(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理システム内の選択面に衝突するプラズマイオンの作用によって、該プラズマ処理システム内の前記選択面から放出される放出イオンによって形成される異物層の形成を、予め規定された所定の場所に制御する方法であって、
前記プラズマインオンの衝突により形成される前記放出イオンの運動エネルギを、前記選択面の表面電位とほぼ同程度まで低減させるのに要する前記選択面への前記放出イオンの衝突回数を特定し、
前記放出イオンを前記選択面上の前記所定の場所に閉じ込めて、前記所定の場所に形成される前記異物層へと凝縮するように、前記放出イオンに前記特定された回数の衝突をさせるよう前記選択面を配置し、
該配置によって、前記プラズマの衝突によって前記イオンが放出される点から前記所定の場所において前記放出されたイオンの前記凝縮が生じる点までの水平方向の距離を制御することにより、前記放出イオンの前記凝縮によって形成される異物層を前記プラズマ処理システム内の非所望の部位に形成させないようにする
方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、
前記放出イオンが、プラズマ領域における前記プラズマイオンの平均的な運動エネルギにほぼ等しい初期の運動エネルギを有することを更に備える方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法であって、
前記放出イオンの前記選択面との衝突に関する軌跡を特定し、
該軌跡に基づいて前記放出イオンの前記水平方向の移動距離を特定し、
該軌跡に基づく前記放出イオンの垂直方向の移動距離を、水平方向の移動距離と前記衝突回数との積が、前記放出イオンが最初に形成される前記選択面上での前記プラズマイオンの衝突場所から所定の距離以下となるように制御し、該所定の距離は、前記異物層の前記所定の場所からの隔たりに対応している
方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法であって、
前記プラズマ処理システムは基板を備え、
前記選択面は、
プラズマイオンによって直接晒された第１表面と、
前記第１表面の近傍、かつ前記基板より低い位置に配置された第２表面と
を含み、
該第２表面は、前記基板の下面との間にギャップを形成するよう隔てられ、該ギャップは、前記放出イオンの垂直方向の移動距離を制御する
方法。
【請求項５】
プラズマ処理システムで生じたプラズマイオンが選択面に衝突することにより該選択面から放出された放出イオンの運動エネルギを、前記選択面の予め設定された範囲内の表面電位以下に、弱める方法であって、
前記選択面への衝突により放出される放出イオンは、該選択面を離脱することができず、前記放出イオンの運動エネルギが前記選択面の表面電位より低い場合は、放出イオンは閉じこめられ、
該プラズマ処理システムは、
基板を備えたプラズマ処理チャンバーと、
プラズマ処理中に高周波（ＲＦ）電源にから電力の供給を受ける電極として作用する基板保持チャックと、
該基板保持チャックの少なくと一部が重なるように構成され、前記選択面に対応する上面を備えた焦点リングと、および
焦点リングの少なくとも一部を機械的に支持するよう構成されたフィラーリングとを有し、
該基板は、前記基板保持チャックの一部と重なっている焦点リングの一部と重なるように構成されており、
前記方法は、
前記プラズマ処理チェンバーにおいて、プラズマイオンを少なくとも含むプラズマを形成し、
該プラズマイオンの平均的な運動エネルギを特定し、
前記選択面上で前記プラズマイオンが衝突する位置であり、前記放出イオンが最初に形成される衝突位置を特定し、
前記選択面の表面電位よりも少ない運動エネルギまで減少するために、前記プラズマイオンの衝突によって生じる前記放出イオンに要求される前記選択面との衝突回数を決定し、
前記基板の下面と前記焦点リングの上面との間のギャップ間隔を、前記放出イオンが、前記衝突位置から前記予め設定された範囲に至るまでに該範囲内において前記要求される前記衝突面との前記衝突回数以上の衝突を行わせる間隔に調整して、前記選択面上に閉じ込められた前記放出イオンによる異物層を前記プラズマ処理システム内の非所望の部位に形成させないようにする
