ここで提供される背景説明は、本開示の文脈を一般的に提示する目的のためである。現発明者の成果は、背景技術に記載されている限り、出願時に先行技術とみなされていなくて差し支えのない説明の態様と同様に、明示的または暗黙的に、本開示に対する先行技術として認められていない。
基板処理システムは、半導体ウェーハなどの基板のエッチングおよび/または他の処理を実行するために使用されてよい。基板は、基板処理システムの処理チャンバ内のペデスタル上に配置されてよい。たとえば、プラズマエッチャにおけるエッチング中に、1つまたは複数の前駆体を含むガス混合物が処理チャンバに導入され、基板をエッチングするためにプラズマが向けられる。
基板の半径方向外側のエッジ付近のプラズマのエッチング速度および/またはエッチングプロファイルを調整するために、エッジ結合リングが使用されてきた。エッジ結合リングは、通常、基板の半径方向外側のエッジの周りのペデスタル上に配置される。基板の半径方向外側のエッジにおける処理状態は、エッジ結合リングの位置、エッジ結合リング内側のエッジの形状またはプロファイル、基板の上面に対するエッジ結合リングの高さ、エッジ結合リングの材料などを変えることにより変更され得る。
エッジ結合リングを変えるためには、処理チャンバを開く必要があり、これは望ましくない。言い換えれば、エッジ結合リングのエッジ結合効果は、処理チャンバを開かずに変更することはできない。エッジ結合リングがエッチング中にプラズマによって侵食されると、エッジ結合効果が変化する。エッジ結合リングの侵食を修正するには、処理チャンバを開いてエッジ結合リングを交換する必要がある。
ここで図1〜図2を参照して示されるように、基板処理システムは、ペデスタル20およびエッジ結合リング30を含んでよい。エッジ結合リング30は、単一のピースまたは複数の部分を含んでよい。図1〜図2の例では、エッジ結合リング30は、基板33の半径方向外側のエッジ付近に配置された第1の環状部分32を含む。基板33の下の第1の環状部分から半径方向内側には、第2の環状部分34が配置される。第1の環状部分32の下には、第3の環状部分36が配置される。使用中、基板33の露出部分をエッチングするために、基板33にプラズマ42が向けられる。エッジ結合リング30は、基板33の均一なエッチングが生じるように、プラズマの成形を助けるように配置される。
図2において、エッジ結合リング30が使用された後、エッジ結合リング30の半径方向内側部分の上面は、48で識別されるように侵食を示してよい。結果として、44で見られ得るように、プラズマ42は、その半径方向内側部分のエッチングよりも速い速度で基板33の半径方向外側のエッジをエッチングする傾向があってよい。
エッジ結合リングの1つまたは複数の部分は、基板処理システム内の基板またはペデスタルに対して垂直方向および/または水平方向に移動されてよい。この移動は、処理チャンバを開く必要なく、エッチングまたは他の基板処理中に、基板に対するプラズマのエッジ結合効果を変化させる。
ここで図3〜図5を参照して示されるように、基板処理システムは、ペデスタル20およびエッジ結合リング60を含む。エッジ結合リング60は、単一の部分から作られてよいか、または複数の部分が使用されてよい。図3〜図5の例では、エッジ結合リング60は、基板33の半径方向外側に配置された第1の環状部分72を含む。基板33の下の第1の環状部分72から半径方向内側には、第2の環状部分74が配置される。第1の環状部分72の下には、第3の環状部分76が配置される。
以下にさらに説明するように、基板33に対してエッジ結合リング60の1つまたは複数の部分を移動させるために、様々な位置にアクチュエータ80が配置されてよい。単なる例として、図3において、アクチュエータ80は、エッジ結合リング60の第1の環状部分72と、エッジ結合リング60の第3の環状部分76との間に配置される。いくつかの例では、アクチュエータ80は、圧電アクチュエータ、ステッパモータ、空気圧駆動、または他の適切なアクチュエータを含んでよい。いくつかの例では、1つ、2つ、3つ、または4つ、またはそれ以上のアクチュエータが使用される。いくつかの例では、多数のアクチュエータが、エッジ結合リング60の周りに均一に配置される。アクチュエータ80は、処理チャンバの内側または外側に配置されてよい。
使用中、基板33の露出部分をエッチングするために、基板33にプラズマ82が向けられる。エッジ結合リング60は、基板33の均一なエッチングが生じるように、プラズマ電界の成形を助けるように配置される。図4の84および86で見られ得るように、エッジ結合リング60の1つまたは複数の部分は、プラズマ82によって侵食されてよい。浸食の結果として、基板33の不均一なエッチングが、基板33の半径方向外側のエッジ付近で生じてよい。通常、処理を停止し、処理チャンバを開いて、エッジ結合リングを交換する必要がある。
図5において、アクチュエータ80は、エッジ結合リング60の1つまたは複数の部分を移動させて、エッジ結合リング60の1つまたは複数の部分の位置を変更するために使用される。たとえば、エッジ結合リング60の第1の環状部分72を移動させるために、アクチュエータ80が使用されてよい。この例では、アクチュエータ80は、エッジ結合リング60の第1の環状部分72を上方すなわち垂直方向に移動させて、エッジ結合リング60の第1の環状部分72のエッジ86が、基板33の半径方向外側のエッジに対して高くなるようにする。その結果、基板33の半径方向外側のエッジ付近のエッチング均一性が向上される。
図6を参照して理解され得るように、アクチュエータは、1つまたは複数の他の位置に配置されてよく、水平、斜めなどの他の方向に移動してよい。基板に対するエッジ結合効果を中心に置くために、エッジ結合リングの一部の水平移動が実行されてよい。図6において、アクチュエータ110は、エッジ結合リング60の半径方向外側に配置される。それに加えて、アクチュエータ110は、垂直(または上/下)方向のみならず水平(または左右)方向に移動する。基板のエッチングが、基板に対するエッジ結合リングの水平なオフセットを示す場合、水平方向の再配置が使用されてよい。水平なオフセットは、処理チャンバを開かずに修正されてよい。同様に、エッジ結合リングの傾斜は、左右非対称を修正または生成するために、アクチュエータのいくつかを他のアクチュエータとは異なるように作動させることによって実行されてよい。
エッジ結合リングの環状部分の間にアクチュエータ110を配置するのではなく、アクチュエータ110は、114で識別される半径方向外壁または他の構造にも取り付けられてよい。あるいは、アクチュエータ110は、116で識別される壁または他の構造によって下から支持されてよい。
ここで図7〜図8を参照して示されるように、エッジ結合リング150および圧電アクチュエータ154の別の例が示される。この例では、圧電アクチュエータ154は、エッジ結合リング150を移動させる。圧電アクチュエータ154は、エッジ結合リング60の第1の環状部分72および第3の環状部分76に取り付けられる。図8において、圧電アクチュエータ154は、第1の環状部分72のエッジ156の位置を調整するために、エッジ結合リング150の第1の環状部分72を移動させる。
処理チャンバを閉じたままにすると、エッジ結合リングの状態を観察する際、および、その結果、侵食を補償するためにリングの位置をいつ調整し、リングをいつ交換するかを判定する際に、困難が生じうる。
それに加えて、エッジ結合リングを交換するとき、エッジ結合リングを適切に位置決めおよび/または揃えることが困難になり得る。
基板処理システムは、処理チャンバを含む。処理チャンバは、処理チャンバ内のペデスタルに隣接して、基板の半径方向外側のエッジの周りに配置されたエッジ結合リングの状態および/または位置を含む、チャンバ内の状態を観察および/または測定され得るカバー付き開口部を有する。エッジ結合リングの状態および/または位置を検出する検出システムが提供される。
1つの特徴において、検出システムは、処理チャンバを開かずにエッジ結合リングの状態の観察を可能にするのに適した光学系を備えたカメラを含む。
1つの特徴において、装置は、処理チャンバを開かずにエッジ結合リングのプロファイルを測定するためのレーザ干渉計を含む。
