特表 2024-535240 プラズマ半導体プロセス用の多層フォーカスリング

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-09-30

(54)【発明の名称】プラズマ半導体プロセス用の多層フォーカスリング

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20240920BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101G

H05H1/46 M

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024516556

(86)(22)【出願日】2022-08-25

(85)【翻訳文提出日】2024-03-14

(86)【国際出願番号】 CN2022114863

(87)【国際公開番号】W WO2024040526

(87)【国際公開日】2024-02-29

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】510182294

【氏名又は名称】北京北方華創微電子装備有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＢＥＩＪＩＮＧ ＮＡＵＲＡ ＭＩＣＲＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ ＣＯ．， ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】ＮＯ．８ Ｗｅｎｃｈａｎｇ Ａｖｅｎｕｅ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｅｃｏｎｏｍｉｃ－Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ａｒｅａ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１７６， Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110001771

【氏名又は名称】弁理士法人虎ノ門知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】パァン ユイリン

(72)【発明者】

【氏名】ヅァォ ヂィンロォン

【テーマコード（参考）】

2G084

5F004

【Ｆターム（参考）】

2G084AA02

2G084AA05

2G084BB14

2G084BB27

2G084DD37

2G084DD38

2G084FF04

2G084FF06

2G084FF15

2G084FF38

5F004BA04

5F004BA11

5F004BA14

5F004BA20

5F004BB13

5F004BB18

5F004BB22

5F004BB23

5F004BB29

5F004BD04

5F004BD05

5F004CA03

(57)【要約】

本開示は、プラズマ半導体プロセス、ならびに関連する構成要素および装置に関する。一実施形態では、フォーカスリングは、第１および第２のリング層を含む。第２のリング層の上側表面は、第１のリング層の下側表面が上側表面に接触することによって第１のリング層を支持するように構成される。下側表面および上側表面は、円周に沿って周期的であり、かつ同じ周期長を有する。下側および上側表面のうちの少なくとも一方は、第１の突出部半径線（ＰＲＬ）、第２のＰＲＬ、および第１および第２のＰＲＬとの間に配置される凹部半径線（ＲＲＬ）を含む。周期長は、第１のＰＲＬから第２のＰＲＬまでの長さである。第１のＰＲＬからＲＲＬまでの下側表面および／または上側表面は、連続的であり、ＲＲＬから第２のＰＲＬまでの下側表面および／または上側表面は、連続的である。第２のリング層は、第１のリング層に対して相対的に回転移動可能である。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体プロセス用の構成要素であって、前記構成要素は、プラズマ半導体プロセス中に半導体基板を外側から取り囲むように構成されたフォーカスリングを含み、前記フォーカスリングは、
下側表面を有する第１のリング層と、
上側表面を有する第２のリング層と、を含み、前記上側表面は、前記下側表面が前記上側表面に接触することによって前記第１のリング層を支持するように構成され、
前記下側表面および前記上側表面は、円周に沿って周期的であり、
前記下側表面および前記上側表面は、前記フォーカスリングの中心からの同じ第１の半径距離において同じ周期長を有し、
前記下側表面および前記上側表面のうちの少なくとも一方は、第１の突出部半径線、第１の凹部半径線、および第２の突出部半径線を含み、前記第１の凹部半径線は、前記第１の突出部半径線と前記第２の突出部半径線との間で水平方向に配置され、
前記第１の半径距離における前記周期長は、前記第１の突出部半径線から前記第２の突出部半径線までの長さであり、
前記第１の突出部半径線から前記第１の凹部半径線までの前記下側表面および前記上側表面のうちの前記少なくとも一方は、連続的であり、
前記第１の凹部半径線から前記第２の突出部半径線の前記下側表面および前記上側表面のうちの前記少なくとも一方は、連続的であり、
前記第２のリング層は、前記上側表面が前記第１のリング層を支持している間、前記第１のリング層に対して相対的に水平方向に回転移動可能である、
構成要素。

【請求項2】

前記下側表面および前記上側表面のうちの前記少なくとも一方は、前記第１の突出部半径線、前記第１の凹部半径線、および前記第２の突出部半径線のそれぞれにおいて連続的である、請求項１に記載の構成要素。

【請求項3】

前記下側表面および前記上側表面のうちの前記少なくとも一方は、前記第１の突出部半径線、前記第１の凹部半径線、および前記第２の突出部半径線のそれぞれにおいて不連続である、請求項１に記載の構成要素。

【請求項4】

前記第１の突出部半径線から前記第２の突出部半径線までの前記第１の半径距離における前記周期長は、前記第１の凹部半径線を中心にして左右対称である、請求項１に記載の構成要素。

【請求項5】

前記下側表面および前記上側表面のうちの前記少なくとも一方は、正弦波表面であり、前記第１の突出部半径線、前記第１の凹部半径線、および前記第２の突出部半径線のそれぞれは、前記正弦波上にある、請求項１に記載の構成要素。

【請求項6】

前記下側表面および前記上側表面の他方は、第２の凹部半径線、第３の突出部半径線、および第３の凹部半径線を含み、前記第３の突出部半径線は、前記第２の凹部半径線と前記第３の凹部半径線との間で水平方向に配置され、
前記第１の半径距離における前記周期長は、前記第２の凹部半径線から前記第３の凹部半径線までの長さであり、
前記第２の凹部半径線から前記第３の突出部半径線までの前記下側表面および前記上側表面の前記他方は、連続的であり、
前記第３の突出部半径線から前記第３の凹部半径線までの前記下側表面および前記上側表面の前記他方は、連続的である、
請求項１に記載の構成要素。

【請求項7】

前記下側表面および前記上側表面の前記他方は、前記第２の凹部半径線、前記第３の突出部半径線、および前記第３の凹部半径線のそれぞれにおいて連続的である、請求項６に記載の構成要素。

【請求項8】

前記下側表面および前記上側表面の前記他方は、前記第２の凹部半径線、前記第３の突出部半径線、および前記第３の凹部半径線のそれぞれにおいて不連続である、請求項６に記載の構成要素。

【請求項9】

前記下側表面および前記上側表面のそれぞれは、正弦波表面であり、前記上側表面は、前記下側表面と相補関係にある、請求項１に記載の構成要素。

【請求項10】

前記第１のリング層は、非導電性材料である、請求項１に記載の構成要素。

【請求項11】

前記第２のリング層は、導電性電極を含む、請求項１に記載の構成要素。

【請求項12】

前記第２のリング層は、垂直方向に突出するフランジを含み、前記フランジは、前記第１のリング層を外側から制限するように構成される、請求項１に記載の構成要素。

【請求項13】

前記第１のリング層の内側垂直表面は、前記フォーカスリングの中心からの第２の半径距離にあり、
前記第２のリング層の内側垂直表面は、前記フォーカスリングの中心からの第３の半径距離にあり、前記第２のリング層の前記内側垂直表面は、前記下側表面が前記第１のリング層を支持している間、前記第１のリング層の下にあるように構成され、
前記第２の半径距離は、前記第３の半径距離よりも短い、
請求項１に記載の構成要素。

【請求項14】

前記第２のリング層は、底面、および前記底面から前記第２のリング層内にある凹部を有し、前記凹部は、それぞれのピンが前記凹部と係合するように構成される、請求項１に記載の構成要素。

【請求項15】

前記第１のリング層は、内側側壁と、前記内側側壁から前記第１のリング層のある深さまで、前記第１のリング層内にあるスロットとを有し、前記スロットは、それぞれのピンが前記スロットと係合するように構成され、前記スロットは、前記それぞれのピンが前記第１のリング層に対して前記スロット内で垂直方向に移動できるようにさらに構成される、請求項１に記載の構成要素。

【請求項16】

前記第２のリング層は、前記第２のリング層を通るスロットを有し、前記スロットは、それぞれのピンが前記第２のリング層に対して前記スロット内で水平方向に移動できるように構成され、
前記第１のリング層は、前記下側表面から前記第１のリング層内に凹部を有し、前記凹部は、前記それぞれのピンが前記凹部と係合するように構成され、前記凹部は、前記それぞれのピンが前記第１のリング層に対して前記凹部内で垂直方向に移動できるようにさらに構成される、請求項１に記載の構成要素。

【請求項17】

半導体プロセス用のプロセス装置であって、前記プロセス装置は、
チャンバであって、前記チャンバ内に内部容積を有する、チャンバと、
前記チャンバ内部に配置された基板支持体であって、前記基板支持体は、半導体基板を支持するように構成された支持面を有し、前記基板支持体は、前記支持面を外側から取り囲むフォーカスリングを支持するように構成されたフランジを含む、基板支持体と、
前記チャンバ内部に少なくとも部分的に配置されるフォーカスリング回転アセンブリであって、前記フォーカスリング回転アセンブリは、前記支持面に対して直角な軸線を中心にして、前記フォーカスリングの少なくとも１部分を水平方向に回転させるように構成され、前記フォーカスリング回転アセンブリは、前記支持面に対して直角な前記軸線を中心にして水平方向に回転するように構成されたフレームを含む、フォーカスリング回転アセンブリと、
を含む、プロセス装置。

【請求項18】

前記基板支持体は、前記フランジの上方の前記基板支持体の垂直側壁に停止ピンを含み、前記停止ピンは、押し出された位置で前記垂直側壁から水平方向に延び、前記停止ピンは、格納式であり、前記停止ピンは、前記フォーカスリングの内側側壁内のそれぞれのスロットに係合するように構成される、請求項１７に記載のプロセス装置。

【請求項19】

前記基板支持体は、前記停止ピンのそれぞれの停止ピンを引き込み、かつ押し出すようにそれぞれ構成されたアクチュエータを含む、請求項１８に記載のプロセス装置。

【請求項20】

前記基板支持体は、前記フランジから垂直方向に延びる停止ピンを含み、前記停止ピンは、前記フォーカスリングの下側表面内のそれぞれの凹部に係合するように構成される、請求項１７に記載のプロセス装置。

【請求項21】

前記停止ピンは、固定式である、請求項２０に記載のプロセス装置。

【請求項22】

前記フォーカスリング回転アセンブリは、回転ピンをさらに含み、前記回転ピンは、前記フレームに機械的に連結され、かつ前記フレームから突出し、前記回転ピンは、前記フランジを通るそれぞれのスロットを通って延び、かつ前記フォーカスリングの底面のそれぞれの凹部に係合するように構成された前記フランジの上方に垂直方向に突出する、請求項１７に記載のプロセス装置。

【請求項23】

前記フォーカスリング回転アセンブリは、前記フレームに機械的に連結され、かつ前記フレームを水平方向に回転させるように構成されたモータをさらに含む、請求項１７に記載のプロセス装置。

【請求項24】

前記フォーカスリングに電気的に接続されるように構成された電気コネクタをさらに含む、請求項１７に記載のプロセス装置。

【請求項25】

電源の出力ノードで電圧を出力するように構成された前記電源と、
前記電源の前記出力ノードに電気的に接続された入力ノードを有し、かつ前記フォーカスリングに電気的に接続されるように構成された出力ノードを有する制御回路であって、前記制御回路は、前記電圧の振幅、位相、またはそれらの組み合わせを調節して、前記制御回路の前記出力ノードで対応する調節された電圧を出力するように制御可能である、制御回路と、
をさらに含む、請求項１７に記載のプロセス装置。

【請求項26】

コントローラであって、
１つ以上のプロセッサと、
記憶された命令を含む非一時的メモリであって、前記命令は、前記１つ以上のプロセッサによって実行されると、前記１つ以上のプロセッサに、前記制御回路が前記振幅、前記位相、またはそれらの組み合わせを調節するように制御させる、非一時的メモリと、を含む、
コントローラをさらに含む、
請求項２５に記載のプロセス装置。

【請求項27】

半導体プロセスのための方法であって、前記方法は、
フォーカスリングの高さを調節することであって、前記フォーカスリングは、プロセス装置のチャンバ内で半導体基板を外側から取り囲むように配置され、前記フォーカスリングは、第１のリング層および第２のリング層を含む、フォーカスリングの高さを調節することと、
前記フォーカスリングが前記半導体基板を外側から取り囲むように配置されている間、前記チャンバ内でプラズマを発生させることであって、前記半導体基板は、前記プラズマに曝される、プラズマを発生させることと、を含み、
前記フォーカスリングの高さを調節することは、前記第１のリング層に対して相対的に前記第２のリング層を回転させることを含み、
前記第１のリング層は、下側表面を有し、
前記第２のリング層は、上側表面を有し、前記下側表面は、前記上側表面上に配置され、かつ前記上側表面と接触し、
前記下側表面および前記上側表面は、円周に沿って周期的であり、
前記下側表面および前記上側表面は、前記フォーカスリングの中心からの同じ第１の半径距離において同じ周期長を有し、
前記下側表面および前記上側表面のうちの少なくとも一方は、第１の突出部半径線、第１の凹部半径線、および第２の突出部半径線を含み、前記第１の凹部半径線は、前記第１の突出部半径線と前記第２の突出部半径線との間で水平方向に配置され、
前記第１の半径距離における前記周期長は、前記第１の突出部半径線から前記第２の突出部半径線までの長さであり、
前記第１の突出部半径線から前記第１の凹部半径線までの前記下側表面および前記上側表面のうちの前記少なくとも一方は、連続的であり、
前記第１の凹部半径線から前記第２の突出部半径線の前記下側表面および前記上側表面のうちの前記少なくとも一方は、連続的である、
方法。

【請求項28】

前記下側表面および前記上側表面のうちの前記少なくとも一方は、前記第１の突出部半径線、前記第１の凹部半径線、および前記第２の突出部半径線のそれぞれにおいて連続的である、請求項２７に記載の方法。

【請求項29】

前記下側表面および前記上側表面のうちの前記少なくとも一方は、前記第１の突出部半径線、前記第１の凹部半径線、および前記第２の突出部半径線のそれぞれにおいて不連続である、請求項２７に記載の方法。

【請求項30】

前記第１の突出部半径線から前記第２の突出部半径線までの前記第１の半径距離における前記周期長は、前記第１の凹部半径線を中心にして左右対称である、請求項２７に記載の方法。

【請求項31】

前記下側表面および前記上側表面のうちの前記少なくとも一方は、正弦波表面であり、前記第１の突出部半径線、前記第１の凹部半径線、および前記第２の突出部半径線のそれぞれは、前記正弦波内にある、請求項２７に記載の方法。

【請求項32】

前記下側表面および前記上側表面の他方は、第２の凹部半径線、第３の突出部半径線、および第３の凹部半径線を含み、前記第３の突出部半径線は、前記第２の凹部半径線と前記第３の凹部半径線との間で水平方向に配置され、
前記第１の半径距離における前記周期長は、前記第２の凹部半径線から前記第３の凹部半径線までの長さであり、
前記第２の凹部半径線から前記第３の突出部半径線までの前記下側表面および前記上側表面の前記他方は、連続的であり、
前記第３の突出部半径線から前記第３の凹部半径線までの前記下側表面および前記上側表面の前記他方は、連続的である、
請求項２７に記載の方法。