方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法であって、
前記ギャップ間隔の調整は、前記フィラーリングを使用して、前記焦点リングを前記基板の下面方向に移動させて行なう方法。
【請求項７】
プラズマ処理チェンバー用に構成されたフィラーリングであって、
前記プラズマ処理チャンバーは、
基板と、
プラズマ処理中に高周波（ＲＦ）電源にから電力の供給を受ける電極として作用する基板保持チャックと、
該基板保持チャックの少なくと一部が重なるように構成された焦点リングと
を備え、
前記基板は、前記基板保持チャックの一部と重なっている焦点リングの一部と重なり、
前記ギャップは、基板の下部から冷却ガスを除去でき、
該フィラーリングは、
前記焦点リングと接触し、前記焦点リングの少なくとも一部を機械的に支持する上面を有するフィラーリング本体と、
該フィラーリング本体と直接に接触し、基板の下面と焦点リングの上面とのギャップの間隔を設定するのに使用される隙間形成部材と、
を備え、
前記焦点リングにおいて生じるプラズマイオンの衝突により前記焦点リングから放出されるイオンと前記焦点リングの上面との間の衝突回数であって、前記放出されるイオンの運動エネルギが前記上面の表面電位と同程度まで低減される衝突回数を決定し、前記放出されるイオンが前記プラズマ処理システム内の非所望の部位に至るまでに前記衝突回数が実現されるように前記間隔を設定することで、前記焦点リングから放出されたイオンにより、前記プラズマ処理の間に前記ギャップ内に形成される異物層の形成場所を決定し、
前記隙間形成部材は、前記ギャップの間隔を、前記ギャップ間隔以下の焦点リングの上面の所定の場所に前記異物層が形成されるように設定して、前記放出されるイオンが前記プラズマ処理システム内の非所望の部位に到達せず、当該部位に前記異物層を形成させないようにする
フィラーリング。
【請求項８】
請求項７記載のフィラーリングであって、前記設定間隔が６ミル未満であるフィラーリング。
【請求項９】
請求項７記載のフィラーリングであって、前記隙間形成部材は、複数の設定ねじであるフィラーリング。
【請求項１０】
請求項９記載のフィラーリングであって、前記複数の設定ねじが、該フィラーリングの下部近傍に配置されるフィラーリング。
【請求項１１】
請求項７記載のフィラーリングであって、前記隙間形成部材は、少なくとも３つの設定ねじであり、前記フィラーリング本体の前記下部の回りに円周状に互いに約１２０度の間隔で配置されるフィラーリング。
【請求項１２】
前記第ひ１，第２の表面は、基板を保持するチャックを取り囲む焦点リングの上面を形成する請求項４記載の方法。
【請求項１３】
前記異物層の所定の場所は、前記基板、前記チャックの表面、前記チャックの上面と前記基板の下面とが形成する冷却材用ギャップ以外である請求項１２記載の方法
【請求項１４】
請求項５記載の方法であって、
前記異物層は、前記基板の表面、前記チャックの表面、および前記チャックの上面と前記基板の下面とが形成する冷却材用ギャップから離れた所定場所に形成される方法。
【請求項１５】
請求項１記載の方法であって、前記非所望の部位は、基板保持チャック、前記プラズマ処理システム内で処理される基板、あるいは基板と基板保持チャックとの間に形成された冷却材用ギャップのいずれか一つが含まれる方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
現在の発明は概してプラズマ処理手続きに関する。特に、処理に関連する異物をコントロールするための方法および装置が開示される。
【０００２】
【従来の技術】
この発明は半導体素子に関し、それらの製造装置に関する。特に、この発明は、プラズマ処理チェンバーの焦点リングに対し、二極性静電チャックの半導体基板を位置合わせするための装置および方法の改良に関する。
【０００３】
周知の通り、半導体製造物（集積回路やフラットパネルディスプレイなど）の製造においては、プラズマ処理が用いられる。一般的に、プラズマ処理には、プラズマ処理チェンバーにおける基板（例えば、ガラスパネルまたは半導体ウェハー）の処理が含まれる。プラズマ処理チェンバー内では、それぞれ基板の表面層をエッチングしたり、蒸着したりするために、適切なエッチャント（ｅｔｃｈａｎｔ）または付着源ガスのプラズマが照射される。