観察された状態および/または測定に応じて、たとえば、エッジ結合リングのプラズマに面する表面の侵食に応じて、アクチュエータは、処理チャンバを開く必要なく、エッジ結合リングのエッジ結合プロファイルを変更するために、基板に対して、エッジ結合リングの第1の部分を選択的に移動させるように構成される。
他の特徴において、アクチュエータは、エッジ結合リングの第2の部分に対してエッジ結合リングの第1の部分を移動させるように構成される。
他の特徴において、コントローラは、エッジ結合リングのプラズマに面する表面の侵食に応じて、エッジ結合リングを移動させるように構成される。コントローラは、エッジ結合リングが所定数のエッチングサイクルに曝された後、エッジ結合リングを自動的に移動させる。コントローラは、エッジ結合リングが所定の期間のエッチングに曝された後、エッジ結合リングを自動的に移動させる。
他の特徴において、アクチュエータは、エッジ結合リングの第1の部分を、基板に対して垂直方向に移動させる。アクチュエータは、エッジ結合リングの第1の部分を、基板に対して水平方向に移動させる。センサまたは検出器は、コントローラと通信し、エッジ結合リングの侵食を検出するように構成される。
他の特徴において、検出器は、処理チャンバの外側に取り付けられたカメラであり、チャンバの側面視ポートを介してエッジ結合リング上に照準される。
他の特徴において、カメラは、プラズマ照明を使用して、または外部照明を使用して、エッジ結合リングの状態および/または位置の画像または他の情報を提供してよい。他の特徴において、外部照明は、カメラが照準される同じ側面視ポートを介して提供されてよいか、または異なる側面視ポートを介して提供されてよい。
他の特徴において、検出システムは、カメラの位置および/または焦点を調整するコントローラを含む。他の特徴において、アクチュエータを移動させるコントローラもまた、カメラの位置や焦点を調整する。カメラはコントローラと通信するように構成され、コントローラは、カメラの位置および/または焦点を調整する。カメラからのエッジ結合リングの状態情報に応じて、コントローラは、基板に対するエッジ結合リングの位置を調整するようにアクチュエータを操作する。カメラからのエッジ結合リングの状態情報に応じて、コントローラは、エッジ結合リングを垂直方向に移動させるようにアクチュエータを操作する。カメラからのエッジ結合リングの位置情報に応じて、コントローラは、エッジ結合リングを水平方向に移動させるようにアクチュエータを操作する。カメラからのエッジ結合リングの方位情報に応じて、コントローラは、エッジ結合リングの一方の側を他方の側に対して移動させるようにアクチュエータを操作する。
他の特徴において、ロボットは、コントローラと通信し、センサの位置を調整するように構成される。センサは、深さゲージを含む。センサは、レーザ干渉計を含む。アクチュエータは、基板に対してエッジ結合リングを選択的に傾ける。アクチュエータは、処理チャンバの外側に配置される。ロッド部材は、アクチュエータを、処理チャンバの壁を通してエッジ結合リングに接続する。
他の特徴において、シールは、ロッド部材と処理チャンバの壁との間に配置される。コントローラは、エッジ結合リングを、第1のエッジ結合効果を使用して、基板の第1の処理のために、第1の位置に移動させ、その後、第2のエッジ結合効果を使用して、基板の第2の処理のために、第2の位置に移動させるように構成される。
基板処理システム内のエッジ結合リングのエッジ結合プロファイルを調整するための方法は、処理チャンバ内のペデスタルに隣接してエッジ結合リングを配置することを含む。エッジ結合リングは、基板の半径方向外側のエッジの周りに配置される。方法は、エッジ結合リングのエッジ結合プロファイルを変更するために、アクチュエータを使用して、エッジ結合リングの第1の部分を基板に対して選択的に移動させることを含む。
他の特徴において、方法は、プロセスガスおよびキャリアガスを処理チャンバへ供給することを含む。方法は、基板をエッチングするために、処理チャンバ内にプラズマを生成することを含む。方法は、処理チャンバを開く必要なく、アクチュエータを使用してエッジ結合リングの第1の部分を移動させることを含む。エッジ結合リングはさらに、第2の部分を含む。アクチュエータは、エッジ結合リングの第1の部分を、エッジ結合リングの第2の部分に対して移動させるように構成される。アクチュエータは、圧電アクチュエータ、ステッパモータアクチュエータ、および空気圧駆動アクチュエータからなるグループから選択される。
他の特徴において、方法は、エッジ結合リングのプラズマに面する表面の侵食に応じて、エッジ結合リングを移動させることを含む。方法は、エッジ結合リングが、所定数のエッチングサイクルに曝された後、エッジ結合リングを自動的に移動させることを含む。方法は、エッジ結合リングが所定の期間のエッチングに曝された後、エッジ結合リングを自動的に移動させることを含む。方法は、エッジ結合リングの第1の部分を、基板に対して垂直方向に移動させることを含む。方法は、エッジ結合リングの第1の部分を、基板に対して水平方向に移動させることを含む。
他の特徴では、方法は、エッジ結合リングの第1の部分を、基板に対して垂直方向に移動させることを含む。方法は、エッジ結合リングの第1の部分を、基板に対して水平方向に移動させることを含む。センサまたは検出器は、コントローラと通信し、エッジ結合リングの侵食を検出するように構成される。
他の特徴において、方法は、エッジ結合リングの侵食を感知するために、カメラを使用することを含む。方法は、カメラからの画像を使用して、エッジ結合リングの位置を調整することを含む。方法は、カメラが提供する位置情報に応じて、基板に対するエッジ結合リングの位置を調整するためにアクチュエータを操作することを含む。方法は、カメラがエッジ結合リングの状態に関して提供する情報に応じて、エッジ結合リングを垂直方向に移動させるようにアクチュエータを操作することを含む。方法は、カメラがエッジ結合リングの位置に関して提供する情報に応じて、エッジ結合リングを水平方向に移動させるようにアクチュエータを操作することを含む。方法は、カメラがエッジ結合リングの位置に関して提供する情報に応じて、エッジ結合リングの一方の側を他方の側に対して移動させるようにアクチュエータを操作することを含む。
他の特徴において、方法は、エッジ結合リングの侵食を感知するために、センサを使用することを含む。センサは、深さゲージとレーザ干渉計とからなるグループから選択される。方法は、基板に対してエッジ結合リングを選択的に傾けることを含む。アクチュエータは、処理チャンバの外側に配置される。
他の特徴において、方法は、エッジ結合リングを、第1のエッジ結合効果を使用して、基板の第1の処理のために第1の位置に移動させ、エッジ結合リングを、第2のエッジ結合効果を使用して、基板の第2の処理のために第2の位置に移動させることを含む。
本開示の適用可能性のさらなる領域は、詳細説明、特許請求の範囲、および図面から明らかになるであろう。詳細説明および特定の例は、例示の目的のために意図され、本開示の範囲を限定することは意図されていない。
本開示は、詳細説明および以下の添付図面からより完全に理解されるであろう。
図1は、従来技術に従うペデスタルおよびエッジ結合リングの側断面図である。
図2は、エッジ結合リングの侵食が生じた後の従来技術に従うペデスタルおよびエッジ結合リングの側断面図である。
図3は、ペデスタル、エッジ結合リング、およびアクチュエータの例の側断面図である。
図4は、エッジ結合リングの侵食が発生した後の図3のペデスタル、エッジ結合リング、およびアクチュエータの側断面図である。
図5は、エッジ結合リングの侵食が発生し、アクチュエータが移動された後の図3のペデスタル、エッジ結合リング、およびアクチュエータの側断面図である。
図6は、本開示に従って、別の位置に配置されたペデスタル、エッジ結合リング、およびアクチュエータの別の例の側断面図である。
図7は、本開示に従うペデスタル、エッジ結合リング、および圧電アクチュエータの別の例の側断面図である。
図8は、侵食が発生し、圧電アクチュエータが移動された後の図7のペデスタル、エッジ結合リング、および圧電アクチュエータの側断面図である。
図9は、本開示に従って、ペデスタル、エッジ結合リング、およびアクチュエータを含む基板処理チャンバの例の機能ブロック図である。
図10は、本開示に従って、エッジ結合リングを移動させるようにアクチュエータを操作するための方法の例のステップを示すフローチャートである。