【請求項33】

前記下側表面および前記上側表面の前記他方は、前記第２の凹部半径線、前記第３の突出部半径線、および前記第３の凹部半径線のそれぞれにおいて連続的である、請求項３２に記載の方法。

【請求項34】

前記下側表面および前記上側表面の前記他方は、前記第２の凹部半径線、前記第３の突出部半径線、および前記第３の凹部半径線のそれぞれにおいて不連続である、請求項３２に記載の方法。

【請求項35】

前記下側表面および前記上側表面のそれぞれは、正弦波表面であり、前記上側表面は、前記下側表面と相補関係にある、請求項２７に記載の方法。

【請求項36】

前記第１のリング層は、非導電性材料である、請求項２７に記載の方法。

【請求項37】

前記第２のリング層は、導電性電極を含む、請求項２７に記載の方法。

【請求項38】

前記プラズマが前記チャンバ内にある間に、電圧を前記導電性電極に印加することをさらに含む、請求項３７に記載の方法。

【請求項39】

前記第２のリング層は、垂直方向に突出するフランジを含み、前記フランジは、前記第１のリング層を外側から制限するように構成される、請求項２７に記載の方法。

【請求項40】

前記第１のリング層の内側垂直表面は、前記フォーカスリングの中心からの第２の半径距離にあり、
前記第２のリング層の内側垂直表面は、前記フォーカスリングの中心からの第３の半径距離にあり、前記第２のリング層の前記内側垂直表面は、前記下側表面が前記第１のリング層を支持している間、前記第１のリング層の下にあるように構成され、
前記第２の半径距離は、前記第３の半径距離よりも短い、
請求項２７に記載の方法。

【請求項41】

前記半導体基板は、前記プロセス装置の前記チャンバ内の基板支持体の上に配置され、
前記基板支持体は、フランジを含み、前記フォーカスリングは、前記フランジの上に配置され、
フォーカスリング回転アセンブリは、前記第１のリング層に対して相対的に前記第２のリング層を回転させる、
請求項２７に記載の方法。

【請求項42】

前記フォーカスリング回転アセンブリは、フレームと、前記フレームに機械的に連結され、かつ前記フレームから突出する回転ピンとを含み、
前記回転ピンは、前記フランジを通るそれぞれのスロットを通って延びて、前記フォーカスリングの底面内のそれぞれの凹部に係合し、
前記第１のリング層に対して相対的に前記第２のリング層を回転させることは、前記フレームを回転させることを含む、
請求項４１に記載の方法。

【請求項43】

前記フォーカスリング回転アセンブリは、モータを含み、前記モータは、前記フレームを回転させる、請求項４２に記載の方法。

【請求項44】

前記基板支持体は、前記フランジの上方の前記基板支持体の垂直側壁に停止ピンを含み、
前記第１のリング層に対して相対的に前記第２のリング層を回転させることは、前記第１のリング層の内側側壁内のそれぞれのスロット内に前記停止ピンを係合させることを含む、
請求項４１に記載の方法。

【請求項45】

前記停止ピンは、格納式である、請求項４４に記載の方法。

【請求項46】

前記基板支持体は、前記フランジから垂直方向に延びる停止ピンを含み、
前記第１のリング層に対して相対的に前記第２のリング層を回転させることは、
前記第２のリング層を通るそれぞれのスロットを通って前記停止ピンを延伸させることと、
前記第１のリング層の前記下側表面内のそれぞれの凹部内に前記停止ピンを係合させることと、を含む、
請求項４１に記載の方法。

【請求項47】

前記停止ピンは、固定式である、請求項４６に記載の方法。

【請求項48】

半導体プロセスのための方法であって、前記方法は、
プロセス装置を使用して、第１の複数の基板に対して第１のプロセス条件を有するプラズマ半導体プロセスを実施することであって、前記プロセス装置は、前記プラズマ半導体プロセス中に基板を支持するように構成された基板支持体と、前記プラズマ半導体プロセス中、前記基板を外側から取り囲むように配置されるフォーカスリングであって、前記フォーカスリングは、第１のリング層および前記第１のリング層を支持しかつ前記第１のリング層と接触する第２のリング層を有し、前記フォーカスリングの高さは、前記第１のリング層に対して相対的に前記第２のリング層を回転させることによって調節可能である、フォーカスリングと、を含み、前記第１のプロセス条件は、前記プラズマ半導体プロセス中に前記フォーカスリングの第１の高さを実現するための、前記第１のリング層に対して相対的な前記第２のリング層の第１の回転量に相当する、プラズマ半導体プロセスを実施することと、
前記第１の複数の基板のそれぞれの中心近傍の、前記第１の複数の基板のそれぞれの第１の特性を測定することであって、前記第１の特性は、前記プラズマ半導体プロセスによって形成される、第１の特性を測定することと、
前記第１の複数の基板のそれぞれのエッジ近傍の、前記第１の複数の基板のそれぞれの第２の特性を測定することであて、前記第２の特性は、前記プラズマ半導体プロセスによって形成される、第２の特性を測定することと、
前記第１の特性および前記第２の特性に基づいて、第２の複数の基板に対して前記プラズマ半導体プロセスを実施する間に適用される第２のプロセス条件を決定することであって、前記第２のプロセス条件は、前記プラズマ半導体プロセス中に前記フォーカスリングの第２の高さを実現するための、前記第１のリング層に対して相対的な前記第２のリング層の第２の回転量に相当する、第２のプロセス条件を決定することと、
前記プロセス装置を使用して、前記第２の複数の基板に対して前記第２のプロセス条件を有する前記プラズマ半導体プロセスを実施することと、を含む、
方法。

【請求項49】

前記第１の特性は、前記第１の複数の基板のそれぞれの基板に対する、前記それぞれの基板のそれぞれの中心近傍の、前記それぞれの基板にエッチングされる凹部の第１の輪郭角度を含み、
前記第２の特性は、前記第１の複数の基板のそれぞれの基板に対する、前記それぞれの基板のそれぞれのエッジ近傍の、前記それぞれの基板にエッチングされる凹部の第２の輪郭角度を含む、
請求項４８に記載の方法。

【請求項50】

前記第１の特性は、前記第１の複数の基板のそれぞれの基板に対する、前記それぞれの基板のそれぞれの中心近傍の、前記それぞれの基板にエッチングされる凹部の第１の深さを含み、
前記第２の特性は、前記第１の複数の基板のそれぞれの基板に対する、前記それぞれの基板のそれぞれのエッジ近傍の、前記それぞれの基板にエッチングされる凹部の第２の深さを含む、
請求項４８に記載の方法。

【請求項51】

前記第１の特性は、前記第１の複数の基板のそれぞれの基板に対する、前記それぞれの基板のそれぞれの中心近傍の、前記それぞれの基板上に堆積される膜の第１の厚さを含み、
前記第２の特性は、前記第１の複数の基板のそれぞれの基板に対する、前記それぞれの基板のそれぞれのエッジ近傍の前記膜の第２の厚さを含む、
請求項４８に記載の方法。

【請求項52】

前記第１の複数の基板に対して第１のプロセス条件を有する前記プラズマ半導体プロセスを実施することは、第３のプロセス条件をさらに有し、
前記第３のプロセス条件は、前記プラズマ半導体プロセス中に、前記フォーカスリングの電極に印加される信号の第１の振幅および第１の位相に相当し、
前記第２のプロセス条件を決定することは、前記第１の特性および前記第２の特性に基づいて、前記第２の複数の基板に対して前記プラズマ半導体プロセスを実施する間に適用される第４のプロセス条件を決定することをさらに含み、
前記第４のプロセス条件は、前記プラズマ半導体プロセス中に、前記フォーカスリングの前記電極に印加される信号の第２の振幅および第２の位相に相当し、
前記第２の複数の基板に対して前記第２のプロセス条件を有する前記プラズマ半導体プロセスを実施することは、前記第４のプロセス条件をさらに有する、
請求項４８に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

プラズマプロセスは、半導体産業において広く普及している。プラズマ半導体プロセスは、材料のエッチング、材料の堆積などに以前から使用されている。このようなプラズマプロセスにより、半導体基板に対するプロセス品質または得られる特性が改善されることが知られている。例えば、プラズマ化学気相成長法（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition：ＰＥＣＶＤ）は、低い成膜温度、高い材料純度、および改善されたステップカバレッジなどの、従来の化学気相成長法（Chemical Vapor Deposition：ＣＶＤ）プロセスに優る利点があることが知られている。しかし、プラズマの導入により、様々な課題が生じている。

【発明の概要】

【0002】

本開示の一態様は、半導体プロセス用の構成要素を提供する。構成要素は、プラズマ半導体プロセス中に半導体基板を外側から取り囲むように構成されたフォーカスリングを含む。フォーカスリングは、下側表面を有する第１のリング層を含み、かつ上側表面を有する第２のリング層を含む。上側表面は、下側表面が上側表面に接触することによって第１のリング層を支持するように構成される。下側表面および上側表面は、円周に沿って周期的である。下側表面および上側表面は、フォーカスリングの中心からの同じ第１の半径距離において同じ周期長を有する。下側表面および上側表面のうちの少なくとも一方は、第１の突出部半径線、第１の凹部半径線、および第２の突出部半径線を含む。第１の凹部半径線は、第１の突出部半径線と第２の突出部半径線との間で水平方向に配置される。第１の半径距離における周期長は、第１の突出部半径線から第２の突出部半径線までの長さである。第１の突出部半径線から第１の凹部半径線までの下側表面および上側表面のうちの少なくとも一方は、連続的である。第１の凹部半径線から第２の突出部半径線の下側表面および上側表面のうちの少なくとも一方は、連続的である。第２のリング層は、上側表面が第１のリング層を支持している間、第１のリング層に対して相対的に水平方向に回転移動可能である。

【0003】

本開示の別の態様は、半導体プロセス用のプロセス装置を提供する。プロセス装置は、チャンバ、基板支持体、およびフォーカスリング回転アセンブリを含む。チャンバは、チャンバ内に内部容積を有する。基板支持体は、チャンバの内部容積内に配置される。基板支持体は、半導体基板を支持するように構成された支持面を有する。基板支持体は、支持面を外側から取り囲むフォーカスリングを支持するように構成されたフランジを含む。フォーカスリング回転アセンブリは、チャンバの内部容積内に少なくとも部分的に配置される。フォーカスリング回転アセンブリは、支持面に対して直角な軸線を中心にして、フォーカスリングの少なくとも１部分を水平方向に回転させるように構成される。フォーカスリング回転アセンブリは、支持面に対して直角な軸線を中心にして水平方向に回転するように構成されたフレームを含む。

【0004】

本開示の別の態様は、半導体プロセスのための方法を提供する。方法は、フォーカスリングの高さを調節することを含む。フォーカスリングは、プロセス装置のチャンバ内で半導体基板を外側から取り囲むように配置される。フォーカスリングは、第１のリング層および第２のリング層を含む。フォーカスリングの高さを調節することは、第１のリング層に対して相対的に第２のリング層を回転させることを含む。第１のリング層は、下側表面を有する。第２のリング層は、上側表面を有する。下側表面は、上側表面上に配置され、かつその上側表面と接触する。下側表面および上側表面は、円周に沿って周期的である。下側表面および上側表面は、フォーカスリングの中心からの同じ第１の半径距離において同じ周期長を有する。下側表面および上側表面のうちの少なくとも一方は、第１の突出部半径線、第１の凹部半径線、および第２の突出部半径線を含む。第１の凹部半径線は、第１の突出部半径線と第２の突出部半径線との間で水平方向に配置される。第１の半径距離における周期長は、第１の突出部半径線から第２の突出部半径線までの長さである。第１の突出部半径線から第１の凹部半径線までの下側表面および上側表面のうちの少なくとも一方は、連続的である。第１の凹部半径線から第２の突出部半径線の下側表面および上側表面のうちの少なくとも一方は、連続的である。方法は、フォーカスリングが半導体基板を外側から取り囲むように配置されている間、チャンバのプロセス容積内でプラズマを発生させることを含む。半導体基板は、プラズマに曝される。

【0005】

本開示の別の態様は、半導体プロセスのための方法を提供する。方法は、プロセス装置を使用して、第１の複数の基板に対して第１のプロセス条件を有するプラズマ半導体プロセスを実施することを含む。プロセス装置は、プラズマ半導体プロセス中に基板を支持するように構成された基板支持体を含む。フォーカスリングは、プラズマ半導体プロセス中、基板を外側から取り囲むように配置される。フォーカスリングは、第１のリング層、およびその第１のリング層を支持し、かつそれと接触する第２のリング層を有する。フォーカスリングの高さは、第１のリング層に対して相対的に第２のリング層を回転させることによって調節可能である。第１のプロセス条件は、プラズマ半導体プロセス中にフォーカスリングの第１の高さを実現するための、第１のリング層に対して相対的な第２のリング層の第１の回転量に相当する。方法は、第１の複数の基板のそれぞれの中心近傍の、第１の複数の基板のそれぞれの第１の特性を測定することを含む。第１の特性は、プラズマ半導体プロセスによって形成される。方法は、第１の複数の基板のそれぞれのエッジ近傍の、第１の複数の基板のそれぞれの第２の特性を測定することを含む。第２の特性は、プラズマ半導体プロセスによって形成される。方法は、プロセッサベースのシステムによって、第１の特性および第２の特性に基づいて、第２の複数の基板に対してプラズマ半導体プロセスを実施する間に適用される第２のプロセス条件を決定することを含む。第２のプロセス条件は、プラズマ半導体プロセス中にフォーカスリングの第２の高さを実現するための、第１のリング層に対して相対的な第２のリング層の第２の回転量に相当する。方法は、プロセス装置を使用して、第２の複数の基板に対して第２のプロセス条件を有するプラズマ半導体プロセスを実施することを含む。

【0006】

前述の要約は、以下の詳細な説明をより良く理解できるように、本開示の実施形態の様々な特徴を概説したものである。以下では、このような実施形態の追加の特徴および利点を説明する。記載される実施形態は、添付の特許請求の範囲の範囲内にある他の実施形態を変更または設計するための基礎として容易に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