【０００４】
説明の容易のため、図１に、基板のプラズマ処理を実行するのに適したプラズマ処理システムに当たる誘導結合プラズマエッチング装置の概略を示す。図の簡素化のため、図１は他の図面同様、正しいスケールで描かれてはいない。この説明では、誘導結合プラズマエッチング装置について詳細に示すが、ここに開示される発明は、蒸着、洗浄および／またはエッチングに適応した処理システムを含み、様々な既知のプラズマ処理システムに適用できることに留意されるべきである。エッチングシステムについて、発明は、例えば、誘電結合プラズマエッチング、ドライエッチング、または反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、磁気強化型反応性イオンエッチング（ＭＥＲＩＥ）、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）エッチングなどに使用できる。上述の点は、プラズマへのエネルギが、静電容量をもつように結合された平行した電極プレート、ＥＣＲマイクロ波プラズマ源、および誘電結合ＲＦ源、例えばヘリコン波、ヘリカル共振器、コイル配置（平板型か非平板型かにかかわらず）などのいずれによって供給されるかに関わらず同様である点に留意を要する。多数の装置のうち、ＥＣＲおよび誘導結合プラズマエッチング装置は、すぐに商業的に入手可能である。ＴＣＰブランドの誘電結合プラズマシステムなどの誘電結合プラズマ系統は、フリーモント、カリフォルニアのラム・リサーチ社から入手可能である。
【０００５】
図１によれば、プラズマ処理システム１００はプラズマ処理チェンバー１０２を有している。チェンバー１０２の上方には、電極１０４が配置され、図１の例では、コイルによって実現されている。電極１０４は、従来のマッチングネットワーク１０８を介して高周波（ＲＦ）電源１０６によって電力の供給を受ける。図１の例では  ＲＦ電源１０６は、約１３．５６ＭＨｚの周波数の高周波電力の供給源であるが、他の適当な周波数を用いても良い。
【０００６】
プラズマ処理を進行させるため、エッチャント（ｅｔｃｈａｎｔ）または蒸着ガスはシャワーヘッド１１０を通って流れ、ＲＦ電源１０６、マッチングネットワーク１２０を有するＲＦ電源１１８によって供給されるＲＦ電力により励起される。プラズマ処理の間、製造ガスは排気ポート１２２を通って、チェンバー１０２の外に排出される。プラズマ処理が完成すると、基板１１４はプラズマ処理チェンバー１０２から取り去られて、例えば完成品としてのフラットパネルディスプレイまたは集積回路を形成するために、更に別の処理が施される。
【０００７】
図１では、焦点リング１２４は、フィラーリング１２５によって支持されるとともに位置合わせされる。図１の例では、焦点リング１２４の一部は基板１１４の下にあり、基板保持チャック１１６の一部と重なっている。プラズマ処理技術の当業者にとって周知の通り、焦点リング１２４は、特に基板１１４のエッジで処理の均一性を改善するために、ＲＦによって引き起こされたプラズマ領域１１２から基板１１４の表面にイオンをフォーカスする役割を果たす。（高周波電源１１８から）ＲＦ電力が基板保持チャック１１６に供給されているため、等電位の場が基板１１４と焦点リング１２４の上方に形成される。これらの電位線は静的ではなく、ＲＦ周期に伴って変動する。プラズマ内では場の時間平均はポジティブとなり、１１４および１１６の表面ではネガティブとなる。形状の影響により、電位線は基板１１４のエッジで均一にはならない。焦点リング１２４は、電力を供給された電極（例えば、ＲＦ−電力を供給されたチャック１１６）とプラズマとの間のコンデンサとして作用することによって、基板１１４を通ってプラズマにＲＦ結合の大部分を導くのに役立っている。
【０００８】
プラズマ処理の間、陽イオンは、基板１１４の表面に衝突するように、等電位線（図１において等電位線１３０として示される）を横切って加速し、（蒸着や異方性のエッチングなど）要求された処理効果を実現する。適切にコントロールされていれば、基板１１４へのイオン加速とインパクトは、一般には好ましいものであるが、焦点リング１２４へのそのようなイオン加速およびインパクトは、焦点リング１２４を過度に侵食する傾向がある。従来技術では、焦点リング浸食は一般に、不可避であると考えられていた。例えば、先行技術のシステム設計者は、侵食によって異なるタイプの微粒子状の異物がチェンバーに導入しないよう、一般に、プラズマ処理チェンバー１０２の壁および基板１１４の形成材料と同様な材料を焦点リング１２４に用いていた。従来の焦点リング１２４の形成に用いられるポピュラーな材料は、アルミニウム酸化物（Ａｌ２Ｏ３）である。
