JP2003501829A - プラズマ処理のための改良された基体支持体 - Google Patents

プラズマ処理のための改良された基体支持体

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マイケル ジー チャフィン
デニス エス グリマード
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Abstract

(57)【要約】 支持体（５５）は、一次電極（７０）をカバーしている誘電体（６０）を含み、誘電体（６０）は基体（２５）を受入れるようになっている表面（７５）と、誘電体（６０）を通って延びる導管（１６０）とを有している。一次電極（７０）の周縁（１９５）と導管（１６０）の表面（１８０）との間の誘電体（６０）の部分の厚みは、基体（２５）の処理中に、一次電極（７０）がＲＦ電圧によって帯電されてチャンバ（３０）内にガスのプラズマが形成された時、導管（１６０）内にプラズマが形成される可能性を低下させるように十分に大きくなっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （技術分野） 本発明は、チャンバ内においてプラズマ処理中の基体の支持に関する。
【０００２】 （従来の技術） 集積回路は、チャンバ内の支持体上に基体を配置し、チャンバ内へガスを導入
し、そしてガスにＲＦエネルギを結合してガスにエネルギを与え、プラズマを形
成させることによって製造される。支持体は、典型的には、電極をカバーしてい
る誘電体からなる。電極にＲＦ電圧を印加し、チャンバ内の対面する導体表面を
電気的に接地することによって、チャンバ内のガスにエネルギを与える。支持体
は、基体と誘電体との間の界面に熱伝達ガスを供給するためのガス導管、及び基
体を支持体上へ昇降させるリフトピンを保持するための他の導管のような、誘電
体と電極とを通って延びる１つ以上の導管を備えている。基体の上のプラズマに
（たとえ、導管によって作られた電極間隙を横切るとしても）比較的均一なレベ
ルのＲＦエネルギを結合できるようにするために、支持体内の電極の周縁または
端を可能な限り導管に接近させることが望ましい。しかしながら、電極の周縁を
導管に接近させると、ＲＦエネルギが電極の周縁から導管内のガスへ電気的に結
合される恐れがある。このＲＦ結合により、導管内のガスのイオン化、アーキン
グ、及びグロー放電がもたらされる。これは、導管表面、支持体、及び上に配置
されている基体の裏側にさえもスパッタリング、化学的腐食、及び熱的劣化を生
じさせるので望ましくない。
【０００３】 導管内にプラズマが形成されることは、特にセラミック誘電体の支持体の場合
には問題である。化学的腐食に対する耐性、及び高温に耐える能力の故に、アル
ミナ製のセラミック支持体が漸増的に使用されてきている。しかしながら、セラ
ミック材料は脆く、小直径の導管を加工することが困難であるために、これらの
セラミック支持体は典型的に大直径の導管を有している。大直径の導管の場合に
は、導管内の間隙内にイオン化されたガス分子を加速するような長い通路ができ
る。通路が長くなると、帯電したガス種と他のガス分子とのエネルギ的衝突の数
が多くなり、導管内になだれ降伏及びプラズマ形成を生ずるようになる。
【０００４】 従って、チャンバ内において基体を処理中に、支持体を通って延びる導管内に
アーキング、グロー放電、またはプラズマ形成が発生する可能性を低下させる支
持体に対する要望が存在している。また、チャンバ内における腐食及び熱的劣化
が少ない支持体に対する要望も存在している。更に、基体の表面全体により均一
なプラズマシースを発生させる支持体を提供することも望ましい。
【０００５】 （発明の概要） 本発明は、基体を支持し、チャンバ内にガスのプラズマを形成させることがで
きる支持体を提供することによって、これらの要望を満足させる。本支持体は、
チャンバ内にガスのプラズマを形成させるように帯電可能な一次電極を備えてい
る。誘電体が一次電極をカバーしており、この誘電体は基体と、誘電体を通って
延びる導管とを受入れるようになっている表面を有している。一次電極と導管と