上記の特徴を詳細に理解できるように、添付図面と併せて以下の詳細な説明を参照する。

【0008】

【図1】いくつかの実施形態による半導体プロセス用のプロセス装置の概略図である。

【図2A】いくつかの実施形態によるフォーカスリングのレイアウト図である。

【図2B】いくつかの実施形態による図２Ａのフォーカスリングの断面図である。

【図2C】いくつかの実施形態による図２Ａのフォーカスリングの断面図である。

【図2D】いくつかの実施形態による図２Ｃのフォーカスリングの断面部分のレイアウト図である。

【図3】いくつかの実施形態による図２Ａ～２Ｄのフォーカスリングの高さ調節を示す図である。

【図4】いくつかの実施形態による図２Ａ～２Ｄのフォーカスリングの高さ調節を示す図である。

【図5】いくつかの実施形態によるフォーカスリング回転アセンブリの簡略化した断面図である。

【図6】いくつかの実施形態による図５のフォーカスリング回転アセンブリの斜視図である。

【図7A】いくつかの実施形態による基板支持体のフランジ上のフォーカスリングのレイアウト図である。

【図7B】いくつかの実施形態による基板支持体のフランジ上のフォーカスリングの第１の断面図である。

【図7C】いくつかの実施形態による基板支持体のフランジ上のフォーカスリングの第２の断面図である。

【図8A】いくつかの実施形態による基板支持体のフランジ上のフォーカスリングの、それぞれ、レイアウト図である。

【図8B】いくつかの実施形態による基板支持体のフランジ上のフォーカスリングの断面図である。

【図9】いくつかの実施形態によるフォーカスリングの高さがプラズマ制御にどう関与し得るかを概念的に示した図である。

【図10】いくつかの実施形態によるフォーカスリングの高さがプラズマ制御にどう関与し得るかを概念的に示した図である。

【図11】いくつかの実施形態によるプロセッサベースのシステムを示す図である。

【図12】いくつかの実施形態による半導体プロセスの方法のフローチャートである。

【図13】いくつかの実施形態による半導体プロセスの方法のフローチャートである。

【図14】いくつかの実施形態によるそれぞれのフォーカスリングの断面図である。

【図15】いくつかの実施形態によるそれぞれのフォーカスリングの断面図である。

【図16】いくつかの実施形態によるそれぞれのフォーカスリングの断面図である。

【図17】いくつかの実施形態によるそれぞれのフォーカスリングの断面図である。

【図18】いくつかの実施形態によるそれぞれのフォーカスリングの断面図である。

【0009】

図面および付随する詳細な説明は、様々な実施形態の特徴を理解するために提供されるものであり、添付の特許請求の範囲の範囲を限定するものではない。図面に図示され、付随する詳細な説明に記載された実施形態は、添付の特許請求の範囲の範囲内にある他の実施形態を変更または設計するための基礎として容易に利用することができる。図面間で共通する同一の要素を指定するために、可能な限り同一の参照番号が使用される場合がある。これらの図は関連する要素または特徴を明確に示すために描かれており、必ずしも縮尺通りに描かれているわけではない。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、各図を参照しながら様々な特徴について説明する。実施形態は、示された全ての態様または利点を有するとは限らない。特定の実施形態と共に記載される態様または利点は、その実施形態に必ずしも限定されるものではなく、図示または明確にそのように記載されていない場合であっても、任意の他の実施形態で実施することができる。さらに、本明細書に記載の方法は、特定の順番の動作で説明される場合があるが、他の実施形態による他の方法が、より多いまたはより少ない動作を伴って様々な他の順番で実装される場合がある（例えば、様々な動作の異なる連続的または並行した実施を含む）。

【0011】

本開示は、プラズマ半導体プロセス、ならびにプラズマ半導体プロセス用の構成要素およびプロセス装置に関する。本明細書に記載するいくつかの実施形態は、複数の層を含むフォーカスリングを含む。概して、フォーカスリングの第１のリング層（例えば、上層）は、下側表面を有し、第２のリング層（例えば、下層）は上側表面を有する。上側表面は、第１のリング層の下側表面に接触し、かつそれを支持するように構成される。上側表面および下側表面は、第１のリング層に対して相対的な第２のリング層の回転により、フォーカスリングの高さが調節されるように構成される。いくつかの実施形態では、第１のリング層に対して相対的な第２のリング層の連続的な回転により、高さ調節のために第１または第２のリング層のハードリセットを行うことなく、フォーカスリングの高さの周期的な変動がもたらされる。

【0012】

本明細書に記載するいくつかの実施形態は、かかるフォーカスリングがその中で使用される場合があるプロセス装置を含む。プロセス装置は、第２のリング層を回転させるように構成されたフォーカスリング回転アセンブリを含む。プロセス装置はまた、第２のリング層が回転するときに、第１のリング層の過度な回転を防ぐ機構を含む基板支持体を含むことができる。そのような機構は、第１のリング層の過度な回転を防ぐために第１のリング層に係合する、基板支持体から延びる停止ピンを含む場合がある。

【0013】

本明細書に記載する他の実施形態は、例えば、かかるフォーカスリングおよびプロセス装置を使用した半導体プロセスの方法を含む。さらなる実施形態は、半導体プロセスの先行のプロセスからの結果に基づいて、半導体基板のその後のプロセスで実装されることになるフォーカスリングの高さを決定するための半導体プロセスのための方法を含む。

【0014】

加えて、いくつかの実施形態では、フォーカスリングは、無線周波数（Radio Frequency：ＲＦ）信号などの電圧が、それに対して印加される場合がある電極を含む場合がある。プロセス装置は、フォーカスリングの電極にかかる電圧を印加する構成要素を含む場合がある。プラズマ半導体プロセスは、電極にかかる電圧を印加することを含む場合がある。

【0015】

半導体プロセス中のプラズマ不均一性は、製造される集積回路（Integrated Circuit：ＩＣ）ダイの欠陥をもたらす可能性がある。プラズマ不均一性は、半導体基板（例えば、ウエハ）の中心と、半導体基板のエッジ近傍との間で観察されている。著しい数のＩＣダイが半導体基板のエッジの近傍に製造されるため、半導体基板のエッジにおけるプラズマ不均一性は、収率の著しい損失をもたらす可能性がある。

【0016】

半導体基板の中心と比較した半導体基板のエッジにおける構造的差が、半導体基板の中心とエッジとの間のプラズマ不均一性の原因となり得る。例えば、半導体基板のエッジでは、プラズマを含むか、または画定する構造は、半導体基板の中心とは異なる場合がある。中心では、プラズマは、半導体表面の平坦な水平表面によって含まれるか画定されるが、その垂直側のエッジは、平坦な水平表面とは構造的に差がある。半導体基板を取り囲むフォーカスリングを使用して、そのような構造的差を減少させる場合があるが、製造公差に起因してフォーカスリングと半導体基板との間にギャップが存在する場合がある。プラズマのプラズマシースは、エッジの周辺でギャップに向かって曲がることがあり、これにより、半導体基板の中心とは異なる角度で、エッジ近くの半導体基板でイオン衝突が起こる可能性がある。

【0017】

さらに、プロセス装置の物理的構造により、プラズマを発生させるために使用される電磁場が少なくとも部分的に決まる可能性がある。プラズマが発生する電極間の構造により、電磁場が決まる可能性がある。電極の中心で、電磁場は、エッジ効果がないか、ほとんどない状態で無限平面から発生するものとしてモデル化される場合がある。電極のエッジの近くで、エッジ効果はより顕著になり、それにより、電磁場の指向性が低下および／または変化する可能性がある。その結果、プラズマ密度は、基板の中心と半導体基板のエッジとでは異なる可能性がある。さらに、電極のエッジは、プロセス装置のチャンバの壁により近いため、低抵抗の電磁ループが生じる可能性があり、これにより、中心とエッジとの間で、プラズマ密度およびイオンエネルギーの差が生じる可能性がある。

【0018】

いくつかの実施形態は、プラズマ半導体プロセスに関連するこれらの課題に対処するか、および／またはそのような課題を減少させることができる。フォーカスリングの高さを調節することによって、プラズマシースは、半導体基板の中心を基準としてエッジでイオン衝突の角度がより一定になるように調節される場合がある。加えて、電圧をフォーカスリングの電極に印加することによって、電磁場が、中心を基準としてエッジでイオン衝突の角度がより一定になるように制御できる。他の利点または利益は、本明細書に記載の種々の態様を使用して実現することができる。

【0019】

図１は、いくつかの実施形態による半導体プロセス用のプロセス装置１００の概略図である。図１は、種々の方向を簡単に説明するためのＸ－Ｙ－Ｚ軸を含み、そのような軸は、他の図における方向に従って再現される。図１のプロセス装置１００は、本明細書に記載の種々の態様を不明瞭なものにしないように簡単に図示されている。当業者であれば、プロセス装置１００のその他の態様も容易に理解されるであろう。本実施形態では、プロセス装置１００は、容量結合プラズマ（Capacitively Coupled Plasma：ＣＣＰ）プロセス装置として示される。他の実施形態では、プロセス装置１００は、誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma：ＩＣＰ）プロセス装置、電子サイクロトロン共鳴（Electron Cyclotron Resonance：ＥＣＲ）プロセス装置、または別のプロセス装置として構成できる。当業者であれば、本明細書に記載の態様が、そのような他のプロセス装置に適用可能であることを容易に理解されるであろう。プロセス装置１００は、スパッタリング、物理気相成長法（Physical Vapor Deposition：ＰＶＤ）、変形二重プラズマ（Modified Double Plasma：ＭＤＰ）、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）、イオンビームエッチング（Ion Beam Etching：ＩＢＥ）、反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching：ＲＩＥ）などのプラズマ半導体プロセス、およびその他の半導体プロセスを実施するためのものであり得る。

【0020】

プロセス装置１００は、チャンバ１０２を含む。チャンバ１０２は、チャンバ１０２の内壁によって画定される内部容積１０４を有する。プロセス装置１００は、チャンバ１０２の内部容積１０４内に配置された基板支持体１０６を含む。基板支持体１０６は、静電チャック（ElectroStatic Chuck：ＥＳＣ）１０８、中間プレート１１０、およびベースプレート１１２を含む。図示した構成では、中間プレート１１０は、ベースプレート１１２の上方にそれと接して配置され、かつＥＳＣ１０８は、中間プレート１１０の上方にそれと接して配置される。基板支持体１０６は、台座１１４の上に配置され、それによって支持される。ベースプレート１１２は、台座１１４の上方にそれと接して配置される。

【0021】

基板支持体１０６は、半導体プロセス中に半導体基板１２０を支持するように構成された支持面１１６を有する。半導体プロセス中、半導体基板１２０は、基板支持体１０６の支持面１１６上に配置される。支持面１１６は、図示した実施形態ではＥＳＣ１０８の上面である。図１の図解では、支持面１１６は、ｘ－ｙ平面にある。

【0022】

ＥＳＣ１０８は、チャック電極１２２を含む。チャック電極１２２は、支持面１１６上に半導体基板１２０をチャックするために直流（Direct Current：ＤＣ）電圧がそれに対して印加されるように構成される。ＥＳＣ１０８は、チャック電極１２２間の直接的な接触を電気的に絶縁するために、チャック電極１２２を被覆する誘電材料を含む可能性がある。ＥＳＣ１０８はさらに、ＥＳＣ１０８の外側周辺部にフランジ１２６を有する。フランジ１２６は、プラズマ半導体プロセス中、半導体基板１２０を外側から取り囲むフォーカスリング１３０を支持するように構成される。フランジ１２６は、チャック電極１２２を被覆する誘電材料で形成することができる。誘電材料は、任意の非導電性材料、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）など、またはこれらの組み合わせであるか、またはそれらを含む可能性がある。いくつかの実施形態では、ＥＳＣ１０８は、電流がそこを通って流れ、それにより半導体基板１２０に伝導される熱エネルギーを生成することができるように構成された抵抗加熱素子を含む場合がある。

【0023】

後に詳述するように、フォーカスリング１３０は、下層１３０ａ、およびその下層１３０ａの上の上層１３０ｂを含む。下層１３０ａは、ＥＳＣ１０８のフランジ１２６によって支持され、上層１３０ｂは、下層１３０ａによって支持される。下層１３０ａは、垂直軸（例えば、ｚ方向軸）を中心にして回転可能である。回転中、下層１３０ａは、フォーカスリング１３０を支持するフランジ１２６の表面に沿って、スライドまたは移動する。上層１３０ｂは、概して、過度に回転することはない。下層１３０ａが回転すると、下層１３０ａの上側表面および上層１３０ｂの下側表面の構造により、上層１３０ｂが垂直方向（例えば、ｚ方向）に並進する。上層１３０ｂの並進により、半導体基板１２０に対して相対的なフォーカスリング１３０の高さが変化する。

【0024】

中間プレート１１０は、ＲＦ電極１３２を含む。ＲＦ電極１３２は、ＲＦ電極１３２と他の構成要素との直接的な接触を電気的に絶縁するために、その上に誘電材料を有する場合がある。いくつかの実施形態では、中間プレート１１０は、半導体基板１２０からの熱エネルギーを取り除いて、放散させるために、流体（例えば、液体）がそれを通って流れるように構成された流体チャネルを含む。流体チャネルは、冷却器と呼ばれることもある。

【0025】

ベースプレート１１２は、バイアス電極１３６を含む。バイアス電極１３６は、ＲＦ電極１３２の操作性を促進するためにバイアス信号（例えば、ＲＦ信号）がそれに対して印加されるように構成される。バイアス電極１３６は、バイアス電極１３６と他の構成要素との直接的な接触を電気的に絶縁するために、その上に誘電材料を有する場合がある。

【0026】

プロセス装置１００は、フォーカスリング回転アセンブリを含む。フォーカスリング回転アセンブリは、回転可能フレーム１３８、および回転可能フレーム１３８から垂直方向に突出する回転ピン１４０を含む。回転可能フレーム１３８は、台座１１４から水平方向に突出する。回転ピン１４０は、回転可能フレーム１３８によって支持され、かつその回転可能フレーム１３８から垂直方向に延びる。回転ピン１４０は、ＥＳＣ１０８のフランジ１２６を通るスロットを通って延び、フォーカスリング１３０（例えば、下層１３０ａ）に機械的に連結する。回転可能フレーム１３８は、垂直軸（例えば、ｚ方向軸）を中心にして回転可能であり、回転可能フレーム１３８の回転により、下層１３０ａが垂直軸を中心にして回転する。フォーカスリング回転アセンブリの追加の詳細については、後述する。