【０００９】
図１のプラズマ処理システムに装備された従来技術の焦点リングの一部の拡大詳細図である図２を参照する。当業者にとって周知の通り、アルミニウム酸化物は、比較的高い誘電率を持つ材料である。このため、焦点リング１２４の上面１３４とプラズマシースの間に、比較的高い電位差が存在する。この電位差は、焦点リング１２４の上面１３４に沿う複数の等電位線１３０の存在によって明らかである。イオンは等電位線を直角方向に横切って加速する特性があるため、上面１３４に沿って複数の等電位線が存在することにより、ＲＦ誘導されたプラズマ領域１１２からのイオンは、焦点リング１２４の上面１３４に、比較的高い運動エネルギで衝突する。
【００１０】
上面１３４へのイオン衝撃は、先に述べた異物の問題に加え、他の不適当な結果も招く。例えば、衝突イオンによって焦点リング１２４が侵食されると、侵食された焦点リングの材料は、Ａｌイオンという形で、例えば、周囲の種々の表面に付着する。特に、衝突プラズマイオン１５０は、焦点リング１２４の表面１３４に衝突し、通常、Ａｌ原子１５２として示されているＡｌ原子の形で異物を叩き出す。Ａｌ原子１５２は、基板１１４および焦点リング１２４と次々衝突し、衝突の度に初期の運動エネルギの一部を失っていく。異物イオンが、十分な回数の衝突を受け、運動エネルギが表面臨界エネルギを下回った時には、異物イオンは衝突した表面に付着し、異物層１５６を形成する。
【００１１】
従来技術では、焦点リングの表面１３４から基板１１４の下面までのギャップ「ｄ」は、一般に、０．００６インチ（６ｍｉｌ）を下回ることはなく、０．０１４インチ（１４ｍｉｌ）程度の高さである。かかる範囲では、運動エネルギが表面臨界エネルギを下回るまでに異物イオンがｘ方向に移動する距離「Ｌ」は、チャック１１６までの距離「Ｌ」と同等である。かかる場合には、異物レイヤー１５６は、基板１１４の下面および／または焦点リング１２４の冷却材ギャップ付近、またはチャック１１６自身に固着する。
【００１２】
異物レイヤー１５６が冷却材ギャップ付近にある時は、冷却材ギャップは、冷却ガスの流れを実質的に増大させ得る。チャックと基板の間におけるこの増加は、冷却ガスの効果を無くし、基板１１４のオーバーヒートを招く。
【００１３】
さらに、チャック１１６への異物の堆積は、チャック１１４だけでなく焦点リング１２４を洗浄するために必要なメンテナンスの回数増を招く。必要なメンテナンスの増加は、プラズマリアクタ１００に要求されるプラズマ処理の能力を低減させる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
かかる点に鑑み、プラズマ処理チェンバーにおける基板処理時に、異物の付着を減らすための改良技術が要望されている。
【００１５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の種々の利点は、以下の詳細な説明および種々の図によって明らかとなる。
【００１６】
発明の第１の態様において、プラズマ処理システム内の異物層の形成を予め規定された位置に制御する方法を開示する。異物層は少なくともプラズマイオンの作用量と関連する表面電位を有する選択面から放出されたイオンによって成形される。その選択面は、プラズマ処理システムに含まれる。本発明の方法は、以下の操作により行われうる。第１に、プラズマイオンの平均的な運動エネルギが特定される。次に、選択面の表面電位が特定される。次に、放出イオンの運動エネルギを、選択面の表面電位とほぼ同程度まで低減させるのに要する選択面と放出イオン間の衝突回数が特定される。最後に、選択面の規定された場所から免れることができないように、放出イオンに、設定された回数の衝突をさせる。
【００１７】