図11は、本開示に従って、エッジ結合リングを移動させるようにアクチュエータを操作するための方法の別の例のステップを示すフローチャートである。
図12は、本開示に従って、処理チャンバの外側に配置されたアクチュエータによって移動可能なエッジ結合リングを含む処理チャンバの例の機能ブロック図である。
図13Aは、本開示に従うエッジ結合リングの左右への傾斜の例を示す図である。
図13Bは、本開示に従うエッジ結合リングの左右への傾斜の例を示す図である。
図14は、基板の処理中にエッジ結合リングを移動させるための方法の例を示す図である。
図15は、エッジ結合リングおよびリフティングリングを含むペデスタルの例の平面図である。
図16は、エッジ結合リングおよびリフティングリングの例の側断面図である。
図17は、リフティングリングによって持ち上げられているエッジ結合リングと、ロボットアームによって取り外されているエッジ結合リングの例の側断面図である。
図18は、可動エッジ結合リングおよびリフティングリングの例の側断面図である。
図19は、上昇位置にある図18の可動エッジ結合リングの側断面図である。
図20は、リフティングリングによって持ち上げられた図18のエッジ結合リングと、ロボットアームによって取り外されたエッジ結合リングの側断面図である。
図21は、可動エッジ結合リングの例の側断面図である。
図22は、アクチュエータによって持ち上げられ、ロボットアームによって取り外された図21のエッジ結合リングの側断面図である。
図23は、処理チャンバを開かずにエッジ結合リングを交換するための方法の例を示す図である。
図24は、侵食によりエッジ結合リングを移動させ、処理チャンバを開かずにエッジ結合リングを交換するための方法の例を示す図である。
図25は、侵食によりエッジ結合リングを持ち上げ、処理チャンバを開かずにエッジ結合リングを交換するための方法の例を示す図である。
図26は、チャンバの外側に取り付けられた検出器の例を伴う処理チャンバの側断面図である。
図27は、チャンバの外側に取り付けられた検出器および照明デバイスの例を伴う処理チャンバの側断面図である。
図28は、エッジ結合リングがエッチングまたは侵食された状態の処理チャンバの側断面図である。
図29Aは、ライナの拡大側面図である。
図29Bは、ライナに対する良好なエッジ結合リング配置の例を示す図である。
図29Cは、ライナに対する不良なエッジ結合リング配置の例を示す図である。
図30Aは、エッジ結合リングの異なる位置および状態の画像の例を示す図である。
図30Bは、エッジ結合リングの異なる位置および状態の画像の例を示す図である。
図30Cは、エッジ結合リングの異なる位置および状態の画像の例を示す図である。
図31は、検出器を使用したエッジ結合リングのイメージングの代替モードを示す側断面図である。
図32は、エッジ結合リングを検査して静電チャック上に揃っていることを判定するための方法の例を示す図である。
図33は、エッジ結合リングを検査してその状態を判定するための方法の例を示す図である。
図面において、類似および/または同一の要素を識別するために、参照番号が再使用されてよい。
図9を参照して示されるように、RFプラズマを使用してエッチングを実行するための基板処理チャンバ500の例が示される。基板処理チャンバ500は、基板処理チャンバ500の他の構成要素を囲み、RFプラズマを収容する処理チャンバ502を含む。基板処理チャンバ500は、上部電極504と、下部電極507を含むペデスタル506とを含む。エッジ結合リング503は、ペデスタル506によって支持され、基板508の周りに配置される。エッジ結合リング503を移動させるために、1つまたは複数のアクチュエータ505が使用されてよい。操作中、基板508は、上部電極504と下部電極507との間のペデスタル506上に配置される。
単なる例として、上部電極504は、プロセスガスを導入および分配するシャワーヘッド509を含んでよい。シャワーヘッド509は、処理チャンバの上面に接続された一端を含むステム部分を含んでよい。ベース部分は、ほぼ円筒形であり、処理チャンバの上面から間隔を空けた位置で、ステム部分の反対側の端部から半径方向外向きに延びている。シャワーヘッドのベース部分の基板に面する表面またはフェースプレートは、プロセスガスまたはパージガスが流れる複数の穴を含む。あるいは、上部電極504は導電板を含んでよく、プロセスガスは、別の方式で導入されてよい。下部電極507は、非導電性のペデスタルに配置されてよい。あるいは、ペデスタル506は、下部電極507として機能する導電性プレートを含む静電チャックを含んでよい。
RF生成システム510は、RF電圧を生成し、上部電極504および下部電極507の一方に出力する。上部電極504および下部電極507の他方は、DC接地、AC接地、またはフローティングであってよい。単なる例として、RF生成システム510は、整合分配ネットワーク512によって上部電極504または下部電極507に供給されるRF電圧を生成するRF電圧生成器511を含んでよい。他の例では、プラズマは、誘導的または遠隔的に生成されてよい。
ガス供給システム530は、1つまたは複数のガス源532−1、532−2、・・・、および532−N(集合的にガス源532)を含み、ここで、Nはゼロより大きい整数である。ガス源は、1つまたは複数の前駆体およびそれらの混合物を提供する。ガス源は、パージガスをも提供してよい。気化した前駆体も使用されてよい。ガス源532は、バルブ534−1、534−2、・・・、および534−N(集合的にバルブ534)およびマスフローコントローラ536−1、536−2、・・・、および536−N(集合的にマスフローコントローラ536)によりマニホールド540へ接続される。マニホールド540の出力は、処理チャンバ502に供給される。単なる例として、マニホールド540の出力はシャワーヘッド509に供給される。
ヒータ542は、ペデスタル506に配置されたヒータコイル(図示せず)に接続されてよい。ヒータ542は、ペデスタル506および基板508の温度を制御するために使用されてよい。処理チャンバ502から反応物を排出するために、バルブ550およびポンプ552が使用されてよい。基板処理チャンバ500の構成要素を制御するために、コントローラ560が使用されてよい。コントローラ560はまた、エッジ結合リング503の1つまたは複数の部分の位置を調整するようにアクチュエータ505を制御するために使用されてよい。
エッジ結合リングの侵食を測定するために、ロボット570およびセンサ572が使用されてよい。いくつかの例では、センサ572は、深さゲージを含んでよい。ロボット570は、侵食を測定するために、エッジ結合リングと接触して深さゲージを移動させてよい。あるいは、直接接触せずに侵食を測定するために、(ロボット570の有無に関わらず)レーザ干渉計が使用されてよい。レーザ干渉計が、エッジ結合リングへの直接の視線で配置できる場合、ロボット570は省略され得る。
ここで図10を参照して示されるように、エッジ結合リングを移動させるようにアクチュエータを操作するための方法600の例が示される。610において、エッジ結合リングの少なくとも一部が、基板に対して第1の位置に配置される。614において、基板処理システムが操作される。操作は、基板のエッチングまたは他の処理を含んでよい。618において、制御は、所定のエッチング期間または所定数のエッチングサイクルが発生したか否かを判定する。618において判定されたように、所定の期間またはサイクル数を超えない場合、制御は614に戻る。
所定の期間またはサイクル数がアップされると、制御は、624において、所定の最大のエッチング期間がアップされたか、エッチングサイクルの最大数が発生したか、および/または、アクチュエータの移動の最大数#が発生したかを判定する。
624が偽である場合、制御は、アクチュエータを使用して、エッジ結合リングの少なくとも一部を移動させる。エッジ結合リングの移動は、処理チャンバを開かずに、自動、手動、またはそれらの組み合わせで実行され得る。624が真である場合、制御は、メッセージを送信するか、そうでなければ、エッジ結合リングが修理/交換される必要があることを示す。