【0027】

プロセス装置１００は、チャンバ１０２の内部容積１０４内に配置された、ガス分配プレート１４２およびガスシャワーヘッド１４４をさらに含む。ガス分配プレート１４２は、それを貫通する開口部を有し、かつガスシャワーヘッド１４４は、それを貫通する開口部を有する。ガス分配プレート１４２およびガスシャワーヘッド１４４は、接地ノードに電気的に接続される（例えば、電気的に接地されている）。チャンバ１０２は、ガス供給システム１４８に流体的に接続されたガス導入口１４６を有し、かつ排出システム１５２に流体的に接続されたガス排出口１５０を有する。ガス分配プレート１４２およびガスシャワーヘッド１４４は、半導体プロセス中、ガス供給システム１４８からガス導入口１４６を通り、ガス分配プレート１４２を貫通する開口部を通り、次に、ガスシャワーヘッド１４４を貫通する開口部を通って、内部容積１０４内のプロセス容積１５４にガスが流れるように、基板支持体１０６を基準としてチャンバ１０２の内部容積１０４内に配置される。プロセス容積１５４は、ガスシャワーヘッド１４４と基板支持体１０６との間に配置され、これは、一般的に、半導体プロセス中に、プラズマが（プロセス容積１５４内へのガスの流れを用いて）発生させられる場所である。基板支持体１０６の支持面１１６上に配置された半導体基板１２０は、半導体プロセス中にプロセス容積１５４内でプラズマに曝される。次に、ガスは、ガス排出口１５０を通って排出システム１５２に流れ、チャンバ１０２の内部容積１０４の中から外へ排出することができる。

【0028】

プロセス装置１００は、ＤＣ電源１６０および絶縁フィルタ１６２を含む。ＤＣ電源１６０は、ＤＣ電圧を生成および出力するように構成される。ＤＣ電源１６０の出力ノード（例えば、正出力ノードおよび負出力ノード）は、絶縁フィルタ１６２の入力ノードに電気的に接続され、かつ絶縁フィルタ１６２の出力ノードは、それぞれのチャック電極１２２に電気的に接続される。絶縁フィルタ１６２は、例えば、ローパスフィルタであってよい。ＤＣ電源１６０は、半導体基板１２０をチャックおよび解放するために選択的にオンおよびオフすることができる。

【0029】

プロセス装置１００は、ＲＦ電源１６４およびＲＦ信号制御回路１６６を含む。ＲＦ電源システム１６４は、ＲＦ発電機およびＲＦ整合ネットワークを含んでもよく、かつＲＦ電源１６４の出力ノードで、連続的なＲＦ信号および／またはパルスＲＦ信号である場合があるＲＦ信号を生成および出力するように構成される。ＲＦ電源１６４の出力ノードは、ＲＦ信号制御回路１６６の入力ノードに電気的に接続される。ＲＦ信号制御回路１６６は、ＲＦ電源１６４から受信したＲＦ信号に基づいて、調節されたＲＦ信号を生成するように制御可能である。ＲＦ信号制御回路１６６によって生成された調節されたＲＦ信号は、受信したＲＦ信号の調節された振幅（例えば、ＲＦ信号制御回路１６６の利得によって、１よりも大きい、１に等しい、または１未満の大きさを有する場合がある）を有する場合があるか、および／または受信したＲＦ信号からの位相オフセットを有する場合がある。利得および／または位相オフセットは、ＲＦ信号制御回路１６６がそれを実装するように構成されている、それぞれ、一連の利得および／または位相オフセットから選択可能である場合がある。ＲＦ信号制御回路１６６は、中間プレート１１０のＲＦ電極１３２に電気的に接続された出力ノードを有する。ＲＦ信号制御回路１６６は、出力ノードで調節されたＲＦ信号を出力するように構成され、したがって、調節されたＲＦ信号は、ＲＦ電極１３２に印加できる。ＲＦ信号制御回路１６６によって出力されたＲＦ信号は、プロセス容積１５４内でプラズマを発生させる、および／または制御するために使用することができる。

【0030】

プロセス装置１００は、ＲＦ電源１６８およびＲＦバイアス制御回路１７２を含む。ＲＦ電源システム１６８は、ＲＦ発電機およびＲＦ整合ネットワークを含んでもよく、かつＲＦ電源１６８の出力ノードで、連続的なＲＦ信号および／またはパルスＲＦ信号である場合があるＲＦ信号を生成および出力するように構成される。ＲＦ電源１６８の出力ノードは、ＲＦバイアス制御回路１７２の入力ノードに電気的に接続される。ＲＦ信号制御回路１６６と同様に、ＲＦバイアス制御回路１７２は、ＲＦバイアス制御回路１７２から受信したＲＦ信号に基づいて、調節されたＲＦ信号を生成するように制御可能である。ＲＦバイアス制御回路１７２によって生成された調節されたＲＦ信号は、受信したＲＦ信号の調節された振幅（例えば、ＲＦバイアス制御回路１７２の利得によって、１よりも大きい、１に等しい、または１未満の大きさを有する場合がある）を有する場合があるか、および／または受信したＲＦ信号からの位相オフセットを有する場合がある。利得および／または位相オフセットは、ＲＦバイアス制御回路１７２がそれを実装するように構成されている、それぞれ、一連の利得および／または位相オフセットから選択可能である場合がある。ＲＦバイアス制御回路１７２は、ベースプレート１１２のバイアス電極１３６に電気的に接続された出力ノードを有する。

【0031】

ベースプレート１１２は、本実施形態では、中間プレート１１０内のＲＦ電極１３２と強く容量結合される場合がある。それゆえ、いくつかの実施形態によれば、ベースプレート１１２は、プラズマを発生させるためのＲＦ電極１３２の操作性を向上させるために、ＲＦバイアス制御回路１７２によって出力されたＲＦ信号によってバイアスをかけられる。ＲＦバイアス制御回路１７２は、動作中、ＲＦ電極１３２に印加されるＲＦ信号を基準として目標の振幅および目標の位相オフセットを有するＲＦ信号を出力する。ベースプレート１１２のバイアス電極１３６にそのようなＲＦ信号を印加させることにより、プラズマを発生させ、および制御するためのＲＦ電極１３２の操作性を向上させることができる。

【0032】

プロセス装置１００は、ＲＦ電源１８０およびＲＦ信号制御回路１８２を含む。ＲＦ電源システム１８０は、ＲＦ発電機およびＲＦ整合ネットワークを含んでもよく、かつＲＦ電源１８０の出力ノードで、連続的なＲＦ信号および／またはパルスＲＦ信号である場合があるＲＦ信号を生成および出力するように構成される。ＲＦ電源１８０の出力ノードは、ＲＦ信号制御回路１８２の入力ノードに電気的に接続される。ＲＦ信号制御回路１８２は、ＲＦ電源１８０から受信したＲＦ信号に基づいて、調節されたＲＦ信号を生成するように制御可能である。ＲＦ信号制御回路１８２によって生成された調節されたＲＦ信号は、受信したＲＦ信号の調節された振幅を有する（例えば、ＲＦ信号制御回路１８２の利得によって、１よりも大きい、１に等しい、または１未満の大きさを有する場合がある）場合があるか、および／または受信したＲＦ信号からの位相オフセットを有する場合がある。利得および／または位相オフセットは、ＲＦ信号制御回路１８２がそれを実装するように構成されている、それぞれ、一連の利得および／または位相オフセットから選択可能である場合がある。ＲＦ信号制御回路１８２は、フォーカスリング１３０の下層１３０ａの外部電気コネクタ１８６に電気的に接続された出力ノードを有する。ＲＦ信号制御回路１８２は、出力ノードで調節されたＲＦ信号を出力するように構成され、したがって、調節されたＲＦ信号は、下層１３０ａに印加できる。ＲＦ信号制御回路１８２によって出力されたＲＦ信号は、半導体基板１２０のエッジ近傍のプロセス容積１５４内でプラズマを制御するために使用することができる。

【0033】

プロセス装置１００は、コントローラ１９０を含む。コントローラ１９０は、強化されたプロセッサアーキテクチャ、ソフトプロセッサ（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ）のプログラマブルファブリック上に実装される）、またはこれらの組み合わせであるか、またはこれらであり得る、任意のプロセッサベースのシステムであるか、それを含む場合がある。例えば、コントローラ１９０は、コンピュータ、サーバ、プログラマブルロジックコントローラ（Programmable Logic Controller：ＰＬＣ）など、またはこれらの組み合わせであるか、これらを含む可能性がある。コントローラ１９０は、プロセス装置１００の動作を制御することができ、かつ、本明細書に記載するように、プロセス装置１００の動作を実行するようにプログラムされる可能性がある。とりわけ、コントローラ１９０は、ＲＦ信号制御回路１６６、ＲＦバイアス制御回路１７２、およびＲＦ信号制御回路１８２に通信可能に連結される。コントローラ１９０は、ＲＦ信号制御回路１６６、ＲＦバイアス制御回路１７２、およびＲＦ信号制御回路１８２を制御するための様々な設定値を実装するようにプログラムされることができる。設定値は、ＲＦ信号制御回路１６６、１８２、およびＲＦバイアス制御回路１７２に実装され、対応する利得および／または位相オフセットを達成するように、それぞれの制御回路を実装および／または選択的に構成することができる。

【0034】

図１のプロセス装置１００に関してフォーカスリング１３０を、チャンバ１０２内でプラズマを制御するために実装されるものとして説明したが、フォーカスリング１３０は、ＩＣＰプロセス装置などの他のプロセス装置内に実装されてもよい。本明細書に記載の態様は、プラズマを制御するために、他の装置および構成に適用することができる。

【0035】

図２Ａは、いくつかの実施形態によるフォーカスリング１３０のレイアウト図である。図２Ａは、図２Ｂに示されているｘ－ｚ平面の断面２Ｂ－２Ｂを示し、かつ、図２Ｃに示されているフォーカスリング１３０の外周部に一致して輪郭を描く（ほぼｙ－ｚ平面である）断面２Ｃ－２Ｃを示している。

【0036】

図２Ｂを参照すると、上層１３０ｂは、下層１３０ａの上方にあり、その下層１３０ａによって支持されている。下層１３０ａは、電極２０２を含む。電極２０２は、外部電気コネクタ１８６に電気的に接続されており、この外部電気コネクタ１８６は、ＲＦ信号制御回路１８２に電気的に接続されるように構成される。誘電材料２０４は、電極２０２を被覆し、かつ下層１３０ａの外側エッジに沿って垂直方向に（例えば、ｚ方向に）突出し、かつ上層１３０ｂの移動を制限するフランジ２０６も形成する。誘電材料２０４は、電極２０２と他の構成要素との直接的な電気接触を電気的に絶縁することができる。下層１３０ａのフランジ２０６は、下層１３０ａに対して相対的に上層１３０ｂを外側から制限することができる。概して上述したように、下層１３０ａは、上層１３０ｂに対して相対的に回転する場合がある。そのような回転が生じると、フランジ２０６は、下層１３０ａの外側境界内に上層１３０ｂを外側から制限して、下層１３０ａと上層１３０ｂとの間の適切な係合を手助けする場合がある。

【0037】

上層１３０ｂは、誘電材料２０８、またはフォーカスリング１３０が曝されることになるプラズマ半導体プロセス（例えば、エッチングプロセス）に対して耐性のある任意の他の材料によって形成されてよい。下層１３０ａおよび上層１３０ｂ向けの実施形態の誘電材料２０４、２０８は、任意の非導電性材料、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）など、またはこれらの組み合わせを含む。電極２０２は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）など、またはそれらの組み合わせなどの任意の導電性材料（例えば、金属）で形成される可能性がある。

【0038】

下層１３０ａは、内側垂直側壁２１２を有し、かつ上層１３０ｂは、内側垂直側壁２１４を有する。半径距離２１６は、下層１３０ａの内側垂直側壁２１２からフォーカスリング１３０の中心２１０までである。半径距離２１８は、上層１３０ｂの内側垂直側壁２１４からフォーカスリング１３０の中心２１０までである。半径距離２１８は、半径距離２１６より短い。上層１３０ｂは、下層１３０ａよりもフォーカスリング１３０の中心２１０に向かって内側に延びる。この上層１３０ｂのさらなる内側への延長部分により、下層１３０ａの内側垂直側壁２１２に沿った上層１３０ｂの内側延長部分の下の粒子トラップ２２０の形成が可能になる。粒子トラップ２２０は、粒子が蓄積する領域である場合がある。粒子トラップ２２０に蓄積される粒子は、下層１３０ａの相対回転中に、互いに擦れ合う下層１３０ａおよび上層１３０ｂの表面から生じるものである場合がある。粒子トラップ２２０は、粒子がプラズマ半導体プロセスを汚染するのを防ぐ場合がある。

【0039】

下層１３０ａは、上側表面２３０ａを有し、上層１３０ｂは、下側表面２３０ｂを有する。上層１３０ｂの下側表面２３０ｂは、下層１３０ａの上側表面２３０ａの上に配置され、それと接触し、かつそれによって支持される。断面２Ｃ－２Ｃは、上側表面２３０ａおよび下側表面２３０ｂと交差する。図２Ｃは、フォーカスリング１３０の１部分の円周の断面である断面２Ｃ－２Ｃを示している。図２Ｃに図示した実施形態では、上側表面２３０ａおよび下側表面２３０ｂは、互いに補完しており、かつ他の実施形態では、上側表面および下側表面は、後述の図で示すように、互いに補完していない場合もある。

【0040】

上側表面２３０ａおよび下側表面２３０ｂは、フォーカスリング１３０の周囲で円周に沿って周期的であり、フォーカスリング１３０の中心２１０からの所与の半径距離２６０（図２Ａ）において同じ周期長を有する。上側表面２３０ａおよび下側表面２３０ｂの突出部／凹部半径線２４０、凹部／突出部半径線２４２、および突出部／凹部半径線２４４は、半径距離２６０における周期長２５０内で示されている。突出部／凹部半径線２４０、凹部／突出部半径線２４２、および突出部／凹部半径線２４４は、上側表面２３０ａにとっては、それぞれ、突出部半径線、凹部半径線、および突出部半径線であり、下側表面２３０ｂにとっては、それぞれ、凹部半径線、突出部半径線、および凹部半径線である。周期長２５０は、突出部／凹部半径線２４０と２４４との間に示されている。周期長２５０は、周期長２５０の中央線（例えば、凹部／突出部半径線２４２）を中心にして左右対称である。

【0041】

突出部／凹部半径線２４０、凹部／突出部半径線２４２、および突出部／凹部半径線２４４は、図２Ｄではフォーカスリング１３０の対応する部分のレイアウト図で示されている。図２Ｄのレイアウト図は、半径線２４０、２４２、２４４の半径方向性質を例示している。加えて、フォーカスリングの周期は、概して、半径方向性質を反映する。所与の周期でのフォーカスリング１３０の外周部に沿った周期長は、例えば、所与の同じ周期でのフォーカスリング１３０の内周部に沿った周期長よりも長い。