本発明の別の態様において、予め設定された範囲内における表面の表面電位よりも、イオンの運動エネルギを弱める方法を開示する。イオンは、プラズマ処理システムで生じたプラズマイオンと表面との間の衝突によって、その表面から放出される。表面電位は、放出イオンが、少なくともその表面から離脱するために要求される運動エネルギである。放出イオンの運動エネルギがその表面の表面電位より低い場合は、放出イオンはその表面を離脱することができず、そこで結合される。予め設定された範囲は、プラズマ処理システム内で異物を避けるべき所定の部位から十分外しておく。プラズマ処理システムは、プラズマ処理チェンバーを有し、このプラズマ処理チェンバーは、基板、基板保持チャック、焦点リング、および焦点リングの少なくとも一部を機械的に支持するよう構成されたフィラーリングを有している。焦点リングは、基板保持チャックの少なくとも一部と重なるよう構成されており、プラズマ処理中に高周波（ＲＦ）電源により電力の供給を受け電極として作用する。基板は、基板保持チャックの一部と重なっている焦点リングの一部と重なるように構成されている。本発明の方法は、以下の操作により行われる。第一に、プラズマ処理チェンバーにおいて、平均的な運動エネルギを有するプラズマイオンを少なくとも含むプラズマが形成される。次に、選択面とプラズマイオンとの間の衝突が生じるであろう部位が特定される。次に、基板の下面と焦点リングの上面との間のギャップが形成される。そのギャップのギャップ間隔は、放出イオンが、予め設定された範囲内の選択面の表面電位と同等になるまでその平均的な運動エネルギを減らすのに十分な回数の衝突を行わせるのに足りる間隔とする。
【００１８】
更に本発明の別の態様では、プラズマ処理チェンバー用に構成されたフィラーリングを開示する。プラズマチェンバーは、基板、基板保持チャック、および焦点リングを有する。フィラーリングは、基板保持チャックの少なくとも一部を重なるよう構成された焦点リングの少なくとも一部を、機械的にサポートするよう構成されている。基板保持チャックは、プラズマ作用の間に高周波（ＲＦ）電源により電力の供給を受けて電極として作用する。基板保持チャックの一部と重なっている焦点リングの一部と重なるよう構成された基板は、ギャップを形成する。そのギャップは、少なくとも、プラズマ処理の間、基板の下部から冷却ガスを除去するのに有用である。発明のこの態様では、基板の下面はギャップの上部を形成し、焦点リングの上面はギャップの下部を形成する。フィラーリングは、焦点リングと接触し機械的に支持するための上面を有するフィラーリング本体を含む。フィラーリングは、隙間形成部材を、フィラーリング本体と直接に接触する状態で有している。その隙間形成部材は、基板の下面と焦点リングの上面との間隔を設定するのに使用される。その間隔の設定によって、プラズマ処理中に焦点リングがプラズマにより侵食された際にギャップ内に形成される異物層の形成位置を決めることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明は、添付図面によって例示されるが、これらに限定されるものではない。以下の図において、理解の容易のため、類似または同様な要素は、類似の参照数字で参照する。
【００２０】
本発明について、添付図面に示されたいくつかの好適な実施例に基づき、以下、詳細に説明する。以下の説明においては、本発明の完全な理解のため、細部が多数特定されている。しかし、当業者にとって明らかな通り、本発明は、これらの特定された細部のうち、いくつかまたはすべてを用いることなく実施可能である。また、本発明をいたずらに不明瞭にしないため、周知の処理ステップについては、詳細には説明しない。
【００２１】
発明の第１実施例では、プラズマ処理システム内の異物層の形成を予め規定された位置に制御する方法を開示する。異物層は少なくとも選択面から放出され、その表面へのプラズマイオンの作用量と関連する表面電位を有するイオンによって成形される。その選択面は、プラズマ処理システムに含まれる。本発明の方法は、以下の操作により行われうる。第１に、プラズマイオンの平均的な運動エネルギが決定される。次に、選択面の表面電位が決定される。次に、放出イオンの運動エネルギを、選択面の表面電位とほぼ同程度まで低減させるのに要する選択面と放出イオン間の衝突回数が決定される。最後に、選択面の規定された場所から免れることができないように、放出イオンに、設定された回数の衝突をさせる。
【００２２】
