(57)【要約】      （修正有）【課題】ホットエッジリングの寿命を延ばして、次の洗浄又は交換までの平均時間を増大させ、所有コストを削減するホットエッジリングを提供する。【解決手段】長寿命のホットエッジリングは、傾斜上面を備える環状体を有する。ホットエッジリングは、プラズマを用いて基板の処理を行なうプラズマ処理チャンバ内に保持される半導体基板の外側周縁部の下に位置する段部を備える。段部は、基板の外側周縁部を取り囲む垂直面を備え、傾斜上面は、垂直面の上側周縁から上側かつ外側に伸長する。【選択図】図４
0003168600.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを発生させて半導体基板を処理するプラズマ処理チャンバにおいて、前記半導体基板を取り囲むように構成されるホットエッジリングであって、
前記プラズマ処理チャンバが、外側に伸長する環状支持面と円形基板支持面との間に伸長する垂直側壁を備える基板支持部であって、前記基板支持面上に前記半導体基板が保持され、前記半導体基板の張り出し端部が前記垂直側壁を越えて外側に伸長するように構成される基板支持部と、前記環状支持面上に保持される高周波（ＲＦ）連結リングと、前記ＲＦ連結リング上に保持される前記ホットエッジリングと、を備え、
環状体の前記ホットエッジリングが、
前記ＲＦ連結リング上に保持されるように構成される下面と、
前記下面の内周から上側に伸長する内側面であって、前記垂直側壁を取り囲むように構成される内側面と、
前記内側面の上側周縁から外側に、かつ、傾斜上面の内周から下側に伸長する第１の段部であって、前記半導体基板の前記張り出し端部の下に位置するように構成される第１の段部と、
前記第１の段部の上側周縁から外側及び上側に伸長する円錐台面を有する前記傾斜上面と、
前記傾斜上面の外周から下側に伸長する外側面と、
前記外側面の下側周縁から内側に、かつ、前記下面の外周から上側に伸長する第２の段部と
を備えるホットエッジリング。
【請求項２】
請求項１に記載のホットエッジリングであって、
前記内側面の直径が約１１．７インチであり、
前記傾斜上面の幅が約０．７５インチであり、
前記第１の段部が、約１１．９インチの外径を持つ水平面であって、前記ホットエッジリングの中心軸とほぼ垂直に、前記内側面の上部周縁から外側に伸長する水平面を有し、
前記第１の段部が、約０．０７５インチの高さの垂直面であって、前記ホットエッジリングの前記中心軸とほぼ平行に、前記水平面の外周から前記傾斜上面の内周まで上側に伸長する垂直面を有し、
前記傾斜上面の前記円錐台面の開口角度が約１７５度ないし１７９度である
ホットエッジリング。
【請求項３】
請求項１に記載のホットエッジリングであって、
前記外側面の直径が約１３．４インチであり、
前記第２の段部が、約０．１１インチの高さの垂直面であって、前記ホットエッジリングの前記中心軸とほぼ平行に、前記下面の外周から上側に伸長する垂直面を有し、
前記第２の段部が、約１３．３インチの内径を持つ水平面であって、前記ホットエッジリングの前記中心軸とほぼ垂直に、前記垂直面の上側周縁から前記外側面の下側周縁まで外側に伸長する水平面を備える
ホットエッジリング。
【請求項４】
請求項１に記載のホットエッジリングであって、
前記傾斜上面の前記円錐台面の開口角度が１７７度であるホットエッジリング。
【請求項５】
請求項１に記載のホットエッジリングであって、
約５ないし１００ｍΩ・ｃｍの範囲の抵抗率を有する低抵抗のホウ素ドープ単結晶シリコンから基本的に形成されるホットエッジリング。
【請求項６】
請求項１に記載のホットエッジリングであって、
炭化ケイ素から基本的に形成されるホットエッジリング。
【請求項７】
請求項１に記載のホットエッジリングであって、
５０００Ω−ｃｍ以下の抵抗率を有するＣＶＤによるＳｉＣから形成されるホットエッジリング。
【請求項８】
請求項１に記載のホットエッジリングであって、
さらに、前記ホットエッジリングの内周に沿った一つの位置に形成される平坦周縁部と、前記ホットエッジリングの前記傾斜上面と前記下面との間に伸長する一つの孔と、を備えるホットエッジリング。
【請求項９】
請求項８に記載のホットエッジリングであって、
前記孔の直径は約０．３インチであり、前記ホットエッジリングの前記中心から約６．４インチ離れた位置に前記孔の中心がくるように形成され、
