 바디를 포함한다.
다른 특징들에서, 플러그는 바디로부터 방사상으로 외측으로 연장하는 플랜지 부분들을 더 포함한다. 플랜지 부분들은 상부 개구부의 방사상으로 외부로 연장한다. 플러그는 세라믹, 엘라스토머, 및 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE) 으로 구성된 그룹으로부터 선택된 재료로 이루어진다.
기판 프로세싱 시스템을 위한 기판 지지부가 베이스 플레이트, 및 베이스 플레이트 내에 규정되고 상부 개구부 및 하부 개구부를 포함하는 수직 보어를 포함한다. 외측 가이드 슬리브가 제 1 플랜지 부분, 및 제 1 플랜지 부분으로부터 연장하고 제 1 내측 보어를 규정하는 제 1 원통형 부분을 포함한다. 외측 가이드 슬리브의 제 1 원통형 부분은 수직 보어의 상부 개구부에 인접하게 배치된 제 1 플랜지 부분과 함께 수직 보어의 상부 개구부 내로 삽입된다. 내측 가이드 슬리브가 제 2 플랜지 부분, 및 제 2 플랜지 부분으로부터 연장하고 리프트 핀을 수용하도록 구성된 제 2 내측 보어를 규정하는 제 2 원통형 부분을 포함한다. 내측 가이드 슬리브는 수직 보어의 하단 개구부, 및 수직 보어의 하부 개구부에 인접하게 배치된 제 2 플랜지 부분들과 함께 외측 가이드 슬리브의 제 1 내측 보어 내로 삽입된다.
다른 특징들에서, 수직 보어의 상부 개구부는 제 1 원통형 부분의 외경보다 크고 제 1 플랜지 부분의 외경보다 작은 제 1 직경을 갖는다. 수직 보어의 하부 개구부는 제 1 직경보다 작고, 제 2 원통형 부분의 외경보다 크고, 그리고 제 2 플랜지 부분의 외경보다 작은 제 2 직경을 갖는다.
다른 특징들에서, 상부 개구부의 제 1 직경은 하부 개구부의 제 2 직경보다 작다.
기판 프로세싱 시스템이 기판 지지부를 포함한다. 에지 링이 기판 지지부 둘레에 배치된다. 리프트 핀이 내측 가이드 슬리브의 제 2 내측 보어 내에 수용된다.
다른 특징들에서, 아래에 놓인 표면이 베이스 플레이트 아래에 위치되고, 베이스 플레이트의 수직 보어와 수직으로 정렬되는 수직 보어를 포함한다. 가이드 슬리브가 제 3 플랜지 부분, 및 제 3 플랜지 부분으로부터 연장하는 제 3 원통형 부분을 포함한다. 가이드 슬리브는 아래에 놓인 표면의 수직 보어에 위치된다. 제 3 플랜지 부분들은 제 2 플랜지 부분에 인접하다.
다른 특징들에서, 제 3 플랜지 부분들은 홈 (groove) 을 포함하고, 홈 내에 배치된 O-링을 더 포함한다. O-링은 수직 보어의 수평 표면에 대고 제 3 플랜지 부분에 의해 바이어싱된다.
기판 프로세싱 시스템을 위한 기판 지지부가 베이스 플레이트를 포함한다. 수직 보어가 베이스 플레이트 내에 규정되고, 상부 개구부 및 하부 개구부를 포함한다. 지지 표면이 베이스 플레이트 아래에 위치되고, 상부 개구부 및 하부 개구부를 갖는 수직 보어를 포함한다. 수직 보어는 베이스 플레이트의 수직 보어와 수직으로 정렬된다. 가이드 슬리브가 플랜지 부분 및 내측 보어를 갖는 원통형 부분을 포함한다. 원통형 부분은 지지 표면의 수직 보어 내에 위치된다. 플랜지 부분은 지지 표면의 수직 보어의 상부 개구부에 인접하다.
다른 특징들에서, 플랜지 부분은 하부 표면 상에 홈을 포함한다. O-링이 홈 내에 배치되고, 지지 표면의 수직 보어의 수평 표면에 대고 플랜지 부분에 의해 바이어싱된다.
기판 프로세싱 시스템이 기판 지지부 및 기판 지지부 둘레에 배치된 에지 링을 포함한다. 리프트 핀이 베이스 플레이트의 수직 보어 및 가이드 슬리브의 수직 보어 내에 수용된다.
기판 프로세싱 시스템을 위한 이동 가능한 에지 링 시스템이 환형 바디를 포함하는 상단 에지 링을 포함한다. 제 1 에지 링이 수직 보어를 포함하는 환형 바디를 포함하는 상단 에지 링 아래에 배치된다. 제 2 에지 링이 제 1 에지 링 아래에 위치되고, 제 1 직경을 갖는 상부 부분 및 제 1 직경보다 작은 제 2 직경을 갖는 하부 부분을 갖는, 수직 보어를 갖는 환형 바디를 포함한다. 가이드 슬리브가 수직 보어를 갖는 긴 (elongate) 환형 바디를 포함하고, 제 1 직경보다 작고 제 2 직경보다 큰 외경을 갖는다. 가이드 슬리브의 수직 보어는 제 1 에지 링의 수직 보어와 정렬된다.
다른 특징들에서, 리프트 핀이 제 1 에지 링 및 제 2 에지 링에 대해 상단 에지 링을 선택적으로 이동시키도록 수직 보어 내에 수용된다.
기판 프로세싱 시스템이 이동 가능한 에지 링 시스템을 포함한다. 기판 지지부가 제 2 에지 링의 수직 보어 및 제 1 에지 링의 수직 보어와 정렬된 수직 보어를 갖는 베이스 플레이트를 포함한다. 리프트 핀을 위한 가이드 슬리브가 기판 지지부의 수직 보어 내에 위치된다.
다른 특징들에서, 기판 지지부는 베이스 플레이트 위에 배치된 가열 플레이트를 더 포함한다. 제 2 에지 링의 환형 바디는 가열 플레이트 위 그리고 제 1 에지 링 아래의 제 2 에지 링의 환형 바디의 상부 표면으로부터 방사상으로 내측으로 돌출하는 레그를 포함한다.
본 개시의 추가 적용 가능 영역들은 상세한 기술, 청구항들 및 도면들로부터 자명해질 것이다. 상세한 기술 및 구체적인 예들은 단지 예시의 목적들을 위해 의도되고, 본 개시의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.
본 개시는 상세한 기술 및 첨부된 도면들로부터 보다 완전히 이해될 것이다.
도 1은 본 개시에 따른 기판 프로세싱 시스템의 예의 기능적 블록도이다.
도 2는 본 개시에 따른 기판 프로세싱 시스템의 다른 예의 기능적 블록도이다.
도 3은 본 개시에 따른 에지 링 시스템의 예의 측단면도이다.
도 4는 본 개시에 따른 에지 링 시스템의 다른 예의 측단면도이다.
도 5는 본 개시에 따른 에지 링 시스템의 또 다른 예의 측단면도이다.
도 6은 본 개시에 따른 에지 링 시스템의 리프트 핀을 가이드하기 위한 듀얼 가이드 슬리브의 측단면도이다.
도 7은 본 개시에 따른 리프트 핀을 위한 하부 가이드 슬리브를 포함하는 에지 링 시스템의 측단면도이다.