【0042】

上側表面２３０ａおよび下側表面２３０ｂは、突出部半径線と凹部半径線との近接するペア間の連続的な表面である。例えば、突出部／凹部半径線２４０から凹部／突出部半径線２４２までの上側表面２３０ａは、連続的であり、かつ凹部／突出部半径線２４２から突出部／凹部半径線２４４までの上側表面２３０ａは連続的である。さらに、突出部／凹部半径線２４０から凹部／突出部半径線２４２までの下側表面２３０ｂは、連続的であり、かつ凹部／突出部半径線２４２から突出部／凹部半径線２４４までの下側表面２３０ｂは、連続的である。図示した実施形態では、上側表面２３０ａと下側表面２３０ｂとの両方は、突出部半径線と凹部半径線との近接するペア間の連続的な表面であり、他の実施形態では、後述の図で示すように、上側表面および下側表面のうちの一方が、突出部半径線と凹部半径線との近接するペア間の連続的な表面である。

【0043】

図示した実施形態では、上側表面２３０ａおよび下側表面２３０ｂは、突出部半径線および凹部半径線において（例えば、突出部／凹部半径線２４０、凹部／突出部半径線２４２、および突出部／凹部半径線２４０において）連続的な表面であるが、他の実施形態では、上側表面２３０ａおよび下側表面２３０ｂは、突出部半径線および凹部半径線において不連続である場合がある。例えば、上側表面２３０ａおよび／または下側表面２３０ｂは、後述するように、頂点線（例えば、三角柱の）で不連続である場合がある。

【0044】

図示した実施形態では、上側表面２３０ａおよび下側表面２３０ｂは、正弦波表面であるが、他の実施形態では、周期構造を有する他の連続的な表面が考えられる。さらなる実施形態では、上側表面２３０ａおよび下側表面２３０ｂは、突出部半径線および凹部半径線において、三角形表面または別の不連続な表面を繰り返す。

【0045】

図３および図４は、いくつかの実施形態によるフォーカスリング１３０の高さ調節を示している。図３を参照すると、フォーカスリング１３０は、高さ３０２を有する。高さ３０２は、フォーカスリング１３０が有することができる最小の高さである。参照を容易にするために、高さ３０２を高さｈ０とする。高さｈ０で、上側表面２３０ａの突出部半径線は、下側表面２３０ｂのそれぞれの凹部半径線と接触し、同様に、上側表面２３０ａの凹部半径線は、下側表面２３０ｂのそれぞれの突出部半径線と接触する。図３の配置では、参考のために上側表面２３０ａの突出部半径線３０４および下側表面２３０ｂの突出部半径線３０６が示されている。

【0046】

図４では、フォーカスリング１３０は、高さ４０２を有する。高さ４０２は、フォーカスリング１３０が有することができる最大の高さである。高さ４０２は、高さｈ０に上側表面２３０ａおよび下側表面２３０ｂの周期構造の振幅の２倍を加えたものである。高さ４０２では、上側表面２３０ａの突出部半径線は、下側表面２３０ｂのそれぞれの突出部半径線と接触する。図４の配置でも、参考のために上側表面２３０ａの突出部半径線３０４および下側表面２３０ｂの突出部半径線３０６が示されている。

【0047】

下層１３０ａの回転４０４は、上層１３０ｂの位置を基準にして上側表面２３０ａおよび下側表面２３０ｂの周期長の半分である。上層１３０ｂに対して相対的に下層１３０ａを全周期まで回転させ続けると、図３の高さ３０２を有するフォーカスリングに戻る。上層１３０ｂに対して相対的に下層１３０ａを回転させ続けることで、高さ調節のために下層１３０ａまたは上層１３０ｂのハードリセットを行うことなく、高さ３０２と４０２の間で、フォーカスリング１３０の高さの周期的な変動がもたらされる。

【0048】

図５は、いくつかの実施形態による、フォーカスリング回転アセンブリの簡略化された断面図であり、図６は、フォーカスリング回転アセンブリの斜視図である。半導体基板１２０およびフォーカスリング１３０は、背景説明のために図５および図６に示されており、図５の基板支持体１０６、台座１１４、およびコントローラ１９０も同様である。フォーカスリング回転アセンブリは、駆動軸５０４を有するモータ５０２をさらに含む。いくつかの実施形態では、モータ５０２は、ステッパモータであり、かつ、他の実施形態では、モータ５０２は、別のタイプのモータとすることができる。モータ５０２は、半導体基板１２０の上面および／または支持面１１６に対して直角な垂直軸５０８（例えば、ｚ方向）を中心にして駆動軸５０４を回転５０６させるように構成される。回転可能フレーム１３８は、駆動軸５０４に機械的に取り付けられ、かつその駆動軸５０４によって支持される。前述したように、回転ピン１４０は、回転可能フレーム１３８によって支持され、かつその回転可能フレーム１３８から垂直方向に延びる。回転ピン１４０は、ＥＳＣ１０８のフランジ１２６を通るそれぞれのスロットを通って延び、フォーカスリング１３０の下層１３０ａに係合する。モータ５０２は、コントローラ１９０に通信可能に連結され、かつコントローラ１９０は、モータ５０２の動作を制御するように構成される。

【0049】

動作中、モータ５０２は、垂直軸５０８を中心にして、駆動軸５０４を回転５０６させるが、この垂直軸５０８は、本実施形態では、駆動軸５０４の軸線に対応する。駆動軸５０４の回転５０６により、回転可能フレーム１３８が垂直軸５０８を中心にして回転する。回転ピン１４０による回転可能フレーム１３８とフォーカスリング１３０の下層１３０ａとの機械的な連結により、回転可能フレーム１３８が垂直軸５０８を中心にして回転するときに、下層１３０ａが垂直軸５０８を中心にして回転する。

【0050】

フォーカスリング１３０を支持する基板支持体１０６（例えば、ＥＳＣ１０８）は、フォーカスリング１３０の下層１３０ａが回転するときに、フォーカスリング１３０の上層１３０ｂの回転を防ぐ停止機構をさらに含む。いくつかの実施形態では、停止機構は、基板支持体１０６（例えば、ＥＳＣ１０８）の側壁から上層１３０ｂ内部に水平方向に延びたピンを含む。いくつかの実施形態では、停止機構は、フォーカスリング１３０を支持する基板支持体１０６（例えば、ＥＳＣ１０８）の上側表面から垂直方向に延びたピンを含む。

【0051】

図７Ａは、いくつかの実施形態によるＥＳＣ１０８のフランジ１２６上のフォーカスリング１３０のレイアウト図である。本実施形態では、停止機構は、基板支持体１０６（例えば、ＥＳＣ１０８）の垂直側壁から上層１３０ｂのそれぞれのスロット７０４内部に水平方向に延びた停止ピン７０２を含む。図７Ａの実施形態は、３つの停止ピン７０２を含むが、他の数の停止ピンが使用されてよい。図７Ａは、ＥＳＣ１０８のフランジ１２６を通るそれぞれの円周スロット７１０を通って垂直方向に延びて、フォーカスリング１３０の下層１３０ａ内のそれぞれの凹部７１２に係合する回転ピン１４０をさらに示している。図７Ａの実施形態は、３つの回転ピン１４０を含むが、他の数のピンが使用されてよい（例えば、先の図で示したように）。図７Ａは、停止ピン７０２を通る断面７Ｂ、および回転ピン１４０を通る断面７Ｃを示している。図７Ｂは、断面７Ｂをより詳細に示しており、かつ図７Ｃは断面７Ｃをより詳細に示している。

【0052】

図７Ａから７Ｃの文脈では、前述したように、半導体基板１２０は、基板支持体１０６（例えば、ＥＳＣ１０８）の支持面１１６上に配置され、その支持面１１６によって支持され、かつＥＳＣ１０８は、フォーカスリング１３０がその上に配置されたフランジ１２６を含む。下層１３０ａおよび上層１３０ｂを含むフォーカスリング１３０は、半導体基板１２０を外側から取り囲むように配置される。

【0053】

図７Ａおよび７Ｂを参照すると、ＥＳＣ１０８は、停止ピン７０２ごとに、フランジ１２６上部から延びるＥＳＣ１０８の側面でアクチュエータ７０６を含む。アクチュエータ７０６は、停止ピン７０２を押し出し、かつ引き込むように停止ピン７０２に機械的に連結される。引き込まれた位置では、停止ピン７０２は、フォーカスリング１３０の上層１３０ｂ内のスロット７０４に係合しない。押し出された位置では、停止ピン７０２は、図７Ｂに示すように、スロット７０４に係合する。スロット７０４は、押し出された位置で停止ピン７０２を収容するのに充分な、フォーカスリング１３０の上層１３０ｂの内側側壁から水平方向の深さ（例えば、図７Ｂのｙ方向に沿った）を有する。水平方向の深さは、スロット７０４と交差する、フォーカスリング１３０の中心からフォーカスリング１３０のエッジへの半径方向に沿ったものである。スロット７０４は、概して、停止ピン７０２の対応する水平方向の幅（例えば、任意の公差を加えたもの）である、水平方向の幅（例えば、図７Ｂのｘ方向に沿った）を有する。水平方向の幅は、支持面１１６に平行な平面にあり、かつ、スロット７０４と交差する、フォーカスリング１３０の中心からフォーカスリング１３０のエッジへの半径方向と直角をなす。スロット７０４は、概して、下層１３０ａの回転の結果として上層１３０ｂが垂直方向に並進する場合がある、垂直移動距離に対応する垂直方向の長さ（例えば、図７Ｂではｚ方向に沿った）を有する。垂直方向の長さは、支持面１１６と直角をなす平面にあり、かつ、スロット７０４と交差する、フォーカスリング１３０の中心点からフォーカスリング１３０のエッジへの半径方向にある。

【0054】

図７Ａおよび７Ｃを参照すると、回転ピン１４０ごとに、回転ピン１４０は、フランジ１２６を通るそれぞれの円周スロット７１０を通って垂直方向に延びて、フォーカスリング１３０の下層１３０ａの底面のそれぞれの凹部７１２に係合する。円周スロット７１０は、回転ピン１４０および下層１３０ａの許容範囲の回転性移動距離に対応する水平方向の円周長さ（例えば、ｘ－ｙ平面で）を有する。水平方向の円周長さは、円弧と交差するそれぞれの半径方向と直角をなす円弧に沿ったものである。円周スロット７１０は、概して、回転ピン１４０の対応する水平方向の幅（例えば、任意の公差を加えたもの）である、水平方向の幅（例えば、半径方向に沿った）を有する。凹部７１２は、下層１３０ａの底面からの垂直方向の深さ（例えば、ｚ方向の）を有する。下層１３０ａの底面は、フランジ１２６の上側表面と接触し、かつそれによって支持される。凹部７１２の垂直方向の深さは、例えば、下層１３０ａを垂直に支持する回転ピン１４０がない状態で、凹部７１２に係合する回転ピン１４０を収容するのに充分な深さである。凹部７１２は、概して、回転ピン１４０の対応する水平方向の寸法（例えば、任意の公差を加えたもの）である、水平方向の寸法（例えば、ｘ方向で、およびｙ方向で）を有する。

【0055】

動作中、回転可能フレーム１３８の回転（前述したような）により、回転ピン１４０が円周スロット７１０内で円周に沿って並進する。下層１３０ａ内の凹部７１２に係合する回転ピン１４０のこの並進により、下層１３０ａが、支持面１１６の中心に対応する場合がある回転可能フレーム１３８の回転軸を中心にして回転する。停止ピン７０２が押し出された位置にあり、スロット７０４に係合すると、上層１３０ｂは、下層１３０ａによる過度な回転が防止され、ゆえに、下層１３０ａは、上層１３０ｂ（およびＥＳＣ１０８）に対して相対的に回転する。上層１３０ｂに対して相対的な下層１３０ａの回転により、上層１３０ｂは、停止ピン７０２がスロット７０４内に垂直方向に移動できるように、垂直方向に並進される場合がある。図３および図４に関して記載したように、下層１３０ａの相対的な回転、および上層１３０ｂの垂直方向の移動により、フォーカスリング１３０の高さを変化させることができる。

【0056】

図８Ａは、いくつかの実施形態によるＥＳＣ１０８のフランジ１２６上のフォーカスリング１３０のレイアウト図である。本実施形態では、停止機構は、下層１３０ａを通るそれぞれの円周スロット８０４を通ってフランジ１２６の上側表面から上層１３０ｂ内のそれぞれの凹部８０６内部に垂直方向に延びた停止ピン８０２を含む。図８Ａの実施形態は、３つの停止ピン８０２を含むが、他の数の停止ピンが使用されてよい。図８Ａは、図７Ａにおけるような、回転ピン１４０をさらに示している。図８Ａは、停止ピン８０２を通る断面８Ｂ、および回転ピン１４０を通る断面７Ｃを示している。図８Ｂは、断面８Ｂをより詳細に示しており、かつ図７Ｃは前述の通り断面７Ｃを示している。図７Ａから７Ｃに関して上述した特徴と同様の図８Ａおよび８Ｂの特徴の説明は、簡潔にするために省略する。

【0057】

図８Ａおよび８Ｂを参照すると、停止ピン８０２は、フォーカスリング１３０（例えば、下層１３０ａ）に接触して、それを支持するフランジ１２６の上側表面から垂直方向に延びる。停止ピン８０２は、図８Ａおよび８Ｂの実施形態では、固定式である場合がある。円周スロット８０４は、フランジ１２６に対して相対的な下層１３０ａの許容範囲の水平方向回転性移動距離に対応する水平方向の円周長さ（例えば、ｘ－ｙ平面で）を有する。水平方向の円周長さは、円弧と交差するそれぞれの半径方向と直角をなす円弧に沿ったものである。円周スロット８０４は、概して、停止ピン８０２の対応する水平方向の幅（例えば、任意の公差を加えたもの）である、水平方向の幅（例えば、半径方向に沿った）を有する。凹部８０６は、上層１３０ｂの下側表面２３０ｂからの垂直方向の深さ（例えば、ｚ方向の）を有する。凹部８０６の垂直方向の深さは、上層１３０ｂがフォーカスリング１３０の異なる高さで垂直方向に並進する際に、凹部８０６に係合する停止ピン８０２を収容するのに充分な深さである。さらに、停止ピン８０２は、下層１３０ａ内の円周スロット８０４を通って充分に延び、かつフォーカスリング１３０が達成できるそれぞれの高さ（例えば、上側表面２３０ａおよび下側表面２３０ｂの構造と連動した回転ピン１４０の移動距離によって制限されることがある）で上層１３０ｂ内の凹部８０６に係合する垂直方向の高さを有する。凹部８０６は、概して、停止ピン８０２の対応する水平方向の寸法（例えば、任意の公差を加えたもの）である、水平方向の寸法（例えば、ｘ方向で、およびｙ方向で）を有する。