前記平坦周縁部が、前記ホットエッジリングの前記孔とは反対側に、かつ、前記ホットエッジリングの前記中心から約５．８インチ離れた位置に形成され、前記平坦周縁部が、前記ホットエッジリングの中心軸と平行な軸平面内に配置され、前記軸平面は、前記ホットエッジリングの前記中心を通る放射状の直線に垂直である、
ホットエッジリング。
【請求項１０】
プラズマ処理チャンバであって、
外側に伸長する環状支持面と円形基板支持面との間に伸長する垂直側壁を備える基板支持部であって、前記基板支持面上に半導体基板が保持され、前記半導体基板の張り出し端部が前記垂直側壁を越えて外側に伸長するように構成される基板支持部と、
前記環状支持面上に保持されるＲＦ連結リングと、
前記ＲＦ連結リング上に保持される請求項１に記載のホットエッジリングと
を備えるプラズマ処理チャンバ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプラズマ処理チャンバであって、
前記基板支持部が、さらに、前記基板支持面上に前記半導体基板を固定するように動作する静電チャックを備えるプラズマ処理チャンバ。
【請求項１２】
半導体基板を処理する方法であって、
請求項１０に記載のプラズマ処理チャンバ内に半導体基板を移送し、前記基板支持部上に前記基板を保持する工程と、
前記プラズマ処理チャンバ内に処理ガスを導入する工程と、
前記処理ガスを活性化してプラズマ状態にする工程と、
前記プラズマを用いて前記半導体基板を処理する工程と
を備える方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、
前記処理する工程が、前記基板上に導電性材料又は誘電材料を堆積させる工程を備える方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の方法であって、
前記処理する工程が、前記基板上の層をプラズマエッチングする工程を備え、前記層が金属、誘電体、又はフォトレジストである
方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、
前記プラズマエッチングする工程が、フルオロカーボン及び／又はヒドロフルオロカーボンのエッチングガスを用いて誘電材料に開口部をエッチング形成する工程を備える方法。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．第１１９条に従って、「傾斜上面を有するホットエッジリング（Ｈｏｔ  Ｅｄｇｅ  Ｒｉｎｇ  ｗｉｔｈ  Ｓｌｏｐｅｄ  Ｕｐｐｅｒ  Ｓｕｒｆａｃｅ）」の名称で２００９年１１月２日に出願された米国仮出願番号第６１／２５７，２５０号に基づく優先権を主張するものである。前記出願の内容は、参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ処理装置は、エッチング、物理的気相成長法（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、レジスト除去等の手法により半導体基板を処理するために用いられる。プラズマ処理に用いられるプラズマ処理装置の中には、上部電極と下部電極とを含む反応チャンバを備えるものがある。高周波（ＲＦ）出力を電極間に印加することにより、処理ガスを励起させてプラズマを形成し、反応チャンバ内の半導体基板を処理する。
【０００３】
プラズマ処理チャンバの設計者にとって課題となるのは、プラズマのエッチング条件が、プラズマに接触する処理チャンバの表面にかなりの程度のイオン衝撃を引き起こすことである。このようなイオン衝撃がプラズマ化学物質及び／又はエッチング副生成物と組み合わさると、処理チャンバのプラズマ接触面にかなりの浸食（エロージョン）、腐食（コロージョン）及びエロージョン・コロージョンが生じる。別の課題として、半導体基板（たとえば、シリコン基板）全体のエッチング速度を均一に制御すること、特に、基板中央部のエッチング速度と基板周縁部のエッチング速度を等しくすること、が挙げられる。このような不均一性の問題を軽減するために、ホットエッジリング及び下部ＲＦ連結リングを基板周囲に取り付けることが行なわれてきた。ホットエッジリングは消耗部品であり、定期的な洗浄又は交換を必要とする。ホットエッジリングの寿命を延ばして、次の洗浄又は交換までの平均時間を増大させ、所有コストを削減することが望ましい。以下、長ＲＦ寿命のホットエッジリングについて説明する。