ここで図11を参照して示されるように、エッジ結合リングを移動させるようにアクチュエータを操作するための方法700の例が示される。710において、エッジ結合リングの少なくとも一部が、基板に対して第1の位置に配置される。714において、基板処理システムが操作される。操作は、基板のエッチングまたは他の処理を含んでよい。718において、制御は、深さゲージまたはレーザ干渉計などのセンサを使用して、エッジ結合リングの所定量の侵食が発生したか否かを判定する。718が偽の場合、制御は714に戻る。
所定量の侵食が発生したとき、制御は、724において、最大量の侵食が発生したか否かを判定する。724が偽の場合、制御は、アクチュエータを使用してエッジ結合リングの少なくとも一部を移動させる。エッジ結合リングの移動は、処理チャンバを開かずに、自動、手動、またはそれらの組み合わせで実行され得る。724が真の場合、制御は、メッセージを送信するか、そうでなければ、エッジ結合リングが修理/交換される必要があることを示す。
上記に加えて、エッジ結合リングを移動させる必要があるか否かの判定は、処理後の基板のエッチングパターンの検査に基づいてよい。チャンバを開かずに、エッジ結合リングのエッジ結合プロファイルを調整するために、アクチュエータが使用されてよい。
ここで図12を参照して示されるように、処理チャンバ800は、ペデスタル20上に配置されたエッジ結合リング60を含む。エッジ結合リング60は、処理チャンバ800の外側に配置された1つまたは複数のアクチュエータ804によって移動可能な1つまたは複数の部分を含む。この例では、部分72は可動である。アクチュエータ804は、機械的リンケージ810によって、エッジ結合リング60の部分72に接続されてよい。たとえば、機械的リンケージ810は、ロッド部材を含んでよい。機械的リンケージ810は、処理チャンバ800の壁814の穴811を通過してよい。「O」リングなどのシール812が使用されてよい。機械的リンケージ810は、エッジ結合リング60の部分76などの1つまたは複数の構造における穴815を通過してよい。
ここで図13Aおよび図13Bを参照して示されるように、エッジ結合リング830の左右への傾斜が示される。左右の傾きは、左右のずれを修正するために使用されてよい。図13Aにおいて、基板の逆側のエッジ結合リング830の部分830−1および830−2は、第1の配置840で配置される。部分830−1および830−2は、一般に、エッジ結合リング830の部分832−1および832−2と揃えられてよい。アクチュエータ836−1および836−2は、部分830−1および832−1と、830−2および832−2との間にそれぞれ配置される。
図13Bにおいて、アクチュエータ836−1および836−2は、エッジ結合リング830が、図13Aに示される第1の配置840とは異なる第2の配置850に移動するように、エッジ結合リング830のそれぞれの部分を移動させる。理解され得るように、基板は、処理後に検査され得、基板に対する傾斜は、処理チャンバを開かずに、必要に応じて調整されてよい。
図14を参照して示されるように、基板の処理中にエッジ結合リングを移動させるための方法900が示される。言い換えれば、同じ処理チャンバ内の単一の基板に対して異なる処理が実行されてよい。エッジ結合リングのエッジ結合効果は、次の基板に進む前に、同じ処理チャンバ内の基板に対して実行される多数の処理間で調整されてよい。910において、基板がペデスタル上に配置され、必要に応じて、エッジ結合リングの位置が調整される。914において、基板の処理が実行される。918において判定されたように基板の処理が行われた場合、922において、基板はペデスタルから移動される。924において、制御は、別の基板を処理する必要があるか否かを判定する。924が真の場合、方法は910に戻る。そうでなければ、方法は終了する。
918が偽であり、基板が追加の処理を必要とする場合、方法は、930において、エッジ結合リングの調整が必要か否かを判定する。930が偽である場合、方法は914に戻る。930が真である場合、934において、1つまたは複数のアクチュエータを使用して、エッジ結合リングの少なくとも一部が移動され、方法は914に戻る。理解され得るように、エッジ結合リングは、同じ処理チャンバ内の同じ基板の処理間で調整され得る。
ここで図15を参照して示されるように、エッジ結合リング1014およびリフティングリング1018は、ペデスタル1010の上面に隣接してその周りに配置される。エッジ結合リング1014は、上述のようにエッチング中に基板に隣接して配置される半径方向内側のエッジを含む。リフティングリング1018は、エッジ結合リング1014の少なくとも一部の下に配置される。リフティングリング1018は、ロボットアームを使用してエッジ結合リング1014を取り外す際に、エッジ結合リング1014を、ペデスタル1010の表面上に持ち上げるために使用される。エッジ結合リング1014は、処理チャンバを大気圧に開放する必要なしに取り外され得る。いくつかの例では、リフティングリング1018は、後述するように、ロボットアームがエッジ結合リング1014を取り外すためのクリアランスを提供するために、オプションで、円周方向に間隔を空けられた端部1020の間に、開口部1019を含んでよい。
ここで図16〜図17を参照して示されるように、エッジ結合リング1014およびリフティングリング1018の例がさらに詳細に示される。図16に示す例では、ペデスタルは、1021で一般に識別される静電チャック(ESC)を含んでよい。ESC1021は、ESCプレート1022、1024、1030、および1032などの1つまたは複数の積層プレートを含んでよい。ESCプレート1030は、中間ESCプレートに対応してよく、ESCプレート1032は、ESCベースプレートに対応してよい。いくつかの例では、ESCプレート1024と1030との間にOリング1026が配置されてよい。特定のペデスタル1010が示されているが、他のタイプのペデスタルが使用されてよい。
底部エッジ結合リング1034は、エッジ結合リング1014およびリフティングリング1018の下に配置されてよい。底部エッジ結合リング1034は、ESCプレート1024、1030および1032ならびにOリング1026に隣接し、それらの半径方向外側に配置されてよい。
いくつかの例では、エッジ結合リング1014は、1つまたは複数の自己センタリング機構1040、1044、および1046を含んでよい。単なる例として、自己センタリング機構1040および1044は、三角形の雌型自己センタリング機構であってよいが、他の形状を使用してもよい。自己センタリング機構1046は、傾斜面であってよい。リフティングリング1018は、1つまたは複数の自己センタリング機構1048、1050、および1051を含んでよい。単なる例として、自己センタリング機構1048および1050は、三角形の雄型自己センタリング機構であってよいが、他の形状を使用してもよい。自己センタリング機構1051は、自己センタリング機構1046と相補的な形状を有する傾斜面であってよい。リフティングリング1018上の自己センタリング機構1048は、エッジ結合リング1014上の自己センタリング機構1044と嵌合してよい。リフティングリング1018上の自己センタリング機構1050は、底部エッジ結合リング1034の自己センタリング機構1052と嵌合してよい。
リフティングリング1018は、半径方向外向きに延びる突起1054をさらに含む。溝1056は、突起1054の底面に面する表面1057上に配置されてよい。溝1056は、アクチュエータ1064に接続され、アクチュエータ1064によって垂直方向に選択的に移動されるピラー1060の一端によって付勢されるように構成される。アクチュエータ1064は、コントローラによって制御されてよい。理解され得るように、単一の溝、ピラー、およびアクチュエータが示されているが、追加の溝、ピラー、およびアクチュエータが、リフティングリング1018を上方向に付勢するために、リフティングリング1018の周りに間隔を空けて円周方向に配置されてよい。