【0058】

動作中、回転可能フレーム１３８の回転（前述したような）により、回転ピン１４０が円周スロット７１０内で円周に沿って並進する。下層１３０ａ内の凹部７１２に係合する回転ピン１４０のこの並進により、下層１３０ａが、支持面１１６の中心に対応する場合がある回転可能フレーム１３８の回転軸を中心にして回転する。停止ピン８０２が凹部８０６に係合すると、上層１３０ｂは、下層１３０ａによる過度な回転が防止され、ゆえに、下層１３０ａは、上層１３０ｂ（およびＥＳＣ１０８のフランジ１２６）に対して相対的に回転する。上層１３０ｂに対して相対的な下層１３０ａの回転により、上層１３０ｂは、凹部８０６が停止ピン８０２に対して相対的に垂直方向に並進されるように、垂直方向に並進される場合がある。図３および図４に関して記載したように、下層１３０ａの相対的な回転、および上層１３０ｂの垂直方向の移動により、フォーカスリング１３０の高さを変化させることができる。

【0059】

図９および１０は、いくつかの実施形態によるフォーカスリング１３０の高さがプラズマ制御にどう関与できるかを概念的に示した図である。図９および１０は、半導体基板１２０およびフォーカスリング１３０（図１のプロセス装置１００内に配置されるような）の断面図である。例えば、図９では、フォーカスリング１３０は、図３の高さ３０２を有し、図１０では、フォーカスリング１３０は、図４の高さ４０２を有する。図９を参照すると、プラズマシース９０２は、半導体基板１２０のエッジとフォーカスリング１３０との間のギャップに向かって下がる。プラズマシース９０２は、一般に、半導体基板１２０の中心では平坦であるため、半導体基板１２０の中心でのプラズマからのイオン衝突９０４は、概して、半導体基板１２０の上面に対して直角である可能性がある。半導体基板１２０のエッジでは、プラズマシース９０２は、プラズマシースがギャップに向かって下がるにつれて湾曲するため、半導体基板１２０のエッジでのプラズマからのイオン衝突９０６は、概して、半導体基板１２０の上面に対して直角でない（例えば、垂直線から若干の角度がある）可能性がある。図１０を参照すると、フォーカスリング１３０の高さを上昇させることで、半導体基板１２０のエッジを超えてプラズマシース１００２をより平坦に延ばすことができる。したがって、半導体基板１２０の中心でのイオン衝突１００４および半導体基板１２０のエッジでのイオン衝突１００６の両方は、概して、半導体基板１２０の上面に対して直角である可能性がある。

【0060】

図１１は、いくつかの実施形態によるプロセッサベースのシステム１１００を示している。プロセッサベースのシステム１１００は、コンピュータ、サーバ、ＰＬＣなど、またはこれらの組み合わせであるか、これらを含む可能性がある。プロセッサベースのシステム１１００は、コントローラ１９０、または本明細書に記載の任意の動作を実施する任意の他のプロセッサベースのシステムとして実装されてよい。プロセッサベースのシステム１１００は、１つ以上のプロセッサ１１０２、メモリシステム１１１２、通信バス１１２２、１つ以上の入力／出力（Input/Output：Ｉ／Ｏ）インターフェース１１３２、およびネットワークインターフェース１１４２を含む。

【0061】

各プロセッサ１１０２は、１つ以上のプロセッサコア１１０４を含む可能性がある。各プロセッサ１１０２および／またはプロセッサコア１１０４は、例えば、中央演算処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）、縮小命令セットコンピューティング（Reduced Instruction Set Computing：ＲＩＳＣ）プロセッサ、複合命令セットコンピューティング（Complex Instruction Set Computing：ＣＩＳＣ）プロセッサ、グラフィック処理装置（Graphics Processing Unit：ＧＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（Digital Signal Processor：ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）などの強化されたプロセッサ、もしくはこれらの組み合わせ、またはＦＰＧＡなどのプログラマブルロジックで実装されたソフトプロセッサであってよい。

【0062】

メモリシステム１１１２は、１つ以上のメモリコントローラ１１１４およびメモリ１１１６を含む。メモリコントローラ１１１４は、特定のメモリ１１１６またはメモリ１１１６のサブセットへの読み出しおよび／または書き込みアクセスを制御するように構成される。メモリ１１１６は、主記憶装置、ディスク記憶装置、またはそれらの任意の好適な組み合わせを含む場合がある。メモリ１１１６は、任意のタイプの揮発性または不揮発性メモリ、例えば、ダイナミックランダムアクセスメモリ（Dynamic Random Access Memory：ＤＲＡＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（Static Random Access Memory：ＳＲＡＭ）、消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（Erasable Programmable Read-Only Memory：ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory：ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ソリッドステート記憶装置などを含む場合がある。メモリ１１１６は、非一時的機械可読記憶媒体である。命令１１１８は、メモリ１１１６に記憶される。命令１１１８は、マシン実行可能コード（例えば、マシンコード）であってもよく、かつファームウェア、ソフトウェア、プログラム、アプリケーション、または他のマシン実行可能コードを含む場合がある。命令１１１８は、例えば、ソフトウェアモジュール１１２０を具現化することができ、これは、１つ以上のプロセッサ１１０２によって実行されると、本明細書に記載の様々な機能および動作を実施する。

【0063】

１つ以上のＩ／Ｏインターフェース１１３２は、１つ以上のＩ／Ｏデバイス１１３４と電気的におよび／または通信可能に接続されるように構成される。Ｉ／Ｏデバイス１１３４は、ＲＦ信号制御回路１６６、ＲＦバイアス制御回路１７２、ＲＦ信号制御回路１８２，およびモータ５０２を含む。ＲＦ信号制御回路１６６、ＲＦバイアス制御回路１７２、ＲＦ信号制御回路１８２、およびモータ５０２は、Ｉ／Ｏインターフェース１１３２を介してそれぞれの設定値を受信できる。他の実施形態のＩ／Ｏデバイス１１３４は、キーボード、マウス、ディスプレイデバイス、プリンタなどを含む。１つ以上のＩ／Ｏインターフェース１１３２は、産業応用接続、ユニバーサルシリアルバス（Universal Serial Bus：ＵＳＢ）接続、高解像度マルチメディアインターフェース（High-Definition Multimedia Interface：ＨＤＭＩ（登録商標））接続、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）回路などのコネクタまたは結合回路を含むことができる。

【0064】

ネットワークインターフェース１１４２は、ネットワーク１１４４に通信可能に接続されるように構成される。ネットワークインターフェース１１４２は、イーサネット接続などの有線通信用の回路を含むことができ、および／またはＷｉ－Ｆｉ（登録商標）通信用の回路など、無線通信用の回路を含むことができる。例えば、ネットワーク１１４４に通信可能に接続された１つ以上のコンピュータおよび／またはサーバは、レシピ、プロセス条件などを、ネットワーク１１４４およびネットワークインターフェース１１４２を介して、プロセッサベースのシステム１１００に通信する場合がある。

【0065】

通信バス１１２２は、１つ以上のプロセッサ１１０２、メモリシステム１１１２、１つ以上のＩ／Ｏインターフェース１１３２、およびネットワークインターフェース１１４２に通信可能に接続される。様々な構成要素は、通信バス１１２２を介して互いに通信することができる。通信バス１１２２は、通信を仲裁するアービタを含ませることなどによって、通信のフローを制御できる。

【0066】

図１２は、いくつかの実施形態による半導体プロセスの方法１２００のフローチャートである。方法１２００は、前述のプロセス装置１００を使用して実施することができる。方法１２００の動作は、コントローラ１９０によって開始および／または制御できる（例えば、１つ以上のプロセッサ１１０２による命令１１１８の実行によって）。ブロック１２０２で、半導体基板１２０は、プロセス装置１００のチャンバ１０２内に搬送され、チャンバ１０２内の基板支持体１０６（例えば、ＥＳＣ１０８）上に載せられる。半導体基板１２０がチャンバ１０２内部に搬送されるのと同時に、フォーカスリング１３０を、ＥＳＣ１０８のフランジ１２６上に配置できる。フォーカスリング１３０は、最小の高さｈ０とすることができる。半導体基板１２０は、ＤＣ電圧をチャック電極１２２に印加すること（例えば、半導体基板１２０をチャックするために）によってＥＳＣ１０８に固定できる。ＤＣ電圧は、ＤＣ電源１６０によって生成されて、チャック電極１２２に印加される場合がある。半導体基板１２０がチャンバ１０２に搬送されて支持面１１６上に配置された状態で、フォーカスリング１３０は、半導体基板１２０を外側から取り囲むように配置される。

【0067】

ブロック１２０４で、フォーカスリング１３０の高さが調節される。高さは、目標通りにプラズマを制御するために目標の高さに調節することができる。高さは、上述したように上層１３０ｂに対して相対的に下層１３０ａを回転させることによって調節することができる。コントローラ１９０は、モータ５０２に回転可能フレーム１３８を回転させることができ、これにより、上層１３０ｂに対して相対的に下層１３０ａを回転させる。これにより、フォーカスリング１３０の高さが調節される。

【0068】

ブロック１２０６で、プラズマ半導体プロセスは、プロセス装置１００のチャンバ１０２内で実施される。プラズマ半導体プロセスは、例えば、エッチングプロセス、蒸着プロセス、または任意の他の適用可能なプロセスとすることができる。実施形態のプラズマ半導体プロセスは、スパッタリング、ＰＶＤ、ＭＤＰ、ＰＥＣＶＤ、ＩＢＥ、およびＲＩＥを含む。ブロック１２０６は、ブロック１２０８の、チャンバ１０２のプロセス容積１５４内でプラズマを発生させることを含む。半導体基板１２０は、プロセス容積１５４内でプラズマに曝される可能性がある。プラズマは、ガスをチャンバ１０２内に流して（例えば、ガス供給システム１４８から、ガス導入口１４６、ガス分配プレート１４２、およびガスシャワーヘッド１４４を通して）、ＲＦ信号をＲＦ電極１３２に印加することによって発生させることができる。プラズマは、ＲＦ電極１３２およびガスシャワーヘッド１４４が接地される場合に、ＲＦ信号の結果として発生させることができる。ブロック１２０６は、ブロック１２１０の、半導体基板１２０の周辺部でプラズマを制御することをさらに含む。容易にするために別々に説明するが、ブロック１２０８、１２１０は、同じ動作によって実施することができる。ＲＦ信号をＲＦ電極１３２に印加することによって、プラズマは制御できる。プラズマは、図９および１０に関して記載したように、フォーカスリングの高さに基づいて、フォーカスリング１３０を使用して周辺部で制御できる。さらに、ＲＦ信号は、半導体基板１２０の周辺部でプラズマを制御するために、フォーカスリング１３０の下層１３０ａの電極２０２に印加できる。ＲＦ電源１８０は、ＲＦ信号制御回路１８２へ出力されるＲＦ信号を生成することができ、かつＲＦ信号制御回路１８２は、そのＲＦ信号を（調節された振幅および／または位相に）調節して、調節されたＲＦ信号を出力する場合がある。ＲＦ信号制御回路１８２によって出力されたＲＦ信号は、下層１３０ａの電極２０２に印加される。電極２０２へのＲＦ信号は、周辺部でのプラズマを制御するために、半導体基板１２０の周辺部での電磁場を部分的に制御することができる。加えて、バイアス電極１３６にバイアスをかけることが、ブロック１２０８、１２１０の間に実施できる。バイアスをかけることは、ＲＦバイアス信号をバイアス電極１３６に印加することを含む場合がある。

【0069】

ブロック１２１２では、プラズマ半導体プロセスが終了して、半導体基板１２０は、プロセス装置１００のチャンバ１０２の中から外へ搬送される。プラズマ半導体プロセスの終了時に、ＲＦ信号は、ＲＦ電極１３２およびフォーカスリング１３０の電極２０２への印加が停止でき（例えば、ＲＦ電源システム１６４、１８０がオフにされる）、ガスは、チャンバ１０２内への供給が停止でき、かつチャンバ１０２の中から外へ排出できる。加えて、ＲＦバイアス信号は、バイアス電極１３６への印加が停止できる。次に、フォーカスリング１３０は、最小の高さｈ０に戻すように調節できる。ＤＣ電圧もまた、ＥＳＣ１０８から半導体基板１２０を解放するために、停止できる（例えば、ＤＣ電源１６０をオフにすることによって）。その後、半導体基板１２０は、チャンバ１０２の中から外へ搬送できる。

【0070】

図１３は、いくつかの実施形態による半導体プロセスのための方法１３００のフローチャートである。ブロック１３０２で、図１２に関して説明したようなプラズマ半導体プロセスが、プロセス装置１００を使用して、第１の複数の半導体基板（例えば、半導体基板の１つ以上のロット）に対して実施される。プラズマ半導体プロセスは、第１のプロセス条件で実施される。第１のプロセス条件は、ＲＦ信号制御回路１８２およびモータ５０２の設定値を含む。これらの設定値に基づいて、ＲＦ信号が、プラズマ半導体プロセス中にフォーカスリング１３０の電極２０２に印加され、フォーカスリング１３０の高さが、プラズマ半導体プロセス向けに設定される。

【0071】

ブロック１３０４で、第１の複数の基板のそれぞれの中心近傍の第１の複数の半導体基板のそれぞれの第１の特性が測定され、ブロック１３０６で、第１の複数の基板のそれぞれのエッジ近傍の第１の複数の半導体基板のそれぞれの第２の特性が測定される。第１の特性および第２の特性は、同じ特徴または構成要素であり得、「第１」および「第２」は、参照を容易にするために使用される。測定は、計測装置によって実施することができる。いくつかの実施形態では、第１および第２の特性は、プラズマ半導体プロセスによってエッチングされる凹部の輪郭角度であるか、またはそれらを含む可能性がある。いくつかの実施形態では、第１および第２の特性は、プラズマ半導体プロセスによってエッチングされる凹部の深さであるか、またはそれらを含む可能性がある。いくつかの実施形態では、第１および第２の特性は、プラズマ半導体プロセスによって堆積される膜の厚さであるか、またはそれらを含む可能性がある。その他の特性が測定されてよい。第１の特性と第２の特性とのばらつきは、第１の複数の基板が加工される際の、プラズマ半導体プロセス中のプラズマの不均一性を意味する可能性がある。