【考案の概要】
【０００４】
ホットエッジリングは、プラズマが発生するプラズマ処理チャンバ内に保持される半導体基板を取り囲むように構成される。ホットエッジリングは、内側垂直面と傾斜上面とを備える環状体を有する。環状体は、基板支持部の環状支持面上に保持されるように構成される。内側垂直面は、基板支持部を取り囲むように形成され、傾斜上面は、半導体基板の周縁部から上側かつ外側に伸長するように形成される。
【０００５】
好適な実施形態において、内側面の直径が約１１．７インチであり、傾斜上面の幅が約０．７５インチである。第１の段部は、約１１．９インチの外径を持つ水平面であって、ホットエッジリングの中心軸とほぼ垂直に、内側面の上部周縁から外側に伸長する水平面を有する。第１の段部は、さらに、約０．０７５インチの高さの垂直面であって、ホットエッジリングの中心軸とほぼ平行に、水平面の外周から傾斜上面の内周まで上側に伸長する垂直面を有する。傾斜上面の円錐台面の開口角度は、約１７５度ないし１７９度である。
【０００６】
好適な実施形態において、外側面の直径が約１３．４インチである。第２の段部は、約０．１１インチの高さの垂直面であって、ホットエッジリングの中心軸とほぼ平行に、下面の外周から上側に伸長する垂直面を有する。第２の段部は、さらに、約１３．３インチの内径を持つ水平面であって、ホットエッジリングの中心軸とほぼ垂直に、垂直面の上側周縁から外側面の下側周縁まで外側に伸長する水平面を備える。
【０００７】
ホットエッジリングを、約５ないし１００ｍΩ・ｃｍの範囲の抵抗率を有する低抵抗のホウ素ドープ単結晶シリコンから形成してもよいし、５０００Ω−ｃｍ以下の抵抗率を有するＣＶＤによるＳｉＣから形成してもよい。
【０００８】
別の実施形態において、ホットエッジリングは、さらに、ホットエッジリングの内周に沿った一つの位置に形成される平坦周縁部と、ホットエッジリングの傾斜上面と下面との間に伸長する一つの孔と、を備える。この実施形態において、孔の直径は約０．３インチであり、ホットエッジリングの中心から約６．４インチ離れた位置に孔の中心がくるように形成される。平坦周縁部は、ホットエッジリングの孔とは反対側に、かつ、ホットエッジリングの中心から約５．８インチ離れた位置に形成される。平坦周縁部は、ホットエッジリングの中心軸と平行な軸平面内に配置される。軸平面は、ホットエッジリングの中心を通る放射状の直線に垂直である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】プラズマ処理装置のシャワーヘッド電極アセンブリ及び基板支持部の実施例の一部を示す説明図。
【００１０】
【図２】図１の領域Ａの拡大図。
【００１１】
【図３Ａ】図２のホットエッジリングの上面図。
【００１２】
【図３Ｂ】図２のホットエッジリングの斜視図。
【００１３】
【図３Ｃ】図２のホットエッジリングの断面図。
【００１４】
【図４】図３Ｃの範囲Ａの拡大図。
【００１５】
【図５Ａ】変形例の構成を有するホットエッジリングの上面図。
【００１６】
【図５Ｂ】図５Ａに示すエッジリングの断面図。
【考案を実施するための形態】
【００１７】
集積回路デバイスの物理的な大きさと動作電圧の両方が削減され続けるにつれて、粒子及び金属の不純物汚染によって、集積回路デバイスの製造収率が、より大きな影響を受けるようになる。したがって、物理的により小型化させた集積回路デバイスを製造する際には、粒子及び金属汚染のレベルを以前は許容可能と考えられていたレベルよりもさらに低下させる必要がある。
【００１８】
集積回路デバイスの製造には、プラズマ処理チャンバが用いられる。プラズマ処理チャンバは、半導体基板の所定の層をエッチングするように構成されるものでもよい。処理ガスを処理チャンバ内に導入すると共に、高周波（ＲＦ）出力を処理チャンバ内の一つ以上の電極に印加する。処理チャンバ内部の圧力を特定の処理工程用に制御する。所望のＲＦ出力を電極に印加すると、チャンバ内の処理ガスが活性化されて、プラズマが形成される。発生したプラズマにより、半導体基板の所定の層に所望のエッチングが施される。
【００１９】