도 8은 본 개시에 따른 리프트 핀을 위한 상부 가이드 슬리브를 포함하는 에지 링 시스템의 측단면도이다.
도면들에서, 참조 번호들은 유사한 그리고/또는 동일한 엘리먼트들을 식별하기 위해 재사용될 수도 있다.
기판 프로세싱 동안, 기판은 정전 척 (electrostatic chuck; ESC) 과 같은 페데스탈 상에 배치되고, 프로세스 가스들이 공급되고, 그리고 플라즈마는 프로세싱 챔버 내에서 스트라이킹된다 (strike). 프로세싱 챔버 내의 컴포넌트들의 노출된 표면들은 플라즈마로 인해 마모를 경험한다.
예를 들어, 환형 에지 링은 플라즈마를 성형하기 위해 기판의 방사상으로 외측 에지 둘레에 배치된다. 복수의 기판들을 프로세싱한 후, 에지 링의 노출된 표면은 마모되고, 기판에 대해 상이한 높이에 놓인다. 그 결과, 플라즈마에 대한 에지 링의 효과가 변화되고, 이는 기판들의 프로세싱을 변경한다. 진공을 파괴하지 않고 에지 링 마모로 인한 프로세스 변화들을 감소시키기 위해, 일부 프로세싱 챔버들은 마모를 보상하기 위해 인 시츄로 (in situ) 에지 링의 높이를 상승시킨다. 많은 이들 시스템들에서, 에지 링의 높이는 사이클들의 수 및/또는 총 플라즈마 프로세싱 노출 기간에 기초하여 자동으로 조정된다. 다른 시스템들은 에지 링의 높이를 측정하고, 측정된 높이에 기초하여 에지 링의 높이를 조정한다.
이제 도 1 및 도 2를 참조하면, 이동 가능한 에지 링들을 사용하는 플라즈마 프로세싱 챔버들의 예들이 도시된다. 인식될 수 있는 바와 같이, 다른 타입들의 플라즈마 프로세싱 챔버들이 사용될 수 있다. 도 1에서, 본 개시에 따른 기판 프로세싱 시스템 (110) 의 예가 도시된다. 기판 프로세싱 시스템 (110) 은 CCP (Capacitively Coupled Plasma) 를 사용하여 에칭을 수행하도록 사용될 수도 있다. 기판 프로세싱 시스템 (110) 은 기판 프로세싱 시스템 (110) 의 다른 컴포넌트들을 둘러싸고 (사용된다면) RF 플라즈마를 담는, 프로세싱 챔버 (122) 를 포함한다.
플라즈마 프로세싱 챔버 (122) 가 툴 내에 배치될 때, 플라즈마 프로세싱 챔버는 진공을 파괴하지 않고 진공 이송 모듈로 개방될 수 있는 기판 포트 (123) 를 포함할 수도 있다. 일반적으로, 기판 포트 (123) 는 프로세싱될 기판의 직경보다 약간 큰 수평 개구부 치수 및 수평 개구부 치수보다 상당히 작은 수직 개구부 치수를 갖는다. 일부 예들에서, 기판 포트 (123) 는 상단 에지 링을 전달하고 교체하도록 충분히 넓다. 일반적으로 수직 개구부 치수는 로봇 엔드 이펙터로 하여금 기판 지지부의 리프트 핀들 상에 기판을 배치하게 하도록 충분히 넓다. 기판 프로세싱 시스템 (110) 은 상부 전극 (124) 및 정전 척 (ESC) 과 같은 기판 지지부 (126) 를 포함한다. 동작 동안, 기판 (128) 이 기판 지지부 (126) 상에 배치된다.
단지 예를 들면, 상부 전극 (124) 은 프로세스 가스들을 도입하고 분배하는 샤워헤드와 같은 가스 분배 디바이스 (129) 를 포함할 수도 있다. 가스 분배 디바이스 (129) 는 프로세싱 챔버의 상단 표면에 연결된 일 단부를 포함하는 스템 부분을 포함할 수도 있다. 베이스 부분은 일반적으로 원통형이고, 프로세싱 챔버의 상단 표면으로부터 이격되는 위치에서 스템 부분의 반대편 단부로부터 방사상으로 외측으로 연장한다. 샤워헤드의 베이스 부분의 기판-대면 표면, 또는 대면플레이트는 복수의 홀들을 포함하고, 이를 통해 전구체, 반응 물질들, 에칭 가스들, 불활성 가스들, 캐리어 가스들, 다른 프로세스 가스들 또는 퍼지 가스가 흐른다. 대안적으로, 상부 전극 (124) 은 전도성 플레이트를 포함할 수도 있고, 프로세스 가스들은 또 다른 방식으로 도입될 수도 있다.
기판 지지부 (126) 는 하부 전극으로서 작용하는 베이스 플레이트 (130) 를 포함한다. 베이스 플레이트 (130) 는 세라믹 멀티-존 가열 플레이트에 대응할 수도 있는, 가열 플레이트 (132) 를 지지한다. 본딩 층 (134) 이 가열 플레이트 (132) 와 베이스 플레이트 (130) 사이에 배치될 수도 있다. 일부 예들에서, 본딩 층 (134) 은 또한 내열성을 제공한다. 베이스 플레이트 (130) 는 베이스 플레이트 (130) 를 통해 냉각제를 흘리기 위한 하나 이상의 채널들 (136) 을 포함할 수도 있다.
RF 생성 시스템 (140) 이 RF 전압을 생성하고, 상부 전극 (124) 및 하부 전극 (예를 들어, 기판 지지부 (126) 의 베이스 플레이트 (130)) 중 하나로 출력한다. 상부 전극 (124) 및 베이스 플레이트 (130) 중 다른 하나는 DC 접지되거나, AC 접지되거나, 또는 플로팅할 수도 있다. 단지 예를 들면, RF 생성 시스템 (140) 은 매칭 및 분배 네트워크 (144) 에 의해 상부 전극 (124) 또는 베이스 플레이트 (130) 에 피딩되는 RF 플라즈마 전력을 생성하는 RF 소스 (142) 를 포함할 수도 있다. 다른 예들에서, 플라즈마는 유도적으로 또는 리모트로 생성될 수도 있다.
가스 전달 시스템 (150) 은 하나 이상의 가스 소스들 (152-1, 152-2, …, 및 152-N) (집합적으로 가스 소스들 (152)) 을 포함하고, 여기서 N은 0보다 큰 정수이다. 가스 소스들 (152) 은 밸브들 (154-1, 154-2, …, 및 154-N) (집합적으로 밸브들 (154)) 및 질량 유량 제어기 (Mass Flow Controller; MFCs) (156-1, 156-2, …, 및 156-N) (집합적으로 MFC들 (156)) 에 의해 매니폴드 (160) 에 연결된다. 2 차 밸브들이 MFC들 (156) 과 매니폴드 (160) 사이에 사용될 수도 있다. 일부 예들에서, 2 차 밸브들 (미도시) 이 MFC들 (156) 과 매니폴드 (160) 사이에 배치된다. 단일 가스 전달 시스템 (150) 이 도시되지만, 2 개 이상의 가스 전달 시스템들이 사용될 수 있다.