の間の誘電体の厚みは、導管内のプラズマの形成を減少させるように十分に大き
い。本支持体は、ガス分配器及び排気口を備え、支持体上に保持された基体を、
ガス分配器によって分配され排気口によって排気されるガスのプラズマによって
処理するチャンバに特に有用である。
【０００６】 別のバージョンでは、本発明は支持体に関し、本支持体は、基体を受入れて基
体の下に第１のガスを供給する第１の手段、及びチャンバ内において支持体上の
基体の処理中に、基体の上に第１のガスのプラズマを形成し、導管内の第１のガ
ス内のプラズマの形成を減少させる第２の手段を備えている。
【０００７】 更に別のバージョンでは、本発明は支持体に関し、本支持体は、基体を受入れ
るようになっている表面及び導管を有する誘電体を備えている。一次電極が誘電
体によってカバーされ、一次電極は、チャンバ内にガスのプラズマを形成させる
ように帯電可能であり、また導管の周りに周縁を有している。二次電極も誘電体
によってカバーされている。好ましくは、二次電極は、チャンバ内において支持
体上の基体の処理中に、一次電極の周縁から導管内のガスへのエネルギの結合を
抑圧する。
【０００８】 更に別のバージョンでは、本発明は、基体処理チャンバに関し、本基体処理チ
ャンバは、チャンバ内へガスを供給することができるガス分配器と、基体を受入
れることができる表面を有し、内部を通る導管を有している誘電体と、誘電体の
下の一次電極及び二次電極と、チャンバ内において基体を処理中に、一次電極を
ＲＦ電位で帯電させてチャンバ内のガスのプラズマを維持し、二次電極を一次電
極に対して電気的にバイアスして導管内のプラズマの形成を減少させる電圧源と
を備えている。
【０００９】 別の面では、本発明は、基体をチャンバ内に保持する支持体の製造方法に関す
る。本方法は、電極をカバーする誘電体を形成するステップ、及び誘電体内に導
管を形成するステップとを含み、電極の周縁と導管の表面との間の誘電体の厚み
は、チャンバ内において基体を処理中に電極がＲＦ電圧によって帯電した時、導
管内のプラズマ形成を減少させるように十分に大きくする。
【００１０】 更に別の面では、本発明は、支持体の製造方法に関し、本方法は、導管を含む
誘電体を形成するステップを含み、この誘電体は一次電極及び二次電極をカバー
している。一次電極はチャンバ内にガスのプラズマを維持するように帯電可能で
あり、二次電極はチャンバ内において支持体上の基体を処理中に、電極の周縁か
ら導管内のガスへのエネルギの結合を抑圧するような形状及びサイズである。
【００１１】 本発明は、更に、チャンバ内において支持体上の基体を処理する方法に関し、
支持体は基体を受入れることができる表面を有する誘電体を備え、誘電体は一次
電極及び二次電極をカバーし、誘電体を通って延びる導管を含む。本方法では、
基体は誘電体の表面上に配置され、支持体内の一次電極はＲＦ電位に維持されて
チャンバ内にガスのプラズマを維持する。二次電極は、一次電極に対して電気的
にバイアスされ、チャンバ内において基体を処理中に導管内のプラズマ形成を減
少させる。好ましくは、二次電極を電気的にバイアスするステップは、二次電極
を電気的に接地するステップからなる。
【００１２】 以下に、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明するが、この説明から
本発明のこれらの特色、面、及び長所が明白になるであろう。
【００１３】 （実施の形態） 図１は、エネルギを与えられたガス、即ちプラズマ内で半導体ウェーハのよう
な基体２５を処理するための装置２０を示している。一般に、装置２０は、側壁
３５、上壁４５、及び基体２５を保持する支持体５５を載せている底部分５０を
備えている。支持体５５は一次電極７０をカバーしている誘電体６０を含み、誘
電体６０はその上側に基体２５を受入れるための表面７５を有している。ガス源
８２からのプロセスガス（即ち、第１のガス）は、基体２５の周りに分布してい
る複数のノズル８５を有するガス分配器８０を通してチャンバ３０内へ導入され
る。チャンバ３０にＲＦエネルギを誘導的に、または容量的に結合することによ