プラズマ処理チャンバの設計者にとって課題となるのは、プラズマのエッチング条件が、プラズマに接触する処理チャンバの表面にかなりの程度のイオン衝撃を引き起こすことである。このようなイオン衝撃がプラズマ化学物質及び／又はエッチング副生成物と組み合わさると、処理チャンバのプラズマ接触面にかなりの浸食（エロージョン）、腐食（コロージョン）及びエロージョン・コロージョンが生じる。この結果、浸食（エロージョン）、腐食（コロージョン）及び／又はエロージョン・コロージョンを含む物理的な攻撃及び／又は化学的な攻撃により、表面物質が剥がれ落ちる。このような攻撃により、部品寿命の短縮、部品コストの増大、粒子汚染、基板上の遷移金属汚染及び処理ドリフト（ずれ）等の問題が生じる。比較的寿命の短い部品は、通常、消耗品と称される。消耗部品の寿命が短いと所有コストが増大する。
【００２０】
別の課題として、半導体基板（たとえば、シリコン基板）全体のエッチング速度を均一に制御すること、特に、基板中央部のエッチング速度と基板周縁部のエッチング速度を等しくすること、が挙げられる。したがって、処理ガス組成、処理ガス圧力、基板温度、ＲＦ出力及びプラズマ密度等のパラメータが基板全体にわたって均一になるように、基板境界条件を設計することが望ましい。
【００２１】
プラズマ処理チャンバは、たとえば、ＲＦ出力を静電クランプ電極の下部に位置する電極に印加するように設計される。ＲＦ出力を受ける電極及び静電クランプ電極は、いずれも、プラズマ処理を受ける半導体基板を支持する基板支持部に内蔵される。しかし、基板の外周縁が下部電極から張り出している場合がある、及び／又は、ＲＦ出力を受ける電極から静電クランプ電極と基板とを介したプラズマまでのＲＦインピーダンス経路がＲＦ出力を受ける電極の外側部分からプラズマまでのＲＦインピーダンス経路と異なる場合がある、ことから、基板の周縁部におけるプラズマ密度が不均一になり、基板の処理が不均一になる可能性がある。
【００２２】
このような不均一性の問題を軽減するために、ホットエッジリング及び下部ＲＦ連結リングを基板周囲に取り付けることが行なわれてきた。プラズマ処理を受ける基板の中央部と周縁部で同じようなＲＦインピーダンス経路を規定することにより、プラズマの均一性を改善することができる。ＲＦ連結リングの材料及び／又は寸法を選択することにより、ＲＦインピーダンス経路を操作することができる。
【００２３】
ホットエッジリングは、プラズマによる攻撃からＲＦ連結リングを守る。ホットエッジリングは消耗部品であり、定期的な洗浄又は交換を必要とする。ホットエッジリングの寿命を延ばして、次の洗浄又は交換までの平均時間を増大させ、所有コストを削減することが望ましい。以下、長ＲＦ寿命のホットエッジリングについて説明する。
【００２４】
図１に、シリコン基板等の半導体基板を処理するためのプラズマ処理チャンバ用のシャワーヘッド電極アセンブリ１１０の実施例を例示する。シャワーヘッド電極アセンブリ１１０は、上部電極１１２と、上部電極１１２に固定されるバッキング部材１１４と、温度制御板１１６と、を備えるシャワーヘッド電極を有する。この構成の詳細に関しては、参照することにより本考案に組み込まれる、同一出願人による米国特許公報第２００８−０３０８２２８号、第２００８−００９０４１７号及び第２００５−０７３３１６０号に記載されている。下部電極と静電クランプ電極（たとえば、静電チャック）とを備える基板支持部１１８（図１にはその一部のみを図示）は、プラズマ処理チャンバ内で、上部電極１１２の下に配置される。プラズマ処理を受ける基板１２０は、基板支持部１１８（たとえば、静電チャック）の基板支持面１２２上に静電的に固定される。
【００２５】
図示される実施例において、シャワーヘッド電極の上部電極１１２は、内側電極部材１２４を備え、さらに、任意で、高純度単結晶シリコン、多結晶シリコン、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の適当な任意の材料又はその組み合わせからなる外側電極部材１２６を備える。内側電極部材１２４は、円筒形板（たとえば、シリコン製板）であることが望ましい。内側電極部材１２４の直径は、処理される基板の直径より小さくても、等しくても、大きくてもよく、たとえば、シリコン製板の場合には、最大で１２インチ（３００ｍｍ）以上の直径でもよい。シャワーヘッド電極１１０は、直径３００ｍｍ以上の半導体基板等、大きな基板を処理するのに十分な大きさであることが望ましい。直径３００ｍｍの基板を処理する場合には、上部電極１１２の直径が少なくとも３００ｍｍであることが望ましい。ただし、シャワーヘッド電極アセンブリを、他の大きさの基板や非円形形状の基板の処理に適した大きさにしてもよい。