온도 제어기 (163) 가 가열 플레이트 (132) 에 배치된 복수의 TCE들 (Thermal Control Elements) (164) 에 연결될 수도 있다. 온도 제어기 (163) 는 기판 지지부 (126) 및 기판 (128) 의 온도를 제어하기 위해 복수의 TCE들 (164) 을 제어하도록 사용될 수도 있다. 온도 제어기 (163) 는 채널들 (136) 을 통한 냉각제 플로우를 제어하도록 냉각제 어셈블리 (166) 와 연통할 수도 있다. 예를 들어, 냉각제 어셈블리 (166) 는 냉각제 펌프, 저장부 및/또는 하나 이상의 온도 센서들을 포함할 수도 있다. 온도 제어기 (163) 는 기판 지지부 (126) 를 냉각하기 위해 채널들 (136) 을 통해 냉각제를 선택적으로 흘리도록 냉각제 어셈블리 (166) 를 동작시킨다.
밸브 (170) 및 펌프 (172) 가 프로세싱 챔버 (122) 로부터 반응 물질들을 배기하도록 사용될 수도 있다. 시스템 제어기 (180) 가 기판 프로세싱 시스템 (110) 의 컴포넌트들을 제어하도록 사용될 수도 있다. 하나 이상의 에지 링들을 포함하는 에지 링 시스템 (182) 은 플라즈마 프로세싱 동안 기판 (128) 의 방사상으로 외부에 배치될 수도 있다. 에지 링 높이 조정 시스템 (184) 은 이하에 더 기술될 바와 같이, 기판 (128) 에 대해 에지 링 시스템 (182) 의 에지 링들 중 하나 이상의 높이를 조정하도록 사용될 수도 있는 하나 이상의 리프트 핀들 (도 5 및 도 7에 도시됨) 을 포함한다. 일부 예들에서, 에지 링 시스템 (182) 의 에지 링들 중 하나 이상은 또한 리프트 핀들에 의해 상승될 수 있고, 로봇 엔드 이펙터에 의해 제거될 수 있고, 그리고 진공을 파괴하지 않고 또 다른 에지 링으로 교체될 수 있다.
예를 들어, 시스템 제어기 (180) 는 에지 링 (189) 의 하단 표면을 바이어싱하는 리프트 핀 (187) 의 수직 위치를 제어하는, 액추에이터 (185) 를 제어한다. 이 예에서, 시스템 제어기 (180) 는 센서 (191) 를 사용하여 에지 링 (189) 의 높이를 센싱한다. 일부 예들에서, 센서 (191) 는 광학, 레이저, 피에조 (piezo), 초음파 또는 다른 타입의 센서를 포함한다. 시스템 제어기 (180) 는 에지 링 (189) 의 센싱된 높이에 기초하여 에지 링 (189) 의 위치를 조정한다.
도 2에서, 본 개시에 따른 기판 프로세싱 시스템 (210) 의 예가 도시된다. 기판 프로세싱 시스템 (210) 은 에칭을 수행하기 위해 유도 결합 플라즈마를 사용한다. 기판 프로세싱 시스템 (210) 은 코일 구동 회로 (211) 를 포함한다. 펄싱 회로 (214) 가 RF 전력을 펄싱 온 및 펄싱 오프하거나 RF 전력의 진폭 또는 레벨을 가변시키도록 사용될 수도 있다. 튜닝 회로 (213) 는 하나 이상의 유도 코일들 (216) 에 직접 연결될 수도 있다. 튜닝 회로 (213) 는 RF 소스 (212) 의 출력을 목표된 주파수 및/또는 목표된 위상으로 튜닝하고, 코일들 (216) 의 임피던스를 매칭시키고 코일들 (216) 사이에 전력을 분할한다.
일부 예들에서, 플레넘 (220) 이 고온 및/또는 저온 공기 플로우로 유전체 윈도우 (224) 의 온도를 제어하도록 코일들 (216) 과 유전체 윈도우 (224) 사이에 배치될 수도 있다. 유전체 윈도우 (224) 는 프로세싱 챔버 (228) 의 일 측면을 따라 배치된다. 프로세싱 챔버 (228) 는 기판 지지부 (232) 를 더 포함한다. 기판 포트 (229) 가 프로세싱 챔버의 일 측면 상에 배치된다. 일부 예들에서, 기판 포트 (229) 는 상단 에지 링이 진공을 파괴하지 않고 전달되고 교체되게 하기 충분한 수평 폭을 갖는다.
기판 지지부 (232) 는 정전 척 (ESC), 또는 기계적 척 또는 다른 타입의 척을 포함할 수도 있다. 프로세스 가스가 프로세싱 챔버 (228) 로 공급되고, 플라즈마 (240) 가 프로세싱 챔버 (228) 내부에서 생성된다. 플라즈마 (240) 는 기판 (234) 의 노출된 표면을 에칭하고, 에지 링의 마모를 유발한다. 구동 회로 (252) (예컨대 이하에 기술된 것 중 하나) 가 동작 동안 기판 지지부 (232) 내의 전극에 RF 바이어싱을 제공하도록 사용될 수도 있다.
가스 전달 시스템 (256) 이 프로세싱 챔버 (228) 로 프로세스 가스 혼합물을 공급하도록 사용될 수도 있다. 가스 전달 시스템 (256) 은 프로세스 및 불활성 가스 소스들 (257), (예를 들어, 상기 기술된 바와 같은) 밸브들 및 질량 유량 제어기들과 같은 가스 계량 시스템 (258), 및 매니폴드 (259) 를 포함할 수도 있다. 가스 전달 시스템 (260) 이 밸브 (261) 를 통해 플레넘 (plenum) (220) 으로 가스 (262) 를 전달하도록 사용될 수도 있다. 가스는 코일들 (216) 및 유전체 윈도우 (224) 를 냉각하도록 사용되는 냉각 가스 (공기) 를 포함할 수도 있다. 히터/냉각기 (264) 가 기판 지지부 (232) 를 미리 결정된 온도로 가열/냉각하도록 사용될 수도 있다. 배기 시스템 (265) 이 퍼지 또는 배기에 의해 프로세싱 챔버 (228) 로부터 반응 물질들을 제거하기 위한 밸브 (266) 및 펌프 (267) 를 포함한다.
제어기 (254) 가 에칭 프로세스를 제어하도록 사용될 수도 있다. 제어기 (254) 는 시스템 파라미터들을 모니터링하고, 가스 혼합물의 전달, 플라즈마의 스트라이킹 (striking), 유지, 및 소화, 반응 물질들의 제거, 냉각 가스의 공급, 등을 제어한다.
하나 이상의 에지 링들을 포함하는 에지 링 시스템 (282) 은 플라즈마 프로세싱 동안 기판 (234) 의 방사상으로 외부에 위치될 수도 있다. 높이 조정 시스템 (284) 이 이하에 도시된 하나 이상의 리프트 핀들을 포함한다. 높이 조정 시스템 (284) 은 에지 링 시스템 (282) 의 하나 이상의 에지 링들의 높이를 조정하도록 사용될 수도 있다. 이에 더하여, 에지 링은 진공을 파괴하지 않고 마모되고 교체될 때 (예를 들어, 진공 이송 모듈이 사용될 때) 선택 가능하게 (optionally) 제거될 수도 있다. 제어기 (254) 는 높이 조정 시스템 (284) 을 제어하도록 사용될 수도 있다. 예를 들어, 제어기 (254) 는 에지 링 (289) 의 하단 표면을 바이어싱하는 리프트 핀 (287) 의 수직 위치를 제어하는, 액추에이터 (285) 를 제어한다. 이 예에서, 제어기 (254) 는 RF 노출 기간 및/또는 RF 사이클들의 수에 기초하여 에지 링 (289) 의 위치를 조정한다.