ってガスにエネルギを与え、プラズマを形成させる。例えば、支持体５５内の一
次電極７０とチャンバ３０の部分的に対面している導電性上壁４５との間に、電
圧源９５からＲＦ電圧を印加することによって、容量的にエネルギを与えること
ができる。装置２０は、チャンバ３０内へＲＦエネルギを誘導的に結合するイン
ダクタコイル１００を更に含んでいる。典型的には、一次電極７０及びインダク
タコイル１００へ印加されるＲＦ電力の周波数は、約50ｋＨｚから約60ＭＨｚま
でである。一次電極７０へ印加されるＲＦ電力は典型的には約10から約5000ワッ
トであり、インダクタコイル１００へ印加されるＲＦ電力は典型的には約750か
ら約5000ワットである。使用済みのガス及び副産物は、排気システム１１０を通
してチャンバ３０から排出される。排気システム１１０は、典型的には、チャン
バ３０内のガスの圧力を制御するために、真空ポンプ１２０及び絞り弁１２５を
含んでいる。
【００１４】 一般に、支持体５５は、誘電体６０を支持するためのベース１３０を更に備え
ている。好ましくは、ベース１３０はチャンネル１３５を更に含んでおり、基体
２５を加熱、または冷却させるための熱伝達流体がこのチャンネル１３５を通っ
て循環している。より好ましくは、ベース１３０は、ベース１３０と基体２５と
の間の熱の伝達を最大にするために、支持体５５上に保持されている基体２５の
形状及びサイズと整合する形状及びサイズである。例えば、円形またはディスク
上の形状を有する基体２５の場合、ベース１３０は直円柱の形状からなる。典型
的には、ベース１３０は導電性材料からなり、絶縁用シールドまたはジャケット
１５０によって取り囲まれている。ベース１３０はアルミニウムのような金属で
作られ、ジャケット１５０は、例えばポリマー材料、または石英のようなセラミ
ック材料のような絶縁材料で作られる。オプションとして、ベース１３０は電圧
源９５によって電気的にバイアスすることもできる。
【００１５】 支持体５５の誘電体６０は、一次電極７０を、基体２５及びチャンバ３０内の
プラズマから分離する。誘電体６０は、一次電極７０（図示せず）として働くベ
ース１３０の上に位置する単層の絶縁材料であることも、または一次電極７０を
埋め込んだモノリスであることもできる。好ましくは、図１に示すように、誘電
体６０は、一次電極７０が埋め込まれていて、一次電極７０全体をプラズマから
実質的に分離するモノリスからなる。誘電体６０は、ガスまたはプラズマによる
浸食に耐え、また高温に耐えることができる誘電体材料で作られる。誘電体６０
は、一次電極７０に印加されるＲＦ電圧を、チャンバ３０内のプラズマに容量的
に結合できるように、十分に低い吸収係数を有している。適当な誘電体材料は、
例えば、Ａl2Ｏ3、ＡlＮ、ＢＮ、Ｓi、ＳiＣ、Ｓi3Ｎ4、ＴiＯ2、ＺrＯ2及びそ
れらの混合体及び複合体のようなセラミック材料、及びポリイミド、ポリアミド
、ポリエーテルイミド、ポリケトン、ポリエーテルケトン、ポリアクリル酸塩、
フルオロエチレン、またはそれらの混合体のようなポリマー材料を含む。一次電
極７０の上に配置されている誘電体材料の厚みは、一次電極７０に印加されたＲ
Ｆ電圧をチャンバ３０内のプラズマに容量的に結合できるように、約100μｍか
ら約1000μｍである。
【００１６】 誘電体６０は、誘電体６０の表面と基体２５との間の界面に熱伝達ガス（また
は第２のガス）を供給するようになっている誘電体６０を通って延びる１以上の
導管１６０（例えばガス導管１７０のような）を更に含む。典型的にはヘリウム
である熱伝達ガスは、基体２５と支持体５５との間の熱伝達を促進する。誘電体
６０内の他の導管１６０は、誘電体６０の表面から基体２５を上昇させたり、ま
たは下降させて基体２５をローディングまたはアンローディングするリフトピン
１７５を、支持体５５を通して伸ばすことができるようにしている。導管１６０
は内面１８０を有しており、誘電体６０の厚みに依存して典型的には約10から約
30ｍｍの長さであり、そして約0.1から３ｍｍまでの幅または直径を有する多辺
形または円形の断面を有している。