【００２６】
図示される実施例において、内側電極部材１２４は、基板よりも幅広である。直径３００ｍｍの基板を処理する場合には、上部電極１１２の直径を約１５インチから約１７インチに拡大するように、外側電極部材１２６が設けられる。外側電極部材１２６は、連続部材（たとえば、連続多結晶シリコンリング）でもセグメント部材（たとえば、シリコン製セグメント等、２個から６個の分かれたセグメントをリング形状に配置したもの）でもよい。マルチセグメント型外側電極部材１２６を備える上部電極１１２の実施例において、複数のセグメントの周縁部が互いに重なり合って、下部の接着剤がプラズマに接触しないように保護する構成が望ましい。この構成の詳細に関しては、参照することにより本考案に組み込まれる、同一出願人による米国特許公報第２００７−０１８７０３８号に記載されている。
【００２７】
内側電極部材１２４は、バッキング部材１１４に形成される複数のガス通路１３０に伸長し、これと対応する複数のガス通路１２８を備え、上部電極１１２と基板支持部１１８の間の空間に処理ガスを注入可能に構成することが望ましい。バッキング部材１１４は、複数のプレナム領域１３２を有し、内側電極部材１２４及びバッキング部材１１４のガス通路１２８及び１３０に処理ガスを分配する。
【００２８】
シリコンは、内側電極部材１２４及び外側電極部材１２６のプラズマ接触面に好適に用いられる材料である。高純度単結晶シリコンは、プラズマ処理時の基板汚染を最小限に抑えることができ、プラズマ処理中に滑らかに摩耗するため、粒子の生成が最小限に抑えられる。上部電極１１２のプラズマ接触面に用いられる別の物質としては、多結晶シリコンやＳｉＣ、ＡＩＮ等が挙げられる。図示される実施例において、バッキング部材１１４は、内側電極部材１２４に取り付けられるバッキング板１３４と、外側電極部材１２６に取り付けられ、バッキング板１３４の周囲に伸長するバッキング・リング１３６と、を備える。実施例において、内側電極部材１２４はバッキング板１３４と共に伸長し、外側電極部材１２６は周囲のバッキング・リング１３６と共に伸長する。ただし、バッキング板１３４が内側電極部材１２４よりも外側に伸長して、一枚のバッキング板で内側電極部材１２４と外側電極部材１２６の両方を支持するような構成でもよい。内側電極部材１２４と外側電極部材１２６は、接着剤及び／又は機械的締結部品を用いて、バッキング部材１１４に取り付けられることが望ましい。
【００２９】
プラズマ処理チャンバ内で半導体基板を処理するために用いられる処理ガスに対して化学的な適合性があり、かつ、導電性及び熱伝導性を持つ材料から、バッキング板１３４及びバッキング・リング１３６を形成することが望ましい。バッキング部材１１４を形成するために利用可能な好適な材料の例としては、アルミニウム、アルミニウム合金、グラファイト及びＳｉＣが挙げられる。
【００３０】
熱応力を与え、上部電極１１２とバッキング板１３４及びバッキング・リング１３６との間で熱及び電気エネルギーを移動させる、適当な導電性及び熱伝導性エラストマー接着剤を用いて、上部電極１１２をバッキング板１３４及びバッキング・リング１３６に取り付けるようにしてもよい。電極アセンブリの表面を接着するためのエラストマーの使用に関しては、たとえば、参照することによりその全体が本考案に組み込まれる、同一出願人が所有する米国特許第６，０７３，５７７号に記載されている。
【００３１】
容量結合プラズマ処理チャンバにおいて、接地電極に加えて、二次アースを用いるようにしてもよい。たとえば、基板支持部１１８が、一つ以上の周波数でＲＦエネルギーが供給される下部電極を備え、接地された上部電極であるシャワーヘッド電極１１２を介して、処理ガスをチャンバ内部に供給する構成でもよい。基板支持部１１８における下部電極の外側に位置する二次アースが、処理される基板１２０を含む平面に伸長し、ホットエッジリング１３８により基板１２０から分離された電気的接地部分を含む構成でもよい。ホットエッジリング１３８は、プラズマ生成の際に加熱される導電性材料又は半導体材料から形成されるものでもよい。