이제 도 3을 참조하면, 본 개시에 따른 에지 링 시스템 (300) 이 도시된다. 에지 링 시스템 (300) 은 상단 에지 링 (310), 에지 링 (320), 에지 링 (340) 및 에지 링 (350) 을 포함하는 에지 링들의 어셈블리를 포함한다. 도시된 바와 같이, 상단 에지 링 (310) 은 뒤집힌 "U"-형상 단면을 갖는다. 상단 에지 링 (310) 은 방사상으로 내측인 레그 (313) 및 방사상으로 외측인 레그 (314) 에 연결된 환형 바디 (312) 를 포함한다. 일부 예들에서, 상단 에지 링 (310) 은 방사상으로 내측인 에지 (318) 및 방사상으로 외측인 에지 (319) 를 포함한다. 상단 에지 링 (310) 은 상단 에지 링 (310) 의 상단 표면으로부터 방사상으로 외측인 에지 (319) 로 비스듬히 경사지는, 경사진 표면 (316) 을 포함한다. 일부 예들에서, 각도는 예각이지만, 다른 각도들이 사용될 수 있다.
상단 에지 링 (310) 은 기판의 방사상으로 외부에 위치되고 기판에 대해 상승되는 상부 표면을 갖는다. 상단 에지 링 (310) 은 플라즈마에 직접 노출되고, 다른 에지 링들은 상단 에지 링 (310) 에 의해 차폐되거나, 보다 적은 플라즈마 노출 및 마모를 겪는 방사상으로 외측인 위치들에 위치된다. 따라서, 상단 에지 링 (310) 은 다른 에지 링들보다 빨리 마모된다. 일부 예들에서, 상단 에지 링 (310) 은 미리 결정된 양의 마모 후에 제거된다. 일반적으로 다른 에지 링들은 교체 전에 보다 긴 서비스 기간 동안 남는다. 다양한 실시 예들에서 특정한 수의 에지 링들이 도시되지만, 부가적인 또는 보다 적은 에지 링들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 2 개 이상의 에지 링들이 하나의 에지 링으로 결합될 수 있거나, 에지 링들 중 하나가 2 개 이상의 에지 링들로 분할될 수 있다. 부가적인 에지 링들은 커플링, 마모, 또는 구조적 지지를 다루기 위해 또는 다른 목적들을 위해 부가될 수 있다.
에지 링 (320) 은 "E"-형상 단면을 갖고, 상단 에지 링 (310) 아래에 위치되고, 방사상으로 내측인 레그 (324), 중간 레그 (326), 및 환형 바디 (322) 로부터 상향으로 연장하는 외측 레그 (328) 를 포함한다. 중간 레그 (326) 는 상단 에지 링 (310) 의 방사상으로 내측인 레그 (313) 와 방사상으로 외측인 레그 (314) 사이에 위치된다. 방사상으로 내측인 레그 (324) 는 상단 에지 링 (310) 의 방사상으로 내측인 레그 (313) 의 방사상으로 내측으로 그리고 기판 (128) 아래에 위치된다. 에지 링 (320) 은 방사상으로 내측인 에지 (332) 및 방사상으로 외측인 에지 (334) 를 포함한다. 에지 링 (320) 은 에지 링 (320) 의 하부 표면 및 방사상으로 외측인 표면 상에 위치된 환형 리세스 (recess) (336) 를 더 포함한다.
일부 예들에서, 상단 에지 링 (310) 의 방사상으로 외측인 에지 (319) 는 프로세싱 챔버 내로 기판 포트 (229) 의 직경보다 작은 직경을 갖는다. 일부 예들에서, 에지 링 (320) 의 방사상으로 외측인 에지 (334) 는 프로세싱 챔버 내로 기판 포트 (229) 의 직경보다 크다. 일부 예들에서, 에지 링 (320) 의 방사상으로 내측인 에지 (332) 의 직경은 상단 에지 링 (310) 의 방사상으로 내측인 에지의 직경보다 작다. 상단 에지 링 (310) 은 진공을 파괴하지 않고 기판 포트를 통해 제거될 수 있는 반면, 에지 링 (320) 은 (진공 이송 모듈이 사용된다면 진공을 파괴하지 않고) 기판 포트를 통해 제거될 수 없다. 방사상으로 내측인 에지 (332) 의 보다 작은 내경 및 에지 링 (320) 의 방사상으로 외측인 에지 (334) 의 보다 큰 외경은, 결함들을 감소시키는 경향이 있는 입자들을 차단한다.
에지 링 (340) 이 상단 에지 링 (310) 및 에지 링 (320) 밑에 위치된다. 에지 링 (340) 은 환형 바디 (342) 를 포함한다. 상향으로 돌출하는 레그 (346) 가 환형 바디 (342) 의 상부 표면 및 방사상으로 내측인 표면으로부터 연장한다. 하향으로 돌출하는 레그 (344) 가 환형 바디 (342) 의 하부 표면 및 방사상으로 외측인 표면으로부터 연장한다.
에지 링 (350) 이 에지 링 (340) 의 방사상으로 외부에 그리고 에지 링 (320) 아래에 위치된다. 에지 링 (350) 은 환형 바디 (354) 를 포함한다. 방사상으로 내측으로 돌출하는 레그 (352) 는 환형 바디 (354) 의 상부 부분으로부터 연장한다. 돌출부 (356) 는 상부 표면 및 방사상으로 외측인 표면으로부터 상향으로 연장한다. 에지 링 (320) 의 환형 리세스 (336) 와 에지 링 (350) 의 돌출부 (356) 는 구불구불하거나 단차진 (stepped) 경로 (358) 를 규정하도록 매이팅한다 (mate).
환형 시일 (seal) (360) 이 에지 링 (340) 아래 그리고 베이스 플레이트 (130) 와 에지 링 (350) 사이에 배치된다. 환형 시일 (360) 은 "L"-형상 단면을 갖는다. 환형 시일 (360) 은 환형 바디 (362) 및 환형 바디 (362) 의 하부 부분으로부터 방사상으로 내측으로 돌출하는 레그 (364) 를 포함한다. 일부 예들에서, 시일 재료 (366) 가 본딩 층 (134) 의 에지로부터 베이스 플레이트 (130) 의 하단 에지로 베이스 플레이트 (130) 의 외측 표면에 부착된다.
일부 예들에서, 시일 재료 (366) 및/또는 환형 시일 (360) 은 엘라스토머, 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 세라믹 또는 또 다른 재료와 같은 재료로 이루어진다. 환형 시일 (360) 의 레그 (364) 는 유지 (retention) 피처로서 작용하고, 플라즈마 프로세싱 동안 환형 시일 (360) 의 수직 이동을 제한한다. 레그 (364) 없이, 환형 시일 (360) 은 시간이 흐름에 따라 상향으로 이동하는 경향이 있다. 이에 더하여, 환형 시일 (360) 은 플라즈마가 기판 지지부의 말단 영역으로 들어가는 것을 방지한다. 일부 예들에서, 레그 (364) 의 방사상으로 내측 표면 (372) 은 베이스 플레이트 (130) 의 방사상으로 외측인 표면 (373) 보다 작은 직경을 갖는다. 일부 예들에서, 환형 바디 (362) 의 방사상으로 내측인 표면 (374) 은 베이스 플레이트 (130) 의 방사상으로 외측인 표면 (373) 보다 크다.