図17において、エッジ結合リング1014は、ピラー1060およびアクチュエータ1064を使用して、リフティングリング1018によって上方向に上昇されて示される。エッジ結合リング1014は、ロボットアームによって処理チャンバから取り外され得る。より詳細には、ロボットアーム1102は、ホルダ1104によってエッジ結合リング1014に接続される。ホルダ1104は、エッジ結合リング1014上の自己センタリング機構1040と嵌合する自己センタリング機構1110を含んでよい。理解され得るように、ロボットアーム1102およびホルダ1104は、リフティングリング1018上の自己センタリング機構1048を解除するために、エッジ結合リングを上方に付勢してよい。次に、ロボットアーム1102、ホルダ1104、およびエッジ結合リング1014が、処理チャンバから外へ移動され得る。ロボットアーム1102、ホルダ1104、および新たなエッジ結合リングは、リフティングリング1018へ戻され、配置され得る。次に、リフティングリング1018が下降される。新たなエッジ結合リング1014をリフティングリング1018に供給するために、逆の操作が使用されてよい。
あるいは、エッジ結合リング1014をリフティングリング1018から持ち上げるために、ロボットアーム1102およびホルダ1104を上方に持ち上げる代わりに、上昇されたエッジ結合リング1014の下に、ロボットアーム1102およびホルダ1104が、接触して配置され得る。次に、リフティングリング1018が下降され、エッジ結合リング1014が、ロボットアーム1102およびホルダ1104上に残る。ロボットアーム1102、ホルダ1104、およびエッジ結合リング1014は、処理チャンバから取り外され得る。新たなエッジ結合リング1014をリフティングリング1018に供給するために、逆の操作が使用されてよい。
ここで図18〜図20を参照して示されるように、可動エッジ結合リング1238およびリフティングリング1018が示される。図18において、1つまたは複数のピラー1210は、1つまたは複数のアクチュエータ1214によって、ESCベースプレート1032、底部エッジ結合リング1034、およびリフティングリング1018それぞれの穴1220、1224、および1228を上下に移動される。この例では、可動エッジ結合リング1238とリフティングリング1018の間に中間エッジ結合リング1240またはスペーサが配置される。中間エッジ結合リング1240は、自己センタリング機構1244、1246を含んでよい。対応する自己センタリング機構1248は、可動エッジ結合リング1238上に提供されてよい。自己センタリング機構1248は、中間エッジ結合リング1240上の自己センタリング機構1246と嵌合する。
上記で詳細に説明したように、使用中に可動エッジ結合リング1238の上方に面する表面の侵食が生じてよい。これは、プラズマのプロファイルを変更してよい。可動エッジ結合リング1238は、プラズマのプロファイルを変更するために、ピラー1210およびアクチュエータ1214を使用して、上方向に選択的に移動されてよい。図19において、図18の可動エッジ結合リング1238は、上昇位置で示される。中間エッジ結合リング1240は、静止したままであってよい。最終的に、可動エッジ結合リング1238は、1回または複数回移動され得、その後、エッジ結合リング1238と中間エッジ結合リング1240とが交換されてよい。
図20において、アクチュエータ1214は下降状態に戻され、アクチュエータ1064は、上昇状態へ移動される。エッジ結合リング1238および中間エッジ結合リング1240は、リフティングリング1018によって持ち上げられ、可動エッジ結合リング1238は、ロボットアーム1102およびホルダ1104によって取り外されてよい。
理解され得るように、アクチュエータは、処理チャンバ内または処理チャンバ外に配置され得る。いくつかの例では、エッジ結合リングは、カセット、ロードロック、移動チャンバなどを介してチャンバに提供されてよい。あるいは、エッジ結合リングは、処理チャンバの外側であるが、基板処理ツールの内側に格納されてよい。
ここで図21〜図22を参照して示されるように、いくつかの例では、リフティングリングは省略され得る。エッジ結合リング1310は、底部エッジ結合リング1034上、かつペデスタルの半径方向外側のエッジに配置される。エッジ結合リング1310は、1つまたは複数の自己センタリング機構1316、1320を含んでよい。エッジ結合リング1310は、アクチュエータ1214によって付勢されるピラー1210の上面を受け入れるための溝1324をさらに含んでよい。自己センタリング機構1320は、底部エッジ結合リング1034の対応する自己センタリング機構1326に対向して配置されてよい。いくつかの例では、自己センタリング機構1320、1326は、傾斜面である。
図22において、アクチュエータ1214およびピラー1210は、エッジ結合リング1310を取り外すために、または、侵食が発生した後にプラズマプロファイルを調整するために、エッジ結合リング1310を上方に付勢する。ロボットアーム1102およびホルダ1104は、エッジ結合リング1310の下の位置に移動され得る。自己センタリング機構1316は、ロボットアーム1102に接続されたホルダ1104上の自己センタリング機構1110によって係合されてよい。溝1324とピラー1210との間にクリアランスを設けるために、ロボットアーム1102が上方向に移動するか、または、溝1324のためのクリアランスを設けるために、ピラー1210がアクチュエータ1214によって下方向へ移動される。
ここで図23を参照して示されるように、処理チャンバを大気圧に開放せずに、エッジ結合リングを交換するための方法1400が示される。1404において、方法は、エッジ結合リングがリフティングリング上に配置されているか否かを判定する。1404が偽の場合、方法は、1408において、ロボットアームを使用して、エッジ結合リングをリフティングリング上の位置に移動させる。エッジ結合リングが処理チャンバ内のリフティングリング上に配置された後、1408において処理が実行される。1412において、方法は、上記の基準のいずれかを使用して、エッジ結合リングが摩耗しているか否かを判定する。1412が偽の場合、方法は1408に戻り、プロセスが再度実行されてよい。1412において、エッジ結合リングが摩耗していると判定された場合、1416においてエッジ結合リングが交換され、方法は1408に続く。
ここで図24を参照して示されるように、方法1500は、侵食のためにオフセットするために、必要に応じて、可動エッジ結合リングの位置を調整し、可動エッジ結合リングが磨耗していると判定された場合、可動エッジ結合リングを選択的に交換する。1502において、方法は、可動エッジ結合リングがリフティングリング上に配置されているか否かを判定する。1502が偽の場合、エッジ結合リングは、1504においてリフティングリング上の位置へ移動され、方法は1502に続く。
1502が真である場合、方法は、1506において、可動エッジ結合リングの位置を調整する必要があるか否かを判定する。1506が真である場合、方法は、アクチュエータを使用して可動エッジ結合リングの位置を調整し、1506に戻る。1506が偽である場合、方法は1510において処理を実行する。1512において、方法は、可動エッジ結合リングが摩耗しているか否かを判定する。偽である場合、方法は1510に戻る。
1512が真である場合、方法は、1520において、可動エッジ結合リングが最高の(すなわち、完全に調整された)位置にあるか否かを判定する。1520が偽である場合、方法は、1524において、アクチュエータ1214を使用して可動エッジ結合リングの位置を調整し、方法は、1510に戻る。1520が真である場合、方法は、アクチュエータ1064、リフティングリング1018、およびロボットアーム1102を使用して、可動エッジ結合リングを交換する。
ここで図25を参照して示されるように、処理チャンバを大気圧に開放せずに、エッジ結合リングを交換するための方法1600が示される。1610において、リフティングリングとエッジ結合リングは、アクチュエータを使用して上方に付勢される。1620において、ロボットアームとホルダが、エッジ結合リングの下へ移動される。1624において、ロボットアームは、エッジ結合リングの自己センタリング機構を解除するために上方に移動されるか、または、リフティングリングが下方に移動される。1628において、エッジ結合リングとともにロボットアームが、処理チャンバから外へ移動される。1632において、エッジ結合リングが、ロボットアームから切り離される。1636では、交換用のエッジ結合リングが、ロボットアームによって取り上げられる。1638において、エッジ結合リングが、リフティングリング上に配置され、1つまたは複数の自己センタリング機構を使用して揃えられる。1642において、自己センタリング機構のための十分なクリアランスを可能にするために、ロボットアームが下降され、ロボットアームがチャンバから取り外される。1646において、リフティングリングとエッジ結合リングが、位置へ下降される。