【0072】

ブロック１３０８で、１つ以上のプロセッサベースのシステムを使用して、プラズマ半導体プロセスが第２の複数の半導体基板に対して実施される間に、プロセス装置内で適用される第２のプロセス条件が決定される。第２のプロセス条件は、ブロック１３０４、１３０６で測定された第１の特性および第２の特性、例えば、第１の特性と第２の特性との差などに基づいて決定される。第２のプロセス条件は、第１のプロセス条件と同じタイプのそれぞれのプロセス条件であるが、第１のプロセス条件および第２のプロセス条件の値またはデータは、異なる場合がある。一実施形態として、高度プロセス制御（Advanced Process Control：ＡＰＣ）アルゴリズムを動作させるプロセッサベースのシステムは、フォーカスリング１３０の電極２０２に印加されるＲＦ信号（振幅および位相を含む）を決定する場合があり、かつフォーカスリング１３０の高さを決定する場合がある。次に、ＡＰＣアルゴリズムを動作させるプロセッサベースのシステムは、ＲＦ信号制御回路１８２およびモータ５０２を設定する設定値を決定する場合がある。

【0073】

ブロック１３１０で、第２のプロセス条件が、プラズマ半導体プロセス用のプロセス装置に適用される。例えば、ＡＰＣアルゴリズムを動作させるプロセッサベースのシステムは、第２のプロセス条件を（例えば、ネットワーク１１４４を介して）コントローラ１９０に通信する場合がある。コントローラ１９０は、第２のプロセス条件を有するためにプラズマ半導体プロセスのレシピをリセットすることができ、かつ、第２のプロセス条件（例えば、設定値）をＲＦ信号制御回路１８２に通信でき、これにより、ＲＦ信号制御回路１８２が第２のプロセス条件に基づいて選択的に構成されるようになり、かつ第２のプロセス条件をモータ５０２に通信でき、これにより、モータ５０２にフォーカスリング１３０の高さを調節させる。

【0074】

ブロック１３１２で、プロセス装置１００を使用して、プラズマ半導体プロセスが、第２の複数の半導体基板に対して実施される。プラズマ半導体プロセスは、第２のプロセス条件で実施される。第２のプロセス条件の設定値に基づいて、モータ５０２は、上層１３０ｂに対して相対的に下層１３０ａを回転させて、フォーカスリング１３０の高さを実現し、かつＲＦ信号は、プラズマ半導体プロセス中に電極２０２に印加される。

【0075】

図１４、１５、１６、１７および１８は、いくつかの実施形態による、それぞれのフォーカスリング１４３０、１５３０、１６３０、１７３０、１８３０の断面図である。これらの図の断面は、図２Ａの断面２Ｃ－２Ｃに沿ったものである。フォーカスリング１４３０、１５３０、１６３０、１７３０、１８３０は、それぞれのフォーカスリング１４３０、１５３０、１６３０、１７３０、１８３０の下層の上側表面および／または上層の下側表面を除いて、前述したフォーカスリング１３０と同様なものであってよい。

【0076】

図１４を参照すると、フォーカスリング１４３０の下層１４３０ａは、上側表面１４４０ａを有し、フォーカスリング１４３０の上層１４３０ｂは、下側表面１４４０ｂを有する。上層１４３０ｂの下側表面１４４０ｂは、下層１４３０ａの上側表面１４４０ａの上に配置され、それと接触し、かつそれによって支持される。上側表面１４４０ａおよび下側表面１４４０ｂは、互いに補完している。上側表面１４４０ａおよび下側表面１４４０ｂは、フォーカスリング１４３０の周囲で円周に沿って周期的であり、フォーカスリング１４３０の中心からの所与の半径距離において、同じ周期長を有する。上側表面１４４０ａおよび下側表面１４４０ｂの突出部／凹部半径線１４５０、凹部／突出部半径線１４５２、および突出部／凹部半径線１４５４は、フォーカスリング１４３０の中心からの所与の半径距離における周期長１４６０で示されている。突出部／凹部半径線１４５０、凹部／突出部半径線１４５２、および突出部／凹部半径線１４５４は、上側表面１４４０ａにとっては、それぞれ、突出部半径線、凹部半径線、および突出部半径線であり、下側表面１４４０ｂにとっては、それぞれ、凹部半径線、突出部半径線、および凹部半径線である。周期長１４６０は、突出部／凹部半径線１４５０と１４５４との間に示されている。周期長１４６０は、周期長１４６０の中央線（例えば、凹部／突出部半径線１４５２）を中心にして左右対称である。

【0077】

上側表面１４４０ａおよび下側表面１４４０ｂは、突出部半径線と凹部半径線との近接するペア間の連続的な表面である。例えば、突出部／凹部半径線１４５０から凹部／突出部半径線１４５２までの上側表面１４４０ａは、連続的であり、かつ凹部／突出部半径線１４５２から突出部／凹部半径線１４５４までの上側表面１４４０ａは、連続的である。さらに、突出部／凹部半径線１４５０から凹部／突出部半径線１４５２までの下側表面１４４０ｂは、連続的であり、かつ凹部／突出部半径線１４５２から突出部／凹部半径線１４５４までの下側表面１４４０ｂは、連続的である。

【0078】

図示した実施形態では、上側表面１４４０ａおよび下側表面１４４０ｂは、突出部半径線および凹部半径線において（例えば、突出部／凹部半径線１４５０、凹部／突出部半径線１４５２、および突出部／凹部半径線１４５０において）不連続な表面である。図示した実施形態では、上側表面１４４０ａおよび下側表面１４４０ｂは、三角柱を繰り返す表面である。

【0079】

図１５を参照すると、フォーカスリング１５３０は、前述のように、上側表面２３０ａを伴う下層１３０ａを有する。上層１５３０ｂは、下側表面１５４０ｂを有する。上層１５３０ｂの下側表面１５４０ｂは、下層１３０ａの上側表面２３０ａの上に配置され、それと接触し、かつそれによって支持される。下側表面１５４０ｂは、概して、平坦な表面から延びる突出部１５４２を伴う平坦な表面である。下側表面１５４０ｂは、上側表面２３０ａを補完していない。下層１３０ａの上側表面２３０ａは、周期的であり、かつ周期長１５６０内で、フォーカスリング１５３０の中心からの所与の半径距離において、突出部半径線１５５０、凹部半径線１５５２、および突出部半径線１５５４を有する。上層１５３０ｂの下側表面１５４０ｂの突出部１５４２は、フォーカスリング１５３０の周囲で円周に沿って、フォーカスリング１５３０の中心からの所与の半径距離において、同じ周期長１５６０で配置される。下側表面１５４０ｂの周期長１５６０は、それぞれの突出部１５４２と交差する半径線を中心にして左右対称である。本実施形態では、下側表面１５４０ｂは、突出部半径線と凹部半径線との近接するペア間で不連続である（例えば、平坦な表面に任意に配置された１つの凹部半径線に対して、下側表面１５４０ｂは、凹部半径線の両側面で近傍の両方の突出部半径線まで連続的でない）。

【0080】

図１６を参照すると、フォーカスリング１６３０は、前述のように、下側表面２３０ｂを伴う上層１３０ｂを有する。下層１６３０ａは、上側表面１６４０ａを有する。上層１３０ｂの下側表面２３０ｂは、下層１６３０ａの上側表面１６４０ａの上に配置され、それと接触し、かつそれによって支持される。上側表面１６４０ａは、概して、平坦な表面から延びる突出部１６４２を伴う平坦な表面である。上側表面１６４０ａは、下側表面２３０ｂを補完していない。上層１３０ｂの下側表面２３０ｂは、周期的であり、かつ周期長１６６０内で、フォーカスリング１５３０の中心からの所与の半径距離において、突出部半径線１６５０、凹部半径線１６５２、および突出部半径線１６５４を有する。下層１６３０ａの上側表面１６４０ａの突出部１６４２は、フォーカスリング１６３０の周囲で円周に沿って、フォーカスリング１５３０の中心からの所与の半径距離において、同じ周期長１６６０で配置される。上側表面１６４０ａの周期長１６６０は、それぞれの突出部１６４２と交差する半径線を中心にして左右対称である。本実施形態では、上側表面１６４０ａは、突出部半径線と凹部半径線との近接するペア間で不連続である（例えば、平坦な表面に任意に配置された１つの凹部半径線に対して、上側表面１６４０ａは、凹部半径線の両側面で近傍の両方の突出部半径線まで連続的でない）。

【0081】

図１７を参照すると、フォーカスリング１７３０は、前述のように、上側表面１４４０ａを伴う下層１４３０ａを有する。上層１７３０ｂは、下側表面１７４０ｂを有する。上層１７３０ｂの下側表面１７４０ｂは、下層１４３０ａの上側表面１４４０ａの上に配置され、それと接触し、かつそれによって支持される。下側表面１７４０ｂは、概して、平坦な表面から延びる突出部１７４２を伴う平坦な表面である。下側表面１７４０ｂは、上側表面１４４０ａを補完していない。下層１４３０ａの上側表面１４４０ａは、周期的であり、かつ周期長１７６０内で、フォーカスリング１５３０の中心からの所与の半径距離において、突出部半径線１７５０、凹部半径線１７５２、および突出部半径線１７５４を有する。上層１７３０ｂの下側表面１７４０ｂの突出部１７４２は、フォーカスリング１７３０の周囲で円周に沿って、フォーカスリング１５３０の中心からの所与の半径距離において、同じ周期長１７６０で配置される。下側表面１７４０ｂの周期長１７６０は、それぞれの突出部１７４２と交差する半径線を中心にして左右対称である。本実施形態では、下側表面１７４０ｂは、突出部半径線と凹部半径線との近接するペア間で不連続である（例えば、平坦な表面に任意に配置された１つの凹部半径線に対して、下側表面１７４０ｂは、凹部半径線の両側面で近傍の両方の突出部半径線まで連続的でない）。

【0082】

図１８を参照すると、フォーカスリング１８３０は、前述のように、下側表面１４４０ｂを伴う上層１４３０ｂを有する。下層１８３０ａは、上側表面１８４０ａを有する。上層１４３０ｂの下側表面１４４０ｂは、下層１８３０ａの上側表面１８４０ａの上に配置され、それと接触し、かつそれによって支持される。上側表面１８４０ａは、概して、平坦な表面から延びる突出部１８４２を伴う平坦な表面である。上側表面１８４０ａは、下側表面１４４０ｂを補完していない。上層１４３０ｂの下側表面１４４０ｂは、周期的であり、かつ周期長１８６０内で、フォーカスリング１５３０の中心からの所与の半径距離において、突出部半径線１８５０、凹部半径線１８５２、および突出部半径線１８５４を有する。下層１８３０ａの上側表面１８４０ａの突出部１８４２は、フォーカスリング１８３０の周囲で円周に沿って、フォーカスリング１５３０の中心からの所与の半径距離において、同じ周期長１８６０で配置される。上側表面１８４０ａの周期長１８６０は、それぞれの突出部１８４２と交差する半径線を中心にして左右対称である。本実施形態では、上側表面１８４０ａは、突出部半径線と凹部半径線との近接するペア間で不連続である（例えば、平坦な表面に任意に配置された１つの凹部半径線に対して、上側表面１８４０ａは、凹部半径線の両側面で近傍の両方の突出部半径線まで連続的でない）。

【0083】

フォーカスリングの下層および上層の様々な上側表面および下側表面を、実施形態として提供してきた。他の実施形態に従って、フォーカスリングの下層および上層の上側表面および下側表面に対して、他の変更および配置を実施することができる。

【0084】

第１の実施形態は、半導体プロセス用の構成要素である。構成要素は、プラズマ半導体プロセス中に半導体基板を外側から取り囲むように構成されたフォーカスリングを含む。フォーカスリングは、下側表面を有する第１のリング層を含み、かつ上側表面を有する第２のリング層を含む。上側表面は、下側表面が上側表面に接触することによって第１のリング層を支持するように構成される。下側表面および上側表面は、円周に沿って周期的である。下側表面および上側表面は、フォーカスリングの中心からの同じ第１の半径距離において同じ周期長を有する。下側表面および上側表面のうちの少なくとも一方は、第１の突出部半径線、第１の凹部半径線、および第２の突出部半径線を含む。第１の凹部半径線は、第１の突出部半径線と第２の突出部半径線との間で水平方向に配置される。第１の半径距離における周期長は、第１の突出部半径線から第２の突出部半径線までの長さである。第１の突出部半径線から第１の凹部半径線までの下側表面および上側表面のうちの少なくとも一方は、連続的である。第１の凹部半径線から第２の突出部半径線の下側表面および上側表面のうちの少なくとも一方は、連続的である。第２のリング層は、上側表面が第１のリング層を支持している間、第１のリング層に対して相対的に水平方向に回転移動可能である。

【0085】

第１の実施形態では、下側表面および上側表面のうちの少なくとも一方は、第１の突出部半径線、第１の凹部半径線、および第２の突出部半径線のそれぞれにおいて連続的である場合がある。

【0086】

第１の実施形態では、下側表面および上側表面のうちの少なくとも一方は、第１の突出部半径線、第１の凹部半径線、および第２の突出部半径線のそれぞれにおいて不連続である場合がある。

【0087】

第１の実施形態では、第１の突出部半径線から第２の突出部半径線までの第１の半径距離における周期長は、第１の凹部半径線を中心にして左右対称である場合がある。

【0088】

第１の実施形態では、下側表面および上側表面のうちの少なくとも一方は、正弦波表面である場合がある。第１の突出部半径線、第１の凹部半径線、および第２の突出部半径線のそれぞれは、正弦波表面内にある場合がある。

【0089】

第１の実施形態では、下側表面および上側表面の他方は、第２の凹部半径線、第３の突出部半径線、および第３の凹部半径線を含む場合がある。第３の突出部半径線は、第２の凹部半径線と第３の凹部半径線との間で水平方向に配置される場合がある。第１の半径距離における周期長は、第２の凹部半径線から第３の凹部半径線までの長さである場合がある。第２の凹部半径線から第３の突出部半径線までの下側表面および上側表面の他方は、連続的である場合がある。第３の突出部半径線から第３の凹部半径線までの下側表面および上側表面の他方は、連続的である場合がある。さらに、構成要素において、下側表面および上側表面の他方は、第２の凹部半径線、第３の突出部半径線、および第３の凹部半径線のそれぞれにおいて連続的である場合がある。さらに、構成要素において、下側表面および上側表面の他方は、第２の凹部半径線、第３の突出部半径線、および第３の凹部半径線のそれぞれにおいて不連続である場合がある。

【0090】

第１の実施形態では、下側表面および上側表面は、それぞれ、正弦波表面である場合がある。上側表面は、下側表面と相補関係にある場合がある。

【0091】

第１の実施形態では、第１のリング層は、非導電性材料である場合がある。

【0092】

第１の実施形態では、第２のリング層は、導電性電極を含む場合がある。

【0093】

第１の実施形態では、第２のリング層は、垂直方向に突出するフランジを含む場合があり、該フランジは、第１のリング層を外側から制限するように構成される場合がある。

【0094】

第１の実施形態では、第１のリング層の内側垂直表面は、フォーカスリングの中心からの第２の半径距離にある場合がある。第２のリング層の内側垂直表面は、フォーカスリングの中心からの第３の半径距離にある場合がある。第２のリング層の内側垂直表面は、下側表面が第１のリング層を支持している間、第１のリング層の下にあるように構成される場合がある。第２の半径距離は、第３の半径距離よりも短い場合がある。