베이스 플레이트 (130) 는 베이스 플레이트 지지부들 (380, 382 및 384) 위에 위치된다. 베이스 플레이트 지지부 (384) 는 환형 시일 (360) 의 레그 (364) 를 수용하도록 베이스 플레이트 (130) 의 하부 표면 아래에 갭을 규정한다. 환형 시일 (370) 이 가열 플레이트 (132) 아래 그리고 베이스 플레이트 (130) 위에 본딩 층 (134) 의 방사상으로 외부에 배치된다. 환형 시일 (370) 은 플라즈마 공격 및/또는 다른 오염 물질들로부터 본딩 층 (134) 을 보호한다.
일부 예들에서, 에지 링 시스템 (300) 은 에지 링들 (320, 330, 340 및 350) 에 대해 상단 에지 링 (310) 을 선택적으로 리프팅하는 리프트 핀 (아래의 실시 예들에 도시됨) 을 포함한다. 에지 링들 (320 및 340) 및 베이스 플레이트 (130) 는 이하의 다양한 실시 예들에서 도시될 바와 같이, 리프트 핀으로 하여금 수직으로 이동하게 하는 (예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같은) 수직 보어 (bore) 를 포함할 수도 있다.
이제 도 4를 참조하면, 에지 링 시스템 (400) 이 도시된다. 일부 예들에서, 베이스 플레이트 (130) 는 바디 (418), 쓰레드된 (threaded) 부분 (420), 및 헤드 (422) 를 포함하는 패스너들 (fasteners) (410) 을 수용하도록 수직 보어 (416) 를 규정한다. 패스너들 (410) 은 베이스 플레이트 (130) 둘레에 원주 방향으로 이격되고, 베이스 플레이트 지지부들 (380, 382 및/또는 384) 과 같이 아래에 놓인 (underlying) 표면에 베이스 플레이트 (130) 를 부착한다. 일부 예들에서, 패스너들 (410) 은 베이스 플레이트 지지부 (382) 의 쓰레드된 보어들 내로 쓰레드된다.
플러그 (430) 가 수직 보어 (416) 의 상부 개구부 (433) 와 거의 동일한 직경을 갖는 원통형 바디 (431) 를 포함한다. 플러그 (430) 의 하부 원통형 부분 (432) 은 패스너 (410) 의 상단 표면의 개구부 (435) 내에 배치되는, 보다 좁은 직경을 갖는다. 플러그 (430) 의 상부 표면은 원통형 바디 (431) 로부터 방사상으로 외측으로 연장하는 플랜지들 (434) 을 포함한다. 플랜지들 (434) 은 수직 보어 (417) 의 상부 개구부 (433) 보다 큰 직경을 갖는다.
일부 예들에서, 플러그 (430) 는 세라믹, 엘라스토머, 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 또는 다른 플라즈마 내성 재료로 이루어진다. 인식될 수 있는 바와 같이, 플러그 (430) 는 다른 위치들에서 사용될 수 있다.
에지 링 (440) 이 환형 바디 (442) 의 방사상으로 외측인 에지로부터 연장하는 하향으로 돌출하는 레그 (444) 를 포함하는, 환형 바디 (442) 를 포함한다. 상향으로 돌출하는 레그 (446) 는 환형 바디 (442) 의 방사상으로 내측인 에지로부터 상향으로 연장한다. 에지 링 (450) 이 에지 링 (440) 의 하향으로 돌출하는 레그 (444) 아래에 배치되는 환형 바디 (452) 를 포함한다.
에지 링 (440) 의 하향으로 돌출하는 레그 (444) 는 돌출부 (462) 및 돌출부 (462) 의 하부 표면 상에 위치된 환형 리세스 (460) 를 포함한다. 에지 링 (450) 의 환형 바디 (452) 는 돌출부 (466) 및 돌출부 (466) 의 상부 표면 상에 위치된 환형 리세스 (464) 를 포함한다. 에지 링 (440) 의 돌출부 (462) 및 환형 리세스 (460) 는 아크 (arcing) 를 방지하거나 상당히 감소시키기 위해 단차진, 구불구불한, 또는 래버린스 (labyrinth) 경로를 제공하도록 에지 링 (450) 의 돌출부 (466) 및 환형 리세스 (464) 와 매이팅한다. 인식될 수 있는 바와 같이, 유사한 단차진 배치가 상기 기술된 환형 시일 (360) 및 에지 링 (340) 과 함께 사용될 수 있다.
이제 도 5를 참조하면, 에지 링 시스템 (500) 이 뒤집힌 "U"-형상을 갖는 상단 에지 링 (510) 을 포함한다. 상단 에지 링 (510) 은 방사상으로 내측인 레그 (513) 및 방사상으로 외측인 레그 (514) 에 연결된 환형 바디 (512) 를 포함한다. 상단 에지 링 (510) 은 방사상으로 내측인 에지 (518) 및 방사상으로 외측인 에지 (519) 를 포함한다. 상단 에지 링 (510) 은 상단 에지 링 (510) 의 상단 표면으로부터 방사상으로 외측인 에지 (519) 로 예각으로 경사지는, 경사진 표면 (516) 을 포함한다. 상단 에지 링 (510) 의 (방사상으로 외측인 레그 (514) 와 방사상으로 내측인 레그 (513) 사이에 위치된) 하부 및 내측 표면 (544) 은 에지 링 (320) 에 대해 캐비티 (546) 를 규정한다. 하부 및 내측 표면 (544) 은 하나 이상의 리프트 핀들에 의해 리프팅될 때 상단 에지 링 (570) 을 센터링하고 (center) 유지하도록 작용한다.
일부 예들에서, 하부 및 내측 표면 (544) 은 기판 (128) 을 포함하는 평면에 (에지 링 (320) 으로부터 이격되고 에지 링 (320) 의 중간 레그 (326) 의 상부 표면보다 약간 아래인 위치로) 평행하게 연장한다. 방사상으로 외측인 레그 (514) 는 중간 레그 (326) 와 외측 레그 (328) 사이에서 에지 링 (320) 에 매우 근접하게 연장한다. 에지 링 (320) 은 리프트 핀으로 하여금 통과하게 하는 수직 보어 (533) 를 포함한다.
에지 링 (520) 이 환형 바디 (522) 및 환형 바디 (522) 의 방사상으로 내측인 표면으로부터 연장하는 상향으로 돌출하는 레그 (524) 를 포함한다. 하향으로 돌출하는 레그 (526) 가 환형 바디 (522) 의 하부 및 방사상으로 외측인 표면으로부터 하향으로 연장한다. 수직 보어 (528) 가 리프트 핀 (530) 으로 하여금 수직으로 이동하게 하는 에지 링 (520) 의 상향으로 돌출하는 레그 (524) 에 위치된다. 일부 예들에서, 리프트 핀 (530) 은 테이퍼링된 (tapered) 상부 부분 (532) 을 포함한다. 에지 링 (520) 은 베이스 플레이트 (130) 내의 수직 보어 (542) 내에 배치된 가이드 슬리브 (540) 에 대한 간격 (clearance) 을 제공하기 위해 돌출부 (534) 및 환형 리세스 (535) 를 규정한다. 일부 예들에서, 리프트 핀 (530) 은 세라믹 또는 또 다른 재료로 코팅된다. 수직 보어 (542) 는 수직 보어들 (533 및 528) 과 정렬된다.