【００３２】
基板１２０におけるエッチング速度を均一に制御し、基板の中央部におけるエッチング速度を基板の周縁部におけるエッチング速度と一致させるために、基板周縁部の化学物質への暴露、処理圧力及びＲＦ電界強度が基板全体にわたって連続するように、基板境界条件を設計することが望ましい。基板汚染を最小限に抑えるために、ホットエッジリング１３８は、基板自体に対して適合性のある材料から製造される。ホットエッジリング１３８の材料は、基本的に、約５ないし１００ｍΩ・ｃｍの範囲の抵抗率を有する低抵抗のホウ素ドープ単結晶シリコンである。
【００３３】
図２に、基板支持部２１８上に取り付けられるホットエッジリング２３８の近傍を示す。基板支持部２１８は、外側垂直側壁２１８Ａと、環状支持面２１８Ｂと、基板支持面２２２とを備える。外側垂直側壁２１８Ａは、環状支持面２１８Ｂから上側に伸長する。基板支持面２２２は、円形で、外側垂直側壁２１８Ａから内側に伸長する。基板１２０を基板支持面２２２上に載置すると、基板１２０が基板支持面２２２から張り出して、基板１２０の周縁部が外側垂直側壁２１８Ａを越えてホットエッジリング２３８上に伸長する。ホットエッジリング２３８は、環状支持面２１８Ｂ上に載置されるＲＦ連結リング２４０上に保持される。
【００３４】
図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ及び図４に、ホットエッジリング２３８の実施例の詳細を示す。ホットエッジリング２３８は、内側面２３８Ｃと、外側面２３８Ｄと、上面２３８Ａと、下面２３８Ｂと、上面２３８Ａと内側面２３８との間の段部２３８Ｅと、下面２３８Ｂと外側面２３８Ｄとの間の段部２３８Ｆと、を備える環状体である。下面２３８Ｂは、ホットエッジリング２３８の中心軸とほぼ垂直な環状面である。内側面２３８Ｃは、ホットエッジリング２３８の中心軸とほぼ平行で、下面２３８Ｂの内周から上側に約０．１２インチ伸長し（本明細書において、「約」という用語は±１０％の誤差を内包することを意味する）、その直径は約１１．７インチである。段部２３８Ｅは、水平面２３８Ｅａと垂直面２３８Ｅｂとを備える。水平面２３８Ｅａは、ホットエッジリング２３８の中心軸とほぼ垂直で、内側面２３８Ｃの上側周縁から約０．１インチ外側に伸長し、その外径は約１１．９インチである。垂直面２３８Ｅｂは、ホットエッジリング２３８の中心軸とほぼ平行で、水平面２３８Ｅａの外周から約０．０７５インチ上側に伸長する。段部２３８Ｆは、水平面２３８Ｆａと垂直面２３８Ｆｂとを備える。垂直面２３８Ｆｂは、ホットエッジリング２３８の中心軸とほぼ平行で、下面２３８Ｂの外周から上側に約０．１１インチ伸長し、その直径は約１３．３インチである。水平面２３８Ｆａは、ホットエッジリング２３８の中心軸とほぼ垂直で、垂直面２３８Ｆｂの上側周縁から外側に伸長し、その外径は約１３．４インチである。外側面２３８Ｄは、ホットエッジリング２３８の中心軸とほぼ平行で、水平面２３８Ｆａの外周から上側に約０．１０インチ伸長する。上面２３８Ａは、垂直面２３８Ｅｂの上側周縁から外側面２３８Ｄの上側周縁に約０．７５インチ伸長する円錐台面である。上面２３８Ａの円錐台面の開口角度は、約１７７度である。ホットエッジリング２３８上の面２３８Ａ、２３８Ｄ、２３８Ｆａ、２３８Ｆｂ、２３８Ｂ、２３８Ｃ、２３８Ｅａ及び２３８Ｅｂ間の内側隅部及び外側隅部を、約０．００２ないし約０．０５インチの範囲の半径を持つ曲線状の角丸とすることが望ましい。
【００３５】
ホットエッジリング２３８の傾斜上面２３８Ａは、ホットエッジリング２３８の寿命が最適に伸びるように、プラズマ・シースを形成する。上面２３８Ａの円錐台面の最適な開口角度は、チャンバ内で実行されるプラズマ処理によって変動する。たとえば、種々の出力レベルで、様々な化学組成のエッチングガスを用いて半導体基板の様々な層をプラズマエッチングする際に、開口角度を約１７５度ないし１７９度の角度範囲に設定するものでもよい。
【００３６】