ここで図26を参照して示されるように、エッジ結合リングの状態および位置の検出の特徴が説明される。この説明部分は、本発明の特徴に従う検出器および検出方法に焦点をおき、エッジ結合リングの高さおよび侵食の直接測定を可能にする。ESC、エッジ結合リング、コントローラ、およびアクチュエータを含む処理チャンバの様々な要素の詳細は、以前に提供されたので、簡潔さと明瞭さのために、ここでは繰り返さない。
図26において、処理チャンバ1710は、チャンバの上部の上に配置された窓1715を有する。チャンバ1710内のペデスタル1720には、静電チャック(ESC)1725が取り付けられる。ESC1725に隣接するのは、前述したように、エッジ結合リング1740を水平方向および/または垂直方向に移動させるアクチュエータ機構1730、1735である。アクチュエータ機構1730、1735のいずれかまたは両方は、前の図に関して説明されたように設置されてよい。ウェーハ1750は、エッジ結合リング1740内のESC1725上に配置される。
カメラ1760は、チャンバ1710における側面視ポート1770を介してエッジ結合リング1740を見るために、取付機構1765に取り付けられる。取付機構1765は、側面視ポート1770に対するカメラ1760の適切な垂直および/または水平移動を可能にするブラケット、ドッキング機構、または他の適切な取付機構であり得、エッジ結合リング1740の適切な部分におけるカメラ1760の適切な焦点合わせを可能にし得る。1つの特徴において、側面視ポート1770は、ウェーハ処理中にポート内の材料を保護するためのシャッタ1775を含む。1つの特徴において、シャッタ1775は、空気圧ゲートバルブを使用して作動する。
1つの特徴において、図示されるように、取付機構1765は、カメラ1760をチャンバ1710に取り付ける。別の特徴では、取付機構1765は、チャンバ1710の隣の構造上にカメラ1760を取り付ける。
いくつかの特徴において、(以前の図に示される)コントローラは、カメラ1760の作動、焦点合わせ、および位置決めを制御する。いくつかの特徴において、個別のコントローラ1800が、カメラの作動、焦点合わせ、および位置決めのうちの1つまたは複数を提供する。いくつかの特徴において、カメラ自体が、独自の焦点合わせ機構を提供するが、ここで説明するコントローラのうちの1つは、提供された画像の個別の分析に基づいてカメラ自体の焦点合わせを補完する。
他の特徴において、カメラ1760は、窓1715を通して見ることができるように設置される。図26において、カメラ1760は、エッジ結合リング1740の内側のエッジに焦点を合わせたものとして示される。エッジ結合リング1740は、チャンバ1710内に設置された時点の新たな状態で描かれている。
カメラ1760は、エッジ結合リング1740の状態および位置の判定を可能にし、リングの高さおよびリング侵食の直接測定を提供する適切なサイズの画像を生成するのに十分な解像度(たとえば、画素数)からなる。いくつかの特徴において、カメラは、マクロレンズを使用して、マクロ(クローズアップ)モードで作動する。他の特徴において、レンズは、適切な倍率を提供する光学ズームレンズであってよい。リングの状態と位置を判定するために十分な情報(たとえば、画像)を生成できる画素数と倍率(マクロ、光学ズーム、またはいくつかの特徴では、デジタルズーム)の任意の組合せが許容される。いくつかの特徴では、カメラ1760は、マクロ撮影および/またはズーム撮影と組み合わせて、高ダイナミックレンジ(HDR)イメージングを使用して作動してよい。
1つの特徴において、エッジ結合リング1740を照明するために十分な光がチャンバ1710内に存在するために、プラズマ光は十分に良好である。他の特徴では、発光ダイオード(LED)光源などの外部照明光源が提供される。図27において、図26に描写された要素に加えて、いくつかの特徴において、外部照明装置1780は、チャンバ1710内に照明を提供する。1つの特徴において、示されるように、取付機構1785は、照明装置1780をチャンバ1710に取り付ける。別の特徴において、取付機構1785は、チャンバ1710の隣の構造上に照明装置1780を取り付ける。1つの特徴において、照明装置1780はカメラ1760に取り付けられる。様々な特徴に従って、その取り付けは、機械的、電気的、またはその両方である。いくつかの特徴では、追加の側面視ポート1790が提供され、それを通して照明装置1780がチャンバ1710内に光を照らす。取付機構1785は、側面視ポート1790に対するカメラ1760の適切な垂直および/または水平移動を可能にするブラケット、ドッキング機構、または他の適切な取付機構であってよい。いくつかの特徴において、追加の側面視ポート1790は、側面視ポート1770と同じチャンバ1710の側面にある。他の特徴において、追加の側面視ポート1790は、側面視ポート1770とは異なるチャンバ1710の側面にあってよい。1つの特徴において、側面視ポート1790は、ウェーハ処理中にポート内の材料を保護するためのシャッタ1795を含む。1つの特徴において、シャッタ1795は、空気圧ゲートバルブを使用して作動する。さらに他の特徴において、照明装置1780は、カメラ1760が使用するのと同じ側面視ポート1770を通して光を照らし、この場合、個別の側面視ポート1790は必要とされない。
2つの側面視ポート1770、1790を個別に例示するのを容易にするために、チャンバ1710は、図27では図26よりも少し高いものとして示されているが、いくつかの特徴では、チャンバは、両図において、同じサイズである。プラズマ光が光源として機能する場合、追加の側面視ポート1790は不要である。
操作中、カメラ1760の焦点および/または位置は、ドリフトし得る。1つの特徴において、コントローラ1800は、カメラ1760の焦点および位置を監視し、適切な調整を行う。
図28は、図27と同じ要素のすべてを有するが、ただし、エッジ結合リング1740’は侵食されているように示されており、内部半径は外部半径よりも短い。前述したように、この侵食またはエッチングは、ウェーハ処理システムがますます多くのウェーハを処理するにつれて発生する。また、前述したように、エッジ結合リングが腐食しすぎて、ウェーハのエッジにおいてエッチングを制御する機能を実行できないことを示す画像を、カメラ1760が提供する場合、コントローラ560は、必要に応じて、エッジ結合リング1740’を垂直方向に移動させるために、一方または両方のアクチュエータ1730、1735を制御する。1つの特徴において、コントローラ560、1800は互いに通信し、コントローラ560は、コントローラ1800からの画像データに応じて、適切なアクチュエータを操作する。
図29Aは、図15における平面図に示されるライナ1012における開口部1015の拡大図である。開口部は、ライナの側面図に表れる。ライナ1012は、カメラがエッジ結合リングの位置および状態の画像を撮像するために焦点合わせすることができる固定基準として機能する。
図29Bおよび図29Cはそれぞれ、ライナ1012における開口部1015に対する、良好なおよび不良なエッジ結合リング配置の画像を示す。これらの図では、エッジ結合リングは各画像の底部にある。各図における暗部分は、開口部1015の一部である。暗部分の高さの一貫性は、配置の品質を示す。1つの特徴において、暗部分の高さは、暗部分の中心の垂直軸に沿った垂直な暗い画素の数を数えることにより決定される。図29Bにおいて、暗部分の高さの相対的な同等性、およびそれらの部分のサイズは、エッジ結合リングが適切に配置されていることを示す。図29Cにおいて、暗部分の高さの不一致、および図の右側の暗部分の比較的短い高さは、エッジ結合リングが傾いていることを示す。