이제 도 6을 참조하면, 에지 링 시스템 (600) 이 베이스 플레이트, 에지 링, 또는 또 다른 타입의 지지 구조체와 같은 구조체 (610) 를 포함한다. 구조체 (610) 는 수직 보어 (612) 를 규정한다. 외측 가이드 슬리브 (614) 가 상부 개구부로부터 수직 보어 (612) 내로 삽입된다. 외측 가이드 슬리브 (614) 는 리프트 핀 (미도시) 을 수용하기 위해 내측 보어 (616) 를 규정한다. 외측 가이드 슬리브 (614) 는 수직 보어 (612) 의 상부 개구부를 넘어 방사상으로 외측으로 연장하는 플랜지 부분들 (624) 을 포함한다. 외측 가이드 슬리브 (614) 는 수직 보어 (612) 의 하단 개구부 근방의 수직 보어 (612) 에서 하향으로 연장하는 원통형 부분 (626) 을 더 포함한다. 일부 예들에서, 내측 보어 (616) 는 수직 보어 (612) 의 개구부 아래의 628에서 방사상으로 넓어진다.
일부 예들에서, 수직 보어 (612) 는 수직 보어 (612) 의 상부 부분의 직경보다 작은 직경을 갖는 하부 부분 (629) (외측 가이드 슬리브 (614) 의 원통형 부분 (626) 아래에 배치됨) 을 포함한다. 내측 가이드 슬리브 (630) 가 하단 개구부로부터 외측 가이드 슬리브 (650) 의 내측 보어 (616) 내로 삽입된다. 내측 가이드 슬리브 (630) 는 수직 보어 (612) 의 하단 개구부를 넘어 방사상으로 연장하는 플랜지 부분들 (634) 을 포함한다. 내측 가이드 슬리브 (630) 는 플랜지 부분들 (634) 로부터 연장하고 내측 보어 (638) 를 규정하는, 원통형 부분 (636) 을 더 포함한다. 내측 가이드 슬리브 (630) 는 외측 가이드 슬리브 (614) 의 내측 보어 (616) 내에 수용된다.
구조체 (610) 는 내측 가이드 슬리브 (630) 의 내측 보어 (638) 와 정렬되는 수직 보어 (642) 를 규정하는 지지 표면 (640) 위에 배치된다. 리프트 핀 (미도시) 은 수직 보어 (642) 및 내측 보어 (638) 에 의해 수용된다.
이제 도 7을 참조하면, 리프트 핀 (730) 을 가이드하기 위한 하부 가이드 슬리브 (710) 가 내측 보어 (716) 를 규정하는 원통형 부분 (714) 으로부터 방사상으로 외측으로 연장하는 플랜지 부분들 (712) 을 포함하는 것으로 도시된다. 플랜지 부분 (712) 의 하부 표면들은 O-링 (718) 의 상부 표면과 인게이지하기 (engage) 위한 홈 (groove) (717) 을 포함한다. O-링 (718) 은 지지 표면 (640) 의 상부 보어 부분 (723) 의 상부 표면 (722) 에 대고 하부 가이드 슬리브 (710) 에 의해 바이어싱된다. 하부 보어 부분 (725) 이 상부 보어 부분 (723) 아래에 위치되고, 상부 보어 부분 (723) 보다 작은 직경을 갖는다. 리프트 핀 (730) 은 하부 가이드 슬리브 (710) 의 내측 보어 (716) 및 하부 가이드 슬리브 및 상부 가이드 슬리브의 내측 캐비티들에 상호 수용된다. 하부 가이드 슬리브는 말단 접합 영역에서 아크를 방지하거나 상당히 감소시킨다.
이제 도 8을 참조하면, 에지 링 시스템 (800) 이 도시된 리프트 핀을 위한 상부 가이드 슬리브를 포함한다. 상단 에지 링 (810) 은 뒤집힌 "U"-형상을 갖고, 환형 바디 (814), 방사상으로 내측인 레그 (812), 및 방사상으로 외측인 레그 (816) 를 포함한다. 에지 링 (820) 은 에지 링 (810) 아래에 배치되고, 환형 바디 (822), 환형 바디 (822) 로부터 상향으로 돌출하는 방사상으로 내측인 레그 (824), 및 환형 바디 (822) 의 중간 부분으로부터 상향으로 돌출하는 중간 레그 (826) 를 포함한다. 레그 (827) 가 환형 바디 (822) 로부터 방사상으로 외측으로 돌출하고, 리프트 핀을 수용하기 위해 수직 보어 (828) 를 규정한다.
에지 링 (830) 은 환형 바디 (832) 의 상부 표면으로부터 연장하는 방사상으로 내측으로 돌출하는 레그 (834) 및 환형 바디 (832) 의 하부 및 방사상으로 외측 표면으로부터 하향으로 연장하는 하향으로 돌출하는 레그 (836) 를 포함하는, 환형 바디 (832) 를 포함한다. 환형 바디 (832) 는 환형 리세스 (838) 를 더 규정하고, 돌출부 (841) 는 가이드 슬리브 (850) 의 상부 부분을 수용하고 둘러싸도록 구성된다. 돌출부 (841) 는 에지 링 (830) 의 환형 바디 (832) 의 방사상으로 내측인 표면 및 하부 표면으로부터 하향으로 돌출한다. 환형 바디 (832) 는 하부 보어 (842) 와 정렬되는 상부 보어 (840) 를 더 포함한다. 하부 보어 (842) 는 상부 보어 (840) 보다 큰 직경을 갖는다.
에지 링 (845) 이 에지 링들 (810, 820 및 830) 의 방사상으로 외부에 위치된다. 에지 링 (845) 은 환형 바디 (846) 의 중간 부분으로부터 돌출하는 방사상으로 내측으로 돌출하는 부분 (848) 을 갖는, 환형 바디 (846) 를 포함한다. 환형 리세스 (849) 가 방사상으로 내측으로 돌출하는 부분 (848) 위에 위치되고, 에지 링들 (810 및 820) 을 수용하도록 구성된다.
가이드 슬리브 (850) 는 베이스 플레이트 (130) 의 수직 보어 (852) 내에 배치된다. 가이드 슬리브 (850) 는 수직 보어 (852) 의 상부 개구부를 넘어 방사상으로 연장하는 플랜지들 (853) 을 포함한다. 가이드 슬리브 (850) 는 플랜지들 (853) 로부터 수직 보어 (852) 내로 그리고 수직 보어 (852) 를 따라 하향으로 연장하는 원통형 부분 (855) 을 더 포함한다. 가이드 슬리브 (850) 는 내측 보어 (854) 를 규정한다. 일부 예들에서, 세라믹 밴드 (872) 가 베이스 플레이트 (130) 와 에지 링 (845) 의 환형 바디 (846) 사이에 에지 링 (830) 아래에 배치된다.
상부 가이드 슬리브 (880) 가 보어 (842) 내에 수용된다. 상부 가이드 슬리브 (880) 는 긴 (elongate) 도넛 형상을 갖고, 중심 수직 보어 (882) 를 포함한다. 리프트 핀 (884) 이 가이드 슬리브 (850) 의 내측 보어 (854), 에지 링 (830) 의 상부 보어 (840) 및 하부 보어 (842), 상부 가이드 슬리브 (880) 의 중심 수직 보어 (882), 및 에지 링 (820) 의 수직 보어 (828) 내에 수용된다. 상부 가이드 슬리브 (880) 는 아크를 감소시킨다.