本発明の別の態様において、予め設定された範囲内の表面の表面電位よりも、イオンの運動エネルギを弱める方法を開示する。プラズマ処理システムで生成されたプラズマイオンが表面に衝突することでイオンは、その表面から放出される。表面電位は、放出イオンが、少なくともその表面から離脱するために要求される運動エネルギである。放出イオンの運動エネルギがその表面の表面電位より低い場合は、放出イオンはその表面を離脱することができず、そこで結合される。予め設定された範囲は、プラズマ処理システム内で異物を避けるべき所定の部位から十分外される。本発明の他の態様では、フィラーリングは、ギャップを形成するため、基板とその下にある焦点リングの表面との間隔を調整可能に構成される。ギャップは、冷却ガスが効果的に排出されるとともに、焦点リングへのプラズマイオンの衝撃により生成された異物が大幅に減らされるメカニズムを提供する。基板とそれに対応して下側にある焦点リングの表面との間隔を予め設定された範囲内で調整することによって、本発明のフィラーリングは、基板を支持するチャックの近傍で異物層の形成を大幅に減らすことができ、これに比例して、メンテナンスに要する時間を減らすことができ、プラズマ処理システムのスループットを増大させられる。さらに、基板自身に形成される異物層が大幅に低減する。
【００２３】
図３に、再び基板１１４とチャック１１６を示す。冷却材のガスが流れる冷却材ギャップが、チャック１１６の基板１１４に近い部分によって成形されている点に留意すべきである。焦点リング３０２は、図１および図２における焦点リング１２４と実質的に類似の形状で示されている。具体的なシステムにおいて、焦点リング３０２の具体的な形状は、チャック１１６、基板１１４および／またはその他の要素の配置に応じて変えてもよい。従って、図３における焦点リング３０２の正確な形状は、図示のためだけのものであり、いかなる点においてもこれらに限定されるものではない。
【００２４】
焦点リング３０２は、プラズマ処理中にプラズマ環境に直接さらされる第１表面３０４を有することが好ましい。焦点リング３０２は、基板１１４の下にあり、チャック１１６の一部にかぶさる第２表面３０６をさらに有する。この実施例において、基板１１４と第２表面３０６との間で形成されるギャップ３０８は、フィラーリング３１０により垂直方向の間隔が「ｄ」に調整されている。フィラーリング３１０は、種々の方法でギャップ３０８の垂直方向の間隔「ｄ」を調整可能であり、その一つとして、焦点リング３０２を垂直の方向に動かすことが好ましい。図３に例示されるように、垂直の方向とは、「ｙ」軸と実質的に平行ないかなる方向でもよいことに留意すべきである。同様に、水平方向という場合には、図３に示された「ｘ」軸と実質的に平行の方向である。
【００２５】
本発明の一実施例において、基板１１４の上面から見た場合、フィラーリング３１０は、焦点リング３０２の下にリング状に配置される。さらに、焦点リング３０２の第２表面３０６はチャック１１６と重なっている。基板１１４の上面から見た場合、このチャックと重なっている部分（すなわち、第２表面３０６）は実質的に基板１１４をリング状に取り囲んでいることが理解されるべきである。
【００２６】
本発明の一実施例によれば、フィラーリング３１０は焦点リング３０２を移動可能に支持する。従って、フィラーリング３１０は、焦点リング３０２を機械的に支持するとともに、ギャップ間隔「ｄ」を所定の範囲内で調整することもできる。本発明の一実施例では、フィラーリング３１０は、ギャップ３０８のギャップ距離「ｄ」は約０．５ミル〜６ミル未満の範囲で変動させることができる。
【００２７】
焦点リング３０２を用いると、一般にアルミニウム酸化物である焦点リング材料の比較的高い誘電率によって、等電位線１３０は、焦点リング３０２のチャック１１６と重なっている部分と実質的に並行に保たれる。その結果、プラズマシースからのイオン３１２は、焦点リング３０２の上面３０４に衝突するように、等電位線に垂直に加速される。プラズマイオン３１２の衝撃によって、一般的に、焦点リング３０２の表面３０４からイオン３１４が放出される。焦点リング３０２がアルミニウム酸化物で形成されている場合には、一般に、焦点リング３０２の表面３０４から放出されたイオン３１４は、Ａｌである。表面３０４から離脱するために、イオン３１４は、表面３０４の表面電位（μ）と呼ばれるエネルギに打ち勝つだけの十分な運動エネルギを有する必要がある。表面３０４から離脱することによって、イオン３１４の運動エネルギは、衝突プラズマイオン３１２によって与えられたエネルギから、表面電位μの値に応じて低減する。焦点リングの上面３０４への一定の衝撃によって侵食されると、イオンがチャック１１６に直接衝突するようになり、チャックの損傷を招く。