ホットエッジリング２３８を備えるプラズマ処理チャンバにおける半導体基板の処理時に、基板は、ホットエッジリング２３８に取り囲まれる基板支持部２１８上に保持される。プラズマ処理チャンバ内に処理ガスを導入して、プラズマ状態に活性化させ、基板を処理する。一実施例において、処理は、導電性材料又は誘電材料を堆積させる。別の実施例において、基板の処理は、金属、誘電体、又はフォトレジスト剥離のための高密度プラズマエッチングである。たとえば、基板の処理は、その場（ｉｎ  ｓｉｔｕ）プラズマ洗浄の前に、フルオロカーボン及び／又はヒドロフルオロカーボンエッチングガスを用いて、誘電材料に開口部をエッチング形成する。
【００３７】
別の実施例において、ホットエッジリングを、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、望ましくは、化学蒸着（ＣＶＤ）で形成された高純度ＳｉＣ（９９．９％より高い純度、望ましくは９９．９９９５％より高い純度）で形成するようにしてもよい。ＣＶＤで形成されたＳｉＣの抵抗率は、望ましくは、５０００Ω−ｃｍ未満である。たとえば、抵抗率が、８０ないし１００Ω−ｃｍの範囲等、１ないし５０００Ω−ｃｍの範囲や１ないし２０Ω−ｃｍの範囲、あるいは０．１Ω−ｃｍ未満でもよい。
【００３８】
図５Ａに示すように、エッジリング２３８と同じ寸法及び形状のホットエッジリング３００が、さらに、傾斜上面３０４と下面３０６との間に伸長する貫通孔３０２を備えるようにしてもよい。貫通孔３０２は、ホットエッジリング３００の中心から約６．４インチ離れた位置に孔の中心を持ち、約０．３インチの均一な直径を有するものでもよい。図５Ｂに、孔３０２の位置におけるホットエッジリング３００の断面を示す。孔３０２は、その上端部の半径が０．００５ないし０．０１５インチであり、その下端部が０．０１０インチの幅に４５度の角度で面取りされるものでもよい。ホットエッジリング３００が、さらに、その内周３１０に平坦周縁部３０８を備えるようにしてもよい。たとえば、内周３１０の直径が１１．６ないし１１．７インチであり、ホットエッジリング３００の中心から約５．８インチ離れた位置に平坦周縁部３０８を備えるものでもよい。孔３０２を平坦周縁部３０８の中心からわずかにオフセットした位置に形成してもよい。たとえば、孔３０２を平坦周縁部３０８の反対側に形成し、孔３０２の中心が平坦周縁部３０８の中心点から約２度オフセットした位置に形成してもよい。平坦周縁部３０８は、ホットエッジリング３００の中心軸と平行な軸平面内に設けられる。ここで、軸平面は、ホットエッジリング３００の中心を通る放射状の直線に垂直な平面である。孔３０２には、プラズマ処理を受けるウエハ上の電気的バイアスにフィードバックを与えるピックアップピンが挿入される。平坦周縁部３０８を用いて、平坦端部を有するウエハの直線合わせをして、ウエハの位置合わせ及び正確な幾何学的な位置決めを行なう。
【００３９】
以上、いくつかの実施例を参照して長寿命のホットエッジリングを詳述したが、当業者には自明のように、以下の特許請求の範囲に記載される本考案の要旨を逸脱しない範囲で、さまざまに変形および変更可能である。
【図１】
0003168600.tif 000003
【図２】
0003168600.tif 000004
【図３Ａ】
0003168600.tif 000005
【図３Ｂ】
0003168600.tif 000006
【図３Ｃ】
0003168600.tif 000007
【図４】
0003168600.tif 000008
【図５Ａ】
0003168600.tif 000009
【図５Ｂ】
0003168600.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成23年4月12日(2011.4.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを発生させて半導体基板を処理するプラズマ処理チャンバにおいて、前記半導体基板を取り囲むように構成されるホットエッジリングであって、
前記プラズマ処理チャンバが、外側に伸長する環状支持面と円形基板支持面との間に伸長する垂直側壁を備える基板支持部であって、前記基板支持面上に前記半導体基板が保持され、前記半導体基板の張り出し端部が前記垂直側壁を越えて外側に伸長するように構成される基板支持部と、前記環状支持面上に保持される高周波（ＲＦ）連結リングと、前記ＲＦ連結リング上に保持される前記ホットエッジリングと、を備え、
環状体の前記ホットエッジリングが、
前記ＲＦ連結リング上に保持されるように構成される下面と、