전술한 기술은 본질적으로 단지 예시이고, 어떠한 방식으로도 본 개시, 이의 적용 예, 또는 사용들을 제한하도록 의도되지 않는다. 본 개시의 광범위한 교시들은 다양한 형태들로 구현될 수 있다. 따라서, 본 개시가 특정한 예들을 포함하지만, 본 개시의 진정한 범위는 다른 수정들이 도면들, 명세서, 및 이하의 청구항들의 연구 시 자명해질 것이기 때문에 이렇게 제한되지 않아야 한다. 방법의 하나 이상의 단계들은 본 개시의 원리들을 변경하지 않고 상이한 순서로 (또는 동시에) 실행될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 실시 예들 각각이 특정한 피처들을 갖는 것으로 상기 기술되었지만, 본 개시의 임의의 실시 예에 대해 기술된 이들 피처들 중 임의의 하나 이상의 피처들은, 조합이 명시적으로 기술되지 않더라도 임의의 다른 실시 예들의 피처들에서 그리고/또는 피처들과 조합하여 구현될 수 있다. 즉, 기술된 실시 예들은 상호 배타적이지 않고, 하나 이상의 실시 예들의 다른 실시 예들과의 치환들이 본 개시의 범위 내에 남는다.
엘리먼트들 간 (예를 들어, 모듈들, 회로 엘리먼트들, 반도체 층들, 등 간) 의 공간적 및 기능적 관계들은, "연결된 (connected)", "인게이지된 (engaged)", "커플링된 (coupled)", "인접한 (adjacent)", "옆에 (next to)", "~의 상단에 (on top of)", "위에 (above)", "아래에 (below)", 및 "배치된 (disposed)"을 포함하는, 다양한 용어들을 사용하여 기술된다. "직접적 (direct)"인 것으로 명시적으로 기술되지 않는 한, 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 간의 관계가 상기 개시에서 기술될 때, 이 관계는 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이에 다른 중개하는 엘리먼트들이 존재하지 않는 직접적인 관계일 수 있지만, 또한 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이에 (공간적으로 또는 기능적으로) 하나 이상의 중개하는 엘리먼트들이 존재하는 간접적인 관계일 수 있다. 본 명세서에 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 의미하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
일부 구현 예들에서, 제어기는 상기 기술된 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 전자장치와 통합될 수도 있다. 전자장치는 시스템 또는 시스템들의 다양한 컴포넌트들 또는 하위부분들을 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 로드 록들 내외로의 웨이퍼 이송들을 포함하는, 본 명세서에 개시된 프로세스들 중 임의의 프로세스들을 제어하도록 프로그래밍될 수도 있다.
일반적으로 말하면, 제어기는 인스트럭션들을 수신하고, 인스트럭션들을 발행하고, 동작을 제어하고, 세정 동작들을 인에이블하고 (enable), 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 (DSPs), ASICs (Application Specific Integrated Circuits) 로서 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 실시 예들에서, 동작 파라미터들은 하나 이상의 층들, 재료들, 금속들, 옥사이드들, 실리콘, 실리콘 다이옥사이드, 표면들, 회로들, 및/또는 웨이퍼의 다이들의 제조 동안에 하나 이상의 프로세싱 단계들을 달성하도록 프로세스 엔지니어들에 의해서 규정된 레시피의 일부일 수도 있다.
제어기는, 일부 구현 예들에서, 시스템과 통합되거나, 시스템에 커플링되거나, 그렇지 않으면 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 팹 (fab) 호스트 컴퓨터 시스템의 전부 또는 일부이거나 "클라우드" 내에 있을 수도 있다. 컴퓨터는 제조 동작들의 현 진행을 모니터링하거나, 과거 제조 동작들의 이력을 조사하거나, 복수의 제조 동작들로부터 경향들 또는 성능 계측치들을 조사하거나, 현 프로세싱의 파라미터들을 변경하거나, 현 프로세싱을 따르는 프로세싱 단계들을 설정하거나, 새로운 프로세스를 시작하기 위해서, 시스템으로의 원격 액세스를 인에이블할 수도 있다. 일부 예들에서, 원격 컴퓨터 (예를 들어, 서버) 가 로컬 네트워크 또는 인터넷을 포함할 수도 있는 네트워크를 통해 프로세스 레시피들을 시스템에 제공할 수 있다. 원격 컴퓨터는 차후에 원격 컴퓨터로부터 시스템으로 전달될 파라미터들 및/또는 설정사항들의 입력 또는 프로그래밍을 인에이블하는 사용자 인터페이스를 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 제어기는 하나 이상의 동작들 동안 수행될 프로세싱 단계들 각각에 대한 파라미터들을 특정하는, 데이터의 형태의 인스트럭션들을 수신한다. 파라미터들은 제어기가 제어하거나 인터페이싱하도록 구성되는 툴의 타입 및 수행될 프로세스의 타입에 특정적일 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서 상기 기술된 바와 같이, 제어기는 예컨대 본 명세서에 기술된 프로세스들 및 제어들과 같은, 공동의 목적을 향해 함께 네트워킹되고 작동하는 하나 이상의 개별 제어기들을 포함함으로써 분산될 수도 있다. 이러한 목적들을 위한 분산형 제어기의 예는 챔버 상의 프로세스를 제어하도록 조합되는 (예컨대 플랫폼 레벨에서 또는 원격 컴퓨터의 일부로서) 원격으로 위치한 하나 이상의 집적 회로들과 통신하는 챔버 상의 하나 이상의 집적 회로들일 것이다.
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/로드 포트들로 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, 또 다른 제어기, 또는 툴들 중 하나 이상과 통신할 수도 있다.