図30A〜図30Cは、チャンバにおいて撮像された、エッジ結合リング1740の様々な高さおよび状態の生画像を示す。図30Aは、図30Aを形成するために並んで配置された6つの画像において見られるように、3.0、3.2、3.4、3.6、3.8、および4.0mmの高さを有する新たなエッジ結合リングの状態を示す。図30Bは、図30Aと同じ高さにおけるリングの再較正および上昇前の、磨耗したエッジ結合リングの状態を示す。図30Cは、図30Aおよび図30Bと同じ高さにおけるリングの再較正および上昇後の、磨耗したエッジ結合リングの状態を示す。
1つの特徴において、図30A〜図30Cに示されるような生画像は、第1の事例では、いくつかの異なるリング高さおよびリング状態を見て、再び図15のライナ1012における開口部1015を固定基準として使用することによって、カメラを較正するために使用されてよい。1つの特徴において、較正は以下のように実行されてよい。最初に、新たなエッジ結合リングが設置されると、たとえば、リングを上下させるためにアクチュエータの1つまたは複数を使用して、いくつかの異なるリングの高さで画像が撮像されてよい。リングの様々な高さを画素単位で測定し、それらの測定値を物理的な測定値と比較すると、遷移エッジセンサ(TES)の較正を可能にするゲージが提供され、それによってカメラを較正する。較正は、焦点が合っているか、焦点距離(倍率)であるかに関わらず、カメラのドリフトを考慮するのに役立ち得る。たとえば、倍率のドリフトにより、画素数とμmの数との関係が変化するため、高さの測定値が変化し得る。
図31は、エッジ結合リングの侵食を直接測定する代替手法を示す。図26〜図28において、カメラ1760は、エッジ結合リングの内側のエッジ上に直接照準される。しかしながら、この図では、カメラは、エッジ結合リングの上面全体の画像を提供する傾向があり得るため、潜在的に、実際の侵食量を隠したり、またはマスクする。エッジを、リングの上面の残りの部分と区別することは困難であるため、エッジ結合リングの内側のエッジの高さを測定することは困難になる。画像は、ぼやけて見える場合がある。(μmなどの高さの単位に変換された画素数で)その高さを測定し、それによって侵食の程度を判定するために、正面のエッジをはっきりと見ることが望ましい。
この目的のために、図31では、カメラ1760は、エッジ結合リングの内部を直接見る代わりに、エッジ結合リングの内部の反射を拾うことができる。反射は、ESC1725の表面から、またはウェーハ1750の表面から生じ得る。どちらかまたは両方の表面は、反射特性を有し得る。反射を見ると、その後、カメラ1760は、エッジ結合リング1840の反射1840’を拾う。(点線は、侵食部分1845およびその「反射」1845’を示す。)
リング自体を見る代わりにエッジ結合リングの反射を見ることにより、遠近法の問題が回避される。いくつかの事例では、エッジ結合リングの状態をより明確に判定することを可能にするために、エッジ結合リングの内側のエッジの高さが直接測定され得る。
エッジ結合リングの反射を見ても、リング侵食の検出可能性には限界があり得る。侵食はエッジ結合リングの内側で発生するため、侵食は、リングの内側のエッジの高さを、外側のエッジに対して減少させる。この減少が大きいほど、リングの上面が効果的に傾斜する程度が大きくなる。ある時点において、「傾斜」の程度が非常に大きくなり得るため、反射のリングの内側のエッジを区別することが難しくなり、その結果、その内側のエッジの高さを測定すること、したがって、浸食の程度を測定することを困難にする。侵食の程度を判定できないと、アクチュエータを用いたリングの高さの早すぎる調整または遅すぎる調整を引き起こし得、あるいは、リングの早すぎる交換または遅すぎる交換さえも引き起こしうる。その結果、エッジ結合リングの交換が早すぎて、リングの耐用年数が無駄になるか、あるいは、リングの上昇または交換が遅すぎて、ウェーハの半径方向外側のエッジ付近のエッチングプロファイルにばらつきが生じる。1つの特徴において、侵食が進行するにつれて、カメラ1760が反射画像を見る角度を大きくすることで、補償することができる。
図32は、カメラからの画像を使用して、エッジ結合リングを装着する方法を示す。方法が1910において開始した後、1920において、ロボットは、ESC上にエッジ結合リングを取り付ける。1930において、リングの内側のエッジを識別するために、カメラは焦点を合わせられる。前述のように、カメラは、エッジ結合リングの内側のエッジ、あるいは、ESCまたはウェーハ上のリングの反射のいずれかに、焦点を合わされ得る。
1940において、カメラは、図15のリフティングリングなどの固定基準に対するエッジ結合リングの画像を撮像する。1950において、リングが垂直方向に揃えられているか否か、すなわち、(たとえば、図29Bに示すように)エッジ結合リングに傾斜があるか否かを判定するために、画像が処理および分析される。傾斜がある場合、1955において、コントローラ560は、傾斜を補償するために、アクチュエータの1つまたは複数を制御し、方法は、1940に戻り、さらに画像を取得し、まだ傾斜があるか否かを(1950において)再度チェックする。
エッジ結合リングが傾斜していない場合、1960において、取得された画像を再度使用して、エッジ結合リングが正しい高さにあるか否かが判定される。リングが正しい高さにない場合、1965において、コントローラ560は、高さを修正するために、垂直アクチュエータの1つまたは複数を制御し、方法は、1940に戻り、さらに画像を取得し、エッジ結合リングが正しい高さにあるか否かを(1960において)再度チェックする。1つの特徴において、傾斜がすでに調整されている場合、1950はスキップされ得、方法は、1940から1960に直接進むことができる。別の特徴において、1950と1960とを単一の分析に組み合わせ、1955と1965とを単一の処理に組み合わせ、コントローラ560が単一のアクションで垂直アクチュエータを制御することにより、傾斜および高さは、単一のステップで測定および調整され得る。
エッジ結合が、適切な高さにあり、垂直方向に揃っていると、1970において、エッジ結合リングが、ESC上において、水平方向に揃えられているか否かが判定される。水平方向に揃えられていない場合、1975において、コントローラ560は、水平アクチュエータの1つまたは複数に対して、エッジ結合リングを移動させ、その後、方法は、1940に戻り、さらに画像を取得し、エッジ結合リングが水平方向に揃えられているか否かを(1960において)再度チェックする。1つの特徴において、垂直方向の揃えが既に調整されている場合、1950および1960はスキップされ得、方法は、1940から1970へ直接進むことができる。
図32に示す方法では、垂直方向の揃えおよび水平方向の揃えは、示されたシーケンスで判定される必要はない。シーケンスは逆にすることができ、最初に水平方向の揃えが調整され、次に垂直方向の揃えが調整される。1つの特徴において、コントローラ560は、エッジ結合リングの位置決めに関する情報のすべてを受信し、多数のアクチュエータを直ちに制御して、エッジ結合リングを揃えることができる。この特徴に従って、1950、1960、および1970は、単一の分析に結合され得、1955、1965、および1975は、1つの処理に結合され得る。
図33は、カメラからの画像を使用して、エッジ結合リングを調整する方法を示す。方法が2010において開始された後、2020において、リングが設置されてウェーハ処理が開始されてから、所定の期間が経過したか否かが判定される。経過したと判定されなかった場合、方法は、所定の期間が経過したか否かを確認するために2020に戻る。
1つの特徴において、2020において、所定の期間待つ代わりに、所定数の処理サイクルが発生したか否かが判定される。発生したと判定されなかった場合、方法は、サイクル数を再度チェックするために2020に戻る。
所定の期間が経過したか、所定数の処理サイクルが発生した場合、2030において、カメラは、リングの内側のエッジを識別するために焦点合わせされる。前述のように、カメラは、エッジ結合リングの内側のエッジ、あるいは、ESCまたはウェーハ上のリングの反射のいずれかに、焦点合わせされ得る。2040において、固定基準に対するエッジ結合リングの焦点画像が撮像され、リングの内側のエッジの高さが測定される。2050において、その内側のエッジが、ウェーハの表面上の少なくとも所定の高さにあると判定された場合、2055において、所定の期間待つように決定される。1つの特徴において、所定の期間待つ代わりに、所定数のウェーハ処理サイクル待つように決定される。所定の期間が経過するか、所定数のサイクルが発生した後、方法は2030に戻り、そこで再びカメラの焦点合わせがなされ、次に2040に戻り、そこでさらに画像が撮像され、2050における決定が繰り返される。