【００２８】
焦点リング３０２の表面から放出されると、イオン３１４は、衝突できる面であればどのような表面でも更に衝突する。そのような表面には、表面３０６だけでなく、基板１１４の焦点リング３０２に張り出している部分も含まれる。どのような衝突面に対する衝突であっても、衝突の度に、イオン３１４は、運動エネルギの一部を失う。かかる運動エネルギの損失は、イオン３１４は、少なくとも衝突する表面の表面電位μと等しい運動エネルギを失うという事実に基づくものである。これは、地気の表面から離脱するどのような物体でも、地表での離脱速度に等しい速度を少なくとも有している必要があるという事実と類似している。
【００２９】
従って、イオン３１４は、衝突の度に、少なくとも衝突する表面の表面電位分の運動エネルギが低減する。イオン３１４の運動エネルギが衝突面の表面電位μを下回るのに十分な衝突が生じると、イオン３１４はその表面を離脱することが不可能となる。この場合、閉じ込められたイオンは、表面にたまるか、または、それは表面のプラズマ残留物と結合される。いずれにおいても、異物層３１６は、イオン３１４が離脱できない表面において形成される。
【００３０】
詳述した通り、異物層３１６は種々の課題を招くため、異物層３１６が形成される位置をコントロール可能とすることが望ましい。本発明の一実施例によれば、イオン３１４の衝突による運動エネルギの低減に関し、既に述べた利点を有する。イオン３１４の形成点ｍ１から凝縮点ｍ２までの水平方向の距離Ｍをコントロールすることによって、異物層３１６を、クリティカルな部位を外れ、クリティカルではない位置に形成させることができる。そのようなクリティカルな部位としては、例えば、冷却材ギャップ、チャック１１６および／または基板１１４が含まれる。
【００３１】
異物層３１６の形成位置に対する要求を定める水平距離Ｍをコントロールする一つの方法は、イオン３１４に、表面３０６の表面電位μを下回るまで運動エネルギを低減させるのに十分な衝突を行わせるものである。こうして、イオン３１４は、距離Ｍで定められた要求位置にたまるかまたは異物層３１６を成形する。
【００３２】
本発明の一態様では、フィラーリング３１０により、ギャップ距離「ｄ」は、約６ミル（すなわち、０．００６インチ）未満の範囲に調整される。こうして、イオン３１４は、距離Ｍの範囲内で、第２表面３０６の表面電位を下回るまで、運動エネルギを失うのに十分な衝突が行われるため、第２表面３０６を離脱することができなくなる。
【００３３】
図４は、本発明の実施例における基板１１４、焦点リング３０２、およびフィラーリング３１０の平面図である。基板１１４、焦点リング３０２、およびフィラーリング３１０は、図３およびその説明で述べた通りである点に留意すべきである。
【００３４】
図４に示す通り、フィラーリング３１０は焦点リング３０２を円周状に支持する。基板１１４はチャック１１６（図示せず）によりサポートされる。１グループのサポート４０２がフィラーリング３１０を所定の位置で機械的に支持する。本発明の一態様において、サポート４０２は、円周状に約１２０度の間隔で配置され、設定ねじの形式をとっている。これらの設定ねじは、６ミル未満の必要な範囲で、ギャップ距離「ｄ」を維持するのに適当な長さとアスペクト比を有している。例えば、設定ねじは、図４Ａに例示するように２３．５度の傾斜軸を持っている１２５ミル（すなわち、０．１２５インチ）の長さを有するものとできる。
【００３５】
ここで、図４において示された焦点リング／フィラーリングアセンブリの「Ａ」断面を示す図５を参照する。断面「Ａ」には、フィラーリング３１０にぴったり結合されたサポート５０２が含まれる。サポート４０２によって、フィラーリング３１０は、所定の範囲でギャップ距離「ｄ」を維持することができる。上述の通り、本発明の一態様においては、サポート４０２によって、フィラーリング３１０は、約６ミル未満の範囲内のギャップ距離「ｄ」を維持することが可能である。このように、プラズマによって引き起こされた焦点リング材料の放出によって形成される異物層の形成位置が調整可能となる。