Claims (29)

  1. 기판 프로세싱 시스템을 위한 에지 링 시스템에 있어서,
    내경 및 외경을 갖는 환형 바디를 포함하는 상단 에지 링으로서,
    상기 상단 에지 링의 상기 외경은 상기 기판 프로세싱 시스템의 기판 포트의 수평 개구부보다 작은, 상기 상단 에지 링; 및
    내경 및 외경을 갖는 환형 바디를 포함하는 상기 상단 에지 링 아래에 배치된 제 1 에지 링을 포함하고,
    상기 제 1 에지 링의 상기 외경은 상기 기판 프로세싱 시스템의 상기 기판 포트보다 크고, 그리고 상기 제 1 에지 링의 상기 내경은 상기 상단 에지 링의 상기 내경보다 작은, 에지 링 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상단 에지 링의 하부 표면은 상기 제 1 에지 링의 상부 표면과 매이팅하는 (mate), 에지 링 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 에지 링 아래 그리고 상기 기판 프로세싱 시스템의 베이스 플레이트의 방사상으로 외부에 위치된 제 2 에지 링을 더 포함하는, 에지 링 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 에지 링은,
    환형 바디;
    상기 환형 바디의 상부 부분 및 방사상으로 내측인 부분으로부터 연장하는 상향으로 돌출하는 레그; 및
    상기 환형 바디의 하부 부분 및 방사상으로 외측인 부분으로부터 연장하는 하향으로 돌출하는 레그를 포함하는, 에지 링 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 에지 링 아래 그리고 상기 제 2 에지 링의 방사상으로 외부에 위치된 제 3 에지 링을 더 포함하는, 에지 링 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 3 에지 링은,
    환형 바디;
    상기 환형 바디의 상부 부분으로부터 연장하는 방사상으로 내측으로 돌출하는 레그; 및
    상기 환형 바디의 상부 표면 및 방사상으로 외측 표면으로부터 상향으로 연장하는 돌출부를 포함하는, 에지 링 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 에지 링은 하부 표면 및 이의 방사상으로 외측인 표면 상에 환형 리세스 (recess) 를 포함하고, 그리고
    상기 제 3 에지 링의 상기 돌출부는 단차진 (stepped) 경로를 규정하기 위해 상기 환형 리세스와 매이팅하는, 에지 링 시스템.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 에지 링 아래 그리고 상기 기판 프로세싱 시스템의 상기 제 3 에지 링과 상기 베이스 플레이트 사이에 배치된 환형 시일 (seal) 을 더 포함하는, 에지 링 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 환형 시일은 환형 바디 및 상기 환형 바디의 하부 부분으로부터 방사상으로 내측으로 연장하는 레그를 포함하는, 에지 링 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 레그의 방사상으로 내측인 표면에서의 직경은 상기 베이스 플레이트의 외경보다 작은, 에지 링 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 환형 시일의 상기 환형 바디의 방사상으로 내측인 표면의 직경은 상기 베이스 플레이트의 상기 외경보다 큰, 에지 링 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 상단 에지 링은 상기 상단 에지 링 및 상기 제 1 에지 링의 방사상으로 내측인 레그와 방사상으로 외측인 레그 사이에 상기 상단 에지 링의 하부 표면 및 내측 표면에 의해 규정된 캐비티를 포함하고, 그리고
    상기 하부 표면 및 내측 표면은 상기 상단 에지 링의 상기 방사상으로 외측인 레그의 하부 표면보다 수직으로 보다 높게 위치되는, 에지 링 시스템.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트와 상기 환형 시일 사이 그리고 상기 베이스 플레이트와 상기 제 2 에지 링 사이에 기판 지지부의 베이스 플레이트의 외측 표면 상에 배치된 시일 재료를 더 포함하는, 에지 링 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 시일 재료는 상기 베이스 플레이트와 상기 환형 시일의 상부 표면의 일부 사이에 배치되는, 에지 링 시스템.
  15. 제 3 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트 내에 규정되고 상부 개구부 및 하부 개구부를 포함하는 수직 보어 (bore);
    바디, 쓰레드된 (threaded) 부분, 및 헤드를 포함하는 패스너 (fastener) 로서, 상기 패스너는 상기 수직 보어 내에 수용되고 상기 베이스 플레이트를 아래에 놓인 (underlying) 표면에 부착하는, 상기 패스너; 및
    바디를 포함하는 플러그로서, 상기 플러그의 상기 바디는 상기 패스너의 상기 헤드 위의 상기 수직 보어의 상부 개구부 내에 수용되는, 상기 플러그를 더 포함하는, 에지 링 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 플러그는 상기 바디로부터 방사상으로 외측으로 연장하는 플랜지 부분을 더 포함하고, 그리고
    상기 플랜지 부분은 상기 상부 개구부의 방사상으로 외부로 연장하는, 에지 링 시스템.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 플러그는 세라믹, 엘라스토머, 및 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE) 으로 구성된 그룹으로부터 선택된 재료로 이루어지는, 에지 링 시스템.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 상단 에지 링은 상기 제 1 에지 링에 대해 이동 가능한, 에지 링 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 에지 링에 대해 상기 상단 에지 링을 선택적으로 이동시키도록 상기 제 1 에지 링을 통해 수직 보어 내에 수용된 리프트 핀을 더 포함하는, 에지 링 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    제 2 에지 링을 더 포함하고, 상기 리프트 핀은 상기 제 2 에지 링에 대해 상기 상단 에지 링을 선택적으로 이동시키도록 더 구성되는, 에지 링 시스템.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 리프트 핀을 바이어싱하도록 구성된 액추에이터; 및
    센서의 출력 및 상기 상단 에지 링이 플라즈마에 노출되는 미리 결정된 기간 중 적어도 하나에 응답하여 상기 액추에이터로 하여금 상기 리프트 핀의 위치를 조정하게 하도록 구성된 제어기를 더 포함하는, 에지 링 시스템.
  22. 기판 프로세싱 시스템을 위한 기판 지지부에 있어서,
    베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트 내에 규정되고 상부 개구부 및 하부 개구부를 포함하는 수직 보어;
    제 1 플랜지 부분, 및 상기 제 1 플랜지 부분으로부터 연장하고 제 1 내측 보어를 규정하는 제 1 원통형 부분을 포함하는 외측 가이드 슬리브로서,
    상기 외측 가이드 슬리브의 상기 제 1 원통형 부분은 상기 수직 보어의 상기 상부 개구부에 인접하게 배치된 상기 제 1 플랜지 부분과 함께 상기 수직 보어의 상기 상부 개구부 내에 삽입되는, 상기 외측 가이드 슬리브; 및
    제 2 플랜지 부분, 및 상기 제 2 플랜지 부분으로부터 연장하고 리프트 핀을 수용하도록 구성된 제 2 내측 보어를 규정하는 제 2 원통형 부분을 포함하는 내측 가이드 슬리브로서,
    상기 내측 가이드 슬리브는 상기 수직 보어의 하단 개구부, 및 상기 수직 보어의 상기 하부 개구부에 인접하게 배치된 상기 제 2 플랜지 부분과 함께 상기 외측 가이드 슬리브의 상기 제 1 내측 보어 내로 삽입되는, 상기 내측 가이드 슬리브를 포함하는, 기판 지지부.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 수직 보어의 상기 상부 개구부는 상기 제 1 원통형 부분의 외경보다 크고 상기 제 1 플랜지 부분의 외경보다 작은 제 1 직경을 갖는, 기판 지지부.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 수직 보어의 상기 하부 개구부는 상기 제 1 직경보다 작고, 상기 제 2 원통형 부분의 외경보다 크고, 그리고 상기 제 2 플랜지 부분의 외경보다 작은 제 2 직경을 갖는, 기판 지지부.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 상부 개구부의 제 1 직경은 상기 하부 개구부의 제 2 직경보다 작은, 기판 지지부.
  26. 제 22 항에 있어서,
    상기 기판 지지부 둘레에 배치된 에지 링; 및
    상기 내측 가이드 슬리브의 상기 제 2 내측 보어 내에 수용된 리프트 핀을 더 포함하는, 기판 지지부.
  27. 제 22 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트 아래에 위치되고 상기 베이스 플레이트의 상기 수직 보어와 수직으로 정렬되는 수직 보어를 포함하는 아래에 놓인 표면; 및
    제 3 플랜지 부분, 및 상기 제 3 플랜지 부분으로부터 연장하는 제 3 원통형 부분을 포함하는 가이드 슬리브를 더 포함하고,
    상기 가이드 슬리브는 상기 아래에 놓인 표면의 상기 수직 보어 내에 위치되고, 상기 제 3 플랜지 부분은 상기 제 2 플랜지 부분에 인접한, 기판 지지부.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 제 3 플랜지 부분은 홈 (groove) 을 포함하고, 상기 홈 내에 배치된 O-링을 더 포함하는, 기판 지지부.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 O-링은 상기 수직 보어의 수평 표면에 대고 상기 제 3 플랜지 부분에 의해 바이어싱되는, 기판 지지부.
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