【0095】

第１の実施形態では、第２のリング層は、底面を有する場合があり、凹部は、底面から第２のリング層内にある場合がある。凹部は、それぞれのピンが凹部と係合するように構成されてよい。

【0096】

第１の実施形態では、第１のリング層は、内側側壁を有する場合がある。スロットは、内側側壁から第１のリング層のある深さまで、第１のリング層内にある場合がある。スロットは、それぞれのピンがスロットと係合するように構成されてよい。スロットは、それぞれのピンが第１のリング層に対してスロット内で垂直方向に移動できるようにさらに構成されてよい。

【0097】

第１の実施形態では、第２のリング層は、第２のリング層を通るスロットを有する場合がある。スロットは、それぞれのピンが第２のリング層に対してスロット内で水平方向に移動できるようにさらに構成されてよい。第１のリング層は、第１のリング層内の下側表面からの凹部を有する場合がある。凹部は、それぞれのピンが凹部と係合するように構成されてよい。凹部は、それぞれのピンが第１のリング層に対して凹部内で垂直方向に移動できるようにさらに構成されてよい。

【0098】

第２の実施形態は、半導体プロセス用のプロセス装置である。プロセス装置は、チャンバ、基板支持体、およびフォーカスリング回転アセンブリを含む。チャンバは、チャンバ内に内部容積を有する。基板支持体は、チャンバの内部容積内に配置される。基板支持体は、半導体基板を支持するように構成された支持面を有する。基板支持体は、支持面を外側から取り囲むフォーカスリングを支持するように構成されたフランジを含む。フォーカスリング回転アセンブリは、チャンバの内部容積内に少なくとも部分的に配置される。フォーカスリング回転アセンブリは、支持面に対して直角な軸線を中心にして、フォーカスリングの少なくとも１部分を水平方向に回転させるように構成される。フォーカスリング回転アセンブリは、支持面に対して直角な軸線を中心にして水平方向に回転するように構成されたフレームを含む。

【0099】

第２の実施形態では、基板支持体は、フランジの上方の基板支持体の垂直側壁に停止ピンを含む場合がある。停止ピンは、押し出された位置で垂直側壁から水平方向に延びる場合がある。停止ピンは、格納式であってよい。停止ピンは、フォーカスリングの内側側壁内のそれぞれのスロットに係合するように構成される場合がある。さらに、基板支持体は、停止ピンのそれぞれの停止ピンを引き込み、かつ押し出すようにそれぞれ構成されたアクチュエータを含む場合がある。

【0100】

第２の実施形態では、基板支持体は、フランジから垂直方向に延びる停止ピンを含む場合がある。停止ピンは、フォーカスリングの下側表面内のそれぞれの凹部に係合するように構成される場合がある。さらに、停止ピンは、固定式である場合がある。

【0101】

第２の実施形態では、フォーカスリング回転アセンブリは、回転ピンをさらに含む場合がある。回転ピンは、フレームに機械的に連結され、かつフレームから突出する場合がある。回転ピンは、フランジを通るそれぞれのスロットを通って延びる場合があり、かつフォーカスリングの底面のそれぞれの凹部に係合するように構成されたフランジの上方に垂直方向に突出する場合がある。

【0102】

第２の実施形態では、フォーカスリング回転アセンブリは、フレームに機械的に連結され、かつフレームを水平方向に回転させるように構成されたモータをさらに含む場合がある。

【0103】

第２の実施形態は、フォーカスリングに電気的に接続されるように構成された電気コネクタをさらに含む場合がある。

【0104】

第２の実施形態は、電源および制御回路をさらに含む場合がある。電源は、電源の出力ノードで電圧を出力するように構成する場合がある。制御回路は、電源の出力ノードに電気的に接続された入力ノードを有する場合があり、かつフォーカスリングに電気的に接続されるように構成された出力ノードを有する場合がある。制御回路は、電圧の振幅、位相、またはそれらの組み合わせを調節して、制御回路の出力ノードで対応する調節された電圧を出力するように制御可能である場合がある。加えて、プロセス装置は、コントローラをさらに含む場合がある。コントローラは、１つ以上のプロセッサおよび非一時的メモリを含む場合がある。非一時的メモリは、記憶された命令を含む場合があり、該命令は、１つ以上のプロセッサによって実行されると、該１つ以上のプロセッサに、制御回路が振幅、位相、またはそれらの組み合わせを調節するように制御させる場合がある。

【0105】

第３の実施形態は、半導体プロセス用の方法である。方法は、フォーカスリングの高さを調節することを含む。フォーカスリングは、プロセス装置のチャンバ内で半導体基板を外側から取り囲むように配置される。フォーカスリングは、第１のリング層および第２のリング層を含む。フォーカスリングの高さを調節することは、第１のリング層に対して相対的に第２のリング層を回転させることを含む。第１のリング層は、下側表面を有する。第２のリング層は、上側表面を有する。下側表面は、上側表面上に配置され、かつその上側表面と接触する。下側表面および上側表面は、円周に沿って周期的である。下側表面および上側表面は、フォーカスリングの中心からの同じ第１の半径距離において同じ周期長を有する。下側表面および上側表面のうちの少なくとも一方は、第１の突出部半径線、第１の凹部半径線、および第２の突出部半径線を含む。第１の凹部半径線は、第１の突出部半径線と第２の突出部半径線との間で水平方向に配置される。第１の半径距離における周期長は、第１の突出部半径線から第２の突出部半径線までの長さである。第１の突出部半径線から第１の凹部半径線までの下側表面および上側表面のうちの少なくとも一方は、連続的である。第１の凹部半径線から第２の突出部半径線の下側表面および上側表面のうちの少なくとも一方は、連続的である。方法は、フォーカスリングが半導体基板を外側から取り囲むように配置されている間、チャンバのプロセス容積内でプラズマを発生させることを含む。半導体基板は、プラズマに曝される。

【0106】

第３の実施形態では、下側表面および上側表面のうちの少なくとも一方は、第１の突出部半径線、第１の凹部半径線、および第２の突出部半径線のそれぞれにおいて連続的である場合がある。

【0107】

第３の実施形態では、下側表面および上側表面のうちの少なくとも一方は、第１の突出部半径線、第１の凹部半径線、および第２の突出部半径線のそれぞれにおいて不連続である場合がある。

【0108】

第３の実施形態では、第１の突出部半径線から第２の突出部半径線までの第１の半径距離における周期長は、第１の凹部半径線を中心にして左右対称である場合がある。

【0109】

第３の実施形態では、下側表面および上側表面のうちの少なくとも一方は、正弦波表面である場合がある。第１の突出部半径線、第１の凹部半径線、および第２の突出部半径線のそれぞれは、正弦波表面内にある場合がある。

【0110】

第３の実施形態では、下側表面および上側表面の他方は、第２の凹部半径線、第３の突出部半径線、および第３の凹部半径線を含む場合がある。第３の突出部半径線は、第２の凹部半径線と第３の凹部半径線との間で水平方向に配置される場合がある。第１の半径距離における周期長は、第２の凹部半径線から第３の凹部半径線までの長さである場合がある。第２の凹部半径線から第３の突出部半径線までの下側表面および上側表面の他方は、連続的である場合がある。第３の突出部半径線から第３の凹部半径線までの下側表面および上側表面の他方は、連続的である場合がある。下側表面および上側表面の他方は、第２の凹部半径線、第３の突出部半径線、および第３の凹部半径線のそれぞれにおいて連続的である場合がある。本方法では、下側表面および上側表面の他方は、第２の凹部半径線、第３の突出部半径線、および第３の凹部半径線のそれぞれにおいて不連続である場合がある。

【0111】

第３の実施形態では、下側表面および上側表面は、それぞれ、正弦波表面である場合がある。上側表面は、下側表面と相補関係にある場合がある。

【0112】

第３の実施形態では、第１のリング層は、非導電性材料である場合がある。

【0113】

第３の実施形態では、第２のリング層は、導電性電極を含む場合がある。追加として、方法は、プラズマがプロセス容積内にある間に、電圧を導電性電極に印加することをさらに含む場合がある。

【0114】

第３の実施形態では、第２のリング層は、垂直方向に突出するフランジを含む場合がある。フランジは、第１のリング層を外側から制限するように構成される場合がある。

【0115】

第３の実施形態では、第１のリング層の内側垂直表面は、フォーカスリングの中心からの第２の半径距離にある場合があり、かつ第２のリング層の内側垂直表面は、フォーカスリングの中心からの第３の半径距離にある場合がある。第２のリング層の内側垂直表面は、下側表面が第１のリング層を支持している間、第１のリング層の下にあるように構成される場合がある。第２の半径距離は、第３の半径距離よりも短い場合がある。

【0116】

第３の実施形態では、半導体基板は、プロセス装置のチャンバ内の基板支持体の上に配置される場合がある。基板支持体は、フランジを含む場合がある。フォーカスリングは、フランジの上に配置される場合がある。フォーカスリング回転アセンブリは、第１のリング層に対して相対的に第２のリング層を回転させることができる。さらに、フォーカスリング回転アセンブリは、フレームと、フレームに機械的に連結され、かつそのフレームから突出する回転ピンとを含む場合がある。回転ピンは、フランジを通るそれぞれのスロットを通って延びて、フォーカスリングの底面内のそれぞれの凹部に係合する場合がある。第１のリング層に対して相対的に第２のリング層を回転させることは、フレームを回転させることを含む場合がある。さらに、フォーカスリング回転アセンブリは、モータを含む場合があり、かつモータは、フレームを回転させる場合がある。

【0117】

基板支持体は、フランジの上方の基板支持体の垂直側壁に停止ピンを含む場合がある。第１のリング層に対して相対的に第２のリング層を回転させることは、第１のリング層の内側側壁内のそれぞれのスロット内に停止ピンを係合させることを含む場合がある。加えて、本方法では、停止ピンは、格納式であってよい。

【0118】

基板支持体は、フランジから垂直方向に延びる停止ピンを含む場合がある。第１のリング層に対して相対的に第２のリング層を回転させることは、第２のリング層を通るそれぞれのスロットを通って停止ピンを延伸させることと、第１のリング層の下側表面内のそれぞれの凹部内に停止ピンを係合させることと、を含む場合がある。加えて、停止ピンは、固定式である場合がある。

【0119】

第４の実施形態は、半導体プロセスのための方法である。方法は、プロセス装置を使用して、第１の複数の基板に対して第１のプロセス条件を有するプラズマ半導体プロセスを実施することを含む。プロセス装置は、プラズマ半導体プロセス中に基板を支持するように構成された基板支持体を含む。フォーカスリングは、プラズマ半導体プロセス中、基板を外側から取り囲むように配置される。フォーカスリングは、第１のリング層、およびその第１のリング層を支持し、かつそれと接触する第２のリング層を有する。フォーカスリングの高さは、第１のリング層に対して相対的に第２のリング層を回転させることによって調節可能である。第１のプロセス条件は、プラズマ半導体プロセス中にフォーカスリングの第１の高さを実現するための、第１のリング層に対して相対的な第２のリング層の第１の回転量に相当する。方法は、第１の複数の基板のそれぞれの中心近傍の、第１の複数の基板のそれぞれの第１の特性を測定することを含む。第１の特性は、プラズマ半導体プロセスによって形成される。方法は、第１の複数の基板のそれぞれのエッジ近傍の、第１の複数の基板のそれぞれの第２の特性を測定することを含む。第２の特性は、プラズマ半導体プロセスによって形成される。方法は、プロセッサベースのシステムによって、第１の特性および第２の特性に基づいて、第２の複数の基板に対してプラズマ半導体プロセスを実施する間に適用される第２のプロセス条件を決定することを含む。第２のプロセス条件は、プラズマ半導体プロセス中にフォーカスリングの第２の高さを実現するための、第１のリング層に対して相対的な第２のリング層の第２の回転量に相当する。方法は、プロセス装置を使用して、第２の複数の基板に対して第２のプロセス条件を有するプラズマ半導体プロセスを実施することを含む。

【0120】

第４の実施形態では、第１の特性は、第１の複数の基板のそれぞれの基板に対する、それぞれの基板のそれぞれの中心近傍の、それぞれの基板にエッチングされる凹部の第１の輪郭角度を含む場合があり、第２の特性は、第１の複数の基板のそれぞれの基板に対する、それぞれの基板のそれぞれのエッジ近傍の、それぞれの基板にエッチングされる凹部の第２の輪郭角度を含む場合がある。

【0121】

第４の実施形態では、第１の特性は、第１の複数の基板のそれぞれの基板に対する、それぞれの基板のそれぞれの中心近傍の、それぞれの基板にエッチングされる凹部の第１の深さを含む場合があり、第２の特性は、第１の複数の基板のそれぞれの基板に対する、それぞれの基板のそれぞれのエッジ近傍の、それぞれの基板にエッチングされる凹部の第２の深さを含む場合がある。

【0122】

第４の実施形態では、第１の特性は、第１の複数の基板のそれぞれの基板に対する、それぞれの基板のそれぞれの中心近傍の、それぞれの基板上に堆積される膜の第１の厚さを含む場合があり、第２の特性は、第１の複数の基板のそれぞれの基板に対する、それぞれの基板のそれぞれのエッジ近傍の膜の第２の厚さを含む場合がある。

【0123】

第４の実施形態では、第１の複数の基板に対して第１のプロセス条件を有するプラズマ半導体プロセスを実施することは、第３のプロセス条件をさらに有する場合がある。第３のプロセス条件は、プラズマ半導体プロセス中に、フォーカスリングの電極に印加される信号の第１の振幅および第１の位相に相当する場合がある。第２のプロセス条件を決定することは、第１の特性および第２の特性に基づいて、第２の複数の基板に対してプラズマ半導体プロセスを実施する間に適用される第４のプロセス条件を決定することをさらに含む場合がある。第４のプロセス条件は、プラズマ半導体プロセス中に、フォーカスリングの電極に印加される信号の第２の振幅および第２の位相に相当する場合がある。第２の複数の基板に対して第２のプロセス条件を有するプラズマ半導体プロセスを実施することは、第４のプロセス条件をさらに有する場合がある。

【0124】

種々の実施形態について詳細に記載してきたが、種々の変化、置換、および変更が、添付の特許請求の範囲によって定義される範囲を逸脱することなく行われ得ることを理解すべきである。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【国際調査報告】