エッジ結合リングの内側のエッジが、ウェーハの表面上の少なくとも所定の高さではないと判定された場合、2060において、コントローラ560は、エッジ結合リングを上昇させるように垂直アクチュエータを制御する。2070において、エッジ結合リングを設置してから所定数のサイクルがあったか否かが判定される。所定数のサイクルがあったと判定されなかった場合、方法は2055に戻り、所定の期間待つ。1つの特徴において、方法は、2055において、所定数のサイクル待つことができる。
2070において、所定数のサイクルが経過したと判定された場合、2080において、エッジ結合リングが交換される。1つの特徴において、所定数のサイクルが経過したか否かを確認する代わりに、アクチュエータの伸びの量が測定され得る。アクチュエータの伸びが所定の量を超える場合、エッジ結合リングを交換する必要があると判定され得る。別の特徴において、直前の選択肢のいずれかではなく、エッジ結合リングの設置から所定の期間が経過したか否かが判定され得る。そのような期間が経過した場合、エッジ結合リングを交換する必要があると判定され得る。
エッジ結合リングが交換された後、方法は2090において終了するか、または開始するように戻ることができる。
前述の説明は、本質的に単なる例示であり、開示、その適用、または使用を限定することは決して意図されていない。本開示の広範な教示は、様々な形態で実施され得る。したがって、本開示は特定の例を含むが、図面、明細書、および添付の特許請求の範囲を検討すると、他の修正が明らかになるため、本開示の真の範囲はそのように限定されるべきではない。本明細書で使用される場合、A、B、およびCのうちの少なくとも1つというフレーズは、非排他的な論理的ORを使用する論理(AまたはBまたはC)を意味すると解釈されるべきであり、「Aのうちの少なくとも1つ、Bのうちの少なくとも1つ、およびCのうちの少なくとも1つ」を意味すると解釈されるべきではない。方法内の1つまたは複数のステップは、本開示の原理を変更することなく、異なる順序で(または同時に)実行されてよいことを理解されたい。
いくつかの実装形態では、コントローラは、システムの一部であり、これは上記の例の一部であってよい。そのようなシステムは、1つまたは複数の処理ツール、1つまたは複数のチャンバ、処理のための1つまたは複数のプラットフォーム、および/または、特定の処理構成要素(ウェーハペデスタル、ガスフローシステムなど)を含む半導体処理機器を備えることができる。これらのシステムは、半導体ウェーハまたは基板の処理前、処理中、および処理後の操作を制御するための電子機器と統合されてよい。電子機器は、「コントローラ」と呼ばれ、1つまたは複数のシステムの様々な構成要素またはサブパートを制御してよい。コントローラは、処理要件および/またはシステムのタイプに応じて、処理ガスの供給、温度設定(たとえば、加熱および/または冷却)、圧力設定、真空設定、電力設定、無線周波数(RF)生成器設定、RF整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体供給設定、位置および操作設定、ツールおよび他の移動ツールへのまたはそこからのウェーハの移動、および/または、特定のシステムに接続またはインターフェースされたロードロックを含む、本明細書で開示された処理のいずれかを制御するようにプログラムされてよい。
概して、コントローラは、命令を受け取り、命令を発行し、操作を制御し、クリーニング操作を有効にし、エンドポイント測定を有効にするなどのことをする、様々な集積回路、ロジック、メモリ、および/または、ソフトウェアを有する電子機器として定義されてよい。集積回路は、プログラム命令を格納するファームウェアの形態のチップ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)として定義されるチップ、および/または1つまたは複数のマイクロプロセッサ、または、プログラム命令(たとえば、ソフトウェア)を実行するマイクロコントローラを含んでよい。プログラム命令は、半導体ウェーハ上または半導体ウェーハのため、または、システムへの特定の処理を実行するための操作パラメータを定義する様々な個別設定(またはプログラムファイル)の形態でコントローラに通信される命令であってよい。いくつかの実施形態では、操作パラメータは、1つまたは複数の層、材料、金属、酸化物、珪素、二酸化珪素、表面、回路、および/または、ウェーハのダイの製造中に、1つまたは複数の処理ステップを達成するために処理エンジニアによって定義されるレシピの一部であってよい。
コントローラは、いくつかの実装形態では、システムと統合された、システムに結合された、さもなければシステムにネットワーク化された、またはそれらの組み合わせであるコンピュータの一部であってよいか、または、このコンピュータに結合されてよい。たとえば、コントローラは、「クラウド」に、または、ファブホストコンピュータシステムの全部または一部にあってもよく、これは、ウェーハ処理の遠隔アクセスを可能にし得る。コンピュータは、現在の処理のパラメータを変更するため、現在の処理に後続する処理ステップを設定するため、または新たな処理を開始するために、システムへの遠隔アクセスが、製造操作の現在の進行状況を監視し、過去の製造操作の履歴を調べ、複数の製造操作から傾向または性能指標を調べることを可能にする。いくつかの例では、遠隔コンピュータ(たとえば、サーバ)は、ローカルネットワークまたはインターネットを含んでよいネットワーク経由でシステムに処理レシピを提供することができる。遠隔コンピュータは、遠隔コンピュータからシステムに通信されるパラメータおよび/または設定の入力またはプログラミングを可能にするユーザインターフェースを含んでよい。いくつかの例では、コントローラは、データの形態で命令を受信し、この命令は、1つまたは複数の操作中に実行されるべき処理ステップのおのおののパラメータを指定する。パラメータは、実行されるべき処理のタイプと、コントローラが、インターフェースまたは制御するように構成されているツールのタイプに固有であってよいことを理解されたい。したがって、上記のように、コントローラは、ともにネットワーク化され、本明細書で説明されるプロセスおよび制御などの共通の目的に向かって動作する1つまたは複数のディスクリートなコントローラを備えることなどにより分散されてよい。そのような目的のための分散コントローラの例は、チャンバにおける処理を制御するために組み合わされる(プラットフォームレベルにおいて、または遠隔コンピュータの一部として)遠隔配置された1つまたは複数の集積回路と通信するチャンバ上の1つまたは複数の集積回路である。
限定されないが、例示的なシステムは、プラズマエッチングチャンバまたはモジュール、堆積チャンバまたはモジュール、スピンリンスチャンバまたはモジュール、金属メッキチャンバまたはモジュール、クリーンチャンバまたはモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはモジュール、物理蒸着(PVD)チャンバまたはモジュール、化学蒸着(CVD)チャンバまたはモジュール、原子層蒸着(ALD)チャンバまたはモジュール、原子層エッチング(ALE)チャンバまたはモジュール、イオン注入チャンバまたはモジュール、トラックチャンバまたはモジュール、および、半導体ウェーハの製造および/または製造に関連付けられてよい、または、使用されてよい、他の任意の半導体処理システムを含んでよい。
上記のように、ツールによって実行されるべき1つまたは複数の処理ステップに応じて、コントローラは、他のツール回路またはモジュール、他のツール構成要素、クラスタツール、他のツールインターフェース、隣接ツール、近隣ツール、工場全体に配置されたツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、または、半導体製造工場内のツールの場所および/またはロードポートとの間でウェーハのコンテナを持ち込む材料搬送において使用されるツールのうちの1つまたは複数と通信してよい。