【００３６】
図６に、再び、基板１１４およびチャック１１６を示す。チャック１１６が基板１１４に近接して配置されることにより、冷却ガスが流れる冷却材ギャップが形成される点に留意されるべきである。セラミックの焦点リング６０２は、図１および図２の焦点リング１２４と実質的に同様な焦点リングである。具体的なシステムにおいて、セラミックの焦点リング６０２の具体的な形状は、チャック１１６、基板１１４および／またはその他の要素の配置に応じて変えてもよい。従って、図６におけるセラミックの焦点リング６０２の正確な形状は、図示のためだけのものであり、いかなる点においてもこれらに限定されるものではない。
【００３７】
シリコンホットエッジリング６０４は調整可能なＲＦカップリングリング６０６の上に重ねられている。本実施例において、調整可能なＲＦカップリングリング６０６は、アルミニウムで形成されており、隙間形成部材６０８を備えている。隙間形成部材６０８は、例えば、図４に示したような複数の設定ねじや、その他の適切に配置された部材を有するものとしてもよい。本実施例において、基板とシリコンホットエッジリング６０４との間で形成されたギャップ６１０は垂直の方向の間隔「ｄ」を有しており、これは調整可能なＲＦカップリングリング６０６により調整される。調整可能なＲＦカップリングリング６０６は、種々の方法でギャップ６１０の垂直方向の間隔「ｄ」を調整可能であり、その一つとして、シリコンホットエッジリング６０４を垂直の方向に動かすことが好ましい。図６に例示されるように、垂直の方向とは、「ｙ」軸と実質的に平行ないかなる方向でもよいことに留意すべきである。同様に、水平方向という場合には、図６に示された「ｘ」軸と実質的に平行の方向である。発明の一実施例によれば、調整可能なＲＦカップリングリング６０６はシリコンホットエッジリング６０４を移動可能に支持する。従って、調整可能なＲＦカップリングリング６０６は、シリコンホットエッジリング６０４を機械的に支持するとともに、所定の範囲内でギャップ間隔「ｄ」を調整可能とする。発明の一態様では、調整可能なＲＦカップリングリング６０６は、ギャップ間隔「ｄ」が約０．５ミル〜６ミル未満の範囲でギャップ６１０を形成することができる。
【００３８】
本発明が、いくつかの好適な実施例によって説明されたが、本発明の趣旨に含まれる範囲で、変更、置換、および均等物が存在する。例えば、プラズマエッチングリアクタに関連して説明したが、本発明のフィラーリングは、例えば、デポジションに使用されるリアクタなど、他のプラズマリアクタに使用可能である。本発明の方法および装置の実施には、多くの代替手段がある点にも留意されるべきである。従って、以下に示される特許請求の範囲は、本発明の真意および趣旨内に含まれるそのような変更、置換、および均等物を含むものと解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  説明の容易のため典型的なプラズマ基板処理システムを示す図である。
【図２】  図１のプラズマ処理システムに装備された従来の焦点リングの一部の詳細拡大図である。
【図３】  発明の一実施例として、本発明のフィラーリング、およびそれに連結され、焦点リングの表面と基板との間に所定のギャップを維持可能な焦点リングの一部を示す図である。
【図４】  本発明の一実施例としての基板、焦点リング、およびそれに連結されたフィラーリングの平面図である。
【図４Ａ】  本発明の一実施例として、フィラーリングが所定のギャップ間隔を維持する作用を奏するために使用されるサポートを示す図である。
【図５】  本発明の一実施例において、図４で示された構造の「Ａ」に沿った側面図である。
【図６】  本発明の他の実施例において、本発明のフィラーリング、およびそれに連結され、焦点リングの表面と基板の間に所定のギャップを維持可能な焦点リングの一部を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図５】
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【図６】
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