前記下面の内周から上側に伸長する内側面であって、前記垂直側壁を取り囲むように構成される内側面と、
前記内側面の上側周縁から外側に、かつ、傾斜上面の内周から下側に伸長する第１の段部であって、前記半導体基板の前記張り出し端部の下に位置するように構成される第１の段部と、
前記第１の段部の上側周縁から外側及び上側に伸長する円錐台面を有する前記傾斜上面と、
前記傾斜上面の外周から下側に伸長する外側面と、
前記外側面の下側周縁から内側に、かつ、前記下面の外周から上側に伸長する第２の段部と
を備えるホットエッジリング。
【請求項２】
請求項１に記載のホットエッジリングであって、
前記内側面の直径が約２９７．１８ミリ（１１．７インチ）であり、
前記傾斜上面の幅が約１９．０５ミリ（０．７５インチ）であり、
前記第１の段部が、約３０２．２６ミリ（１１．９インチ）の外径を持つ水平面であって、前記ホットエッジリングの中心軸とほぼ垂直に、前記内側面の上部周縁から外側に伸長する水平面を有し、
前記第１の段部が、約１．９０５ミリ（０．０７５インチ）の高さの垂直面であって、前記ホットエッジリングの前記中心軸とほぼ平行に、前記水平面の外周から前記傾斜上面の内周まで上側に伸長する垂直面を有し、
前記傾斜上面の前記円錐台面の開口角度が約１７５度ないし１７９度である
ホットエッジリング。
【請求項３】
請求項１に記載のホットエッジリングであって、
前記外側面の直径が約３４０．３６ミリ（１３．４インチ）であり、
前記第２の段部が、約２．７９４ミリ（０．１１インチ）の高さの垂直面であって、前記ホットエッジリングの前記中心軸とほぼ平行に、前記下面の外周から上側に伸長する垂直面を有し、
前記第２の段部が、約３３７．８２ミリ（１３．３インチ）の内径を持つ水平面であって、前記ホットエッジリングの前記中心軸とほぼ垂直に、前記垂直面の上側周縁から前記外側面の下側周縁まで外側に伸長する水平面を備える
ホットエッジリング。
【請求項４】
請求項１に記載のホットエッジリングであって、
前記傾斜上面の前記円錐台面の開口角度が１７７度であるホットエッジリング。
【請求項５】
請求項１に記載のホットエッジリングであって、
約５ないし１００ｍΩ・ｃｍの範囲の抵抗率を有する低抵抗のホウ素ドープ単結晶シリコンから基本的に形成されるホットエッジリング。
【請求項６】
請求項１に記載のホットエッジリングであって、
炭化ケイ素から基本的に形成されるホットエッジリング。
【請求項７】
請求項１に記載のホットエッジリングであって、
５０００Ω−ｃｍ以下の抵抗率を有するＣＶＤによるＳｉＣから形成されるホットエッジリング。
【請求項８】
請求項１に記載のホットエッジリングであって、
さらに、前記ホットエッジリングの内周に沿った一つの位置に形成される平坦周縁部と、前記ホットエッジリングの前記傾斜上面と前記下面との間に伸長する一つの孔と、を備えるホットエッジリング。
【請求項９】
請求項８に記載のホットエッジリングであって、
前記孔の直径は約７．６２ミリ（０．３インチ）であり、前記ホットエッジリングの前記中心から約１６２．５６ミリ（６．４インチ）離れた位置に前記孔の中心がくるように形成され、
前記平坦周縁部が、前記ホットエッジリングの前記孔とは反対側に、かつ、前記ホットエッジリングの前記中心から約１４７．３２ミリ（５．８インチ）離れた位置に形成され、前記平坦周縁部が、前記ホットエッジリングの中心軸と平行な軸平面内に配置され、前記軸平面は、前記ホットエッジリングの前記中心を通る放射状の直線に垂直である、
ホットエッジリング。
【請求項１０】
プラズマ処理チャンバであって、
外側に伸長する環状支持面と円形基板支持面との間に伸長する垂直側壁を備える基板支持部であって、前記基板支持面上に半導体基板が保持され、前記半導体基板の張り出し端部が前記垂直側壁を越えて外側に伸長するように構成される基板支持部と、
前記環状支持面上に保持されるＲＦ連結リングと、
前記ＲＦ連結リング上に保持される請求項１に記載のホットエッジリングと
を備えるプラズマ処理チャンバ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプラズマ処理チャンバであって、
前記基板支持部が、さらに、前記基板支持面上に前記半導体基板を固定するように動作する静電チャックを備えるプラズマ処理チャンバ。