【００１７】 一次電極７０はＲＦ電圧によって帯電され、基体２５の処理中にチャンバ３０
内のプラズマにエネルギーを与える。一次電極７０は、チャンバ３０内のガス、
及び実質的に基体２５の全面積にわたってＲＦエネルギを均一に結合させるよう
に十分に大きい面積を有している。例えば、200乃至300ｍｍ（８乃至12インチ）
の直径を有する円形基体２５の場合、典型的には一次電極７０は約30から約70,0
00ｍｍ2の面積を有する。更に、図２ａ及び２ｂに示すように、一次電極７０は
開口１８５の周りに周縁１９５を含み、開口１８５自体は誘電体６０内の導管１
６０の周りを延びている。一次電極７０は、導体層、導電性材料のメッシュ、ま
たは誘電体６０をドープすることによって形成した導電パターンからなることが
できる。好ましくは、一次電極７０は、メッシュ、または導電性材料で作られた
複数の電極セグメントの相互接続されたグループからなる。電極のための適当な
導電性材料は、例えばアルミニウム、銅、銀、金、モリブデン、タンタル、チタ
ン、またはそれらの混合体のような材料を含む金属を含む。
【００１８】 オプションとして、一次電極７０（電力電極でもある）は、基体２５を誘電体
６０の表面７５に静電的に保持するための静電チャックとして役立つように帯電
させることができる。一次電極７０は、電極７０に直流電圧を印加した時に基体
２５を静電的に引き付け、保持するのに十分に大きい面積を基体２５の下に有し
ている。一次電極７０は、単極電極、または二極電極の何れからなることもでき
る。単極電極の場合には、動作中、チャンバ３０内の帯電したプラズマ種が電荷
を基体２５内に累積させ、それによって静電吸引力を発生させて基体２５を誘電
体６０に保持させる。二極モードにおいては、一次電極７０は第１及び第２のグ
ループの電極セグメント（図示せず）からなり、これらは互いに電気的に絶縁さ
れており、二極電極として動作するようなサイズであり、そのように構成されて
いる。二極電極セグメントが互いに他方に対して電気的にバイアスされると、電
極セグメントと基体２５との間に得られる静電力が基体を誘電体６０に保持する
。
【００１９】 本発明の一面においては、一次電極７０がＲＦ電圧によって帯電されてチャン
バ３０内にガスのプラズマを形成させた時に、導管内にプラズマが形成される可
能性を低下させるように、一次電極７０の周縁１９５と導管１６０の表面１８０
との間の誘電体の部分の厚みを十分に大きくしてある。一次電極７０の周縁１９
５と導管１６０との間の誘電体の厚みは、導管１６０の断面を小さくすることに
よって、または一次電極７０の周縁１９５を導管１６０の表面１８０からより遠
去けるように形成することによって増加させることができる。導管１６０のサイ
ズは、一般に、リフトピン１７５の寸法、または供給しなければならない熱伝達
ガスの流量のような他の設計パラメータに依存する。しかしながら、導管１６０
の表面１８０から所定の距離だけ離して一次電極７０の周縁１９５を形成させる
と、導管１６０内のプラズマ形成を減少させるのに十分に大きい厚みに、一次電
極７０の周縁１９５と導管１６０との間の誘電材料の厚みを増加させるのに役立
つ。電極周縁１９５と導管１６０ｔの間の間隙の所望の厚みは、一次電極７０に
印加するＲＦ及び直流電力レベル、導管１６０内のガスの圧力、及び導管１６０
の寸法に依存する。もし一次電極７０の周縁１９５と導管１６０の表面１８０と
の間の誘電体の厚みが小さ過ぎれば、導管１６０内にプラズマが形成される可能
性があり、それによって支持体５５及びその上に配置されている基体２５を破損
する恐れがある。しかしながら、誘電体の厚みが大き過ぎる場合には、一次電極
７０が小さ過ぎるようになり、導管１６０の上のガスに結合されるＲＦエネルギ
が不十分になって、基体２５のこの領域のプラズマ内に弱いスポットが形成され
、この領域の処理が貧弱になる。更に、（静電チャックとして役立たせるために
）一次電極７０を直流電圧で帯電させても、過度に小さい面積を有する一次電極
は、基体２５を誘電体６０の表面７５に保持するには不十分な静電吸引力しか発
生しない。上述した寸法を有する導管１６０の場合には、誘電材料の十分な厚み
は、一次電極７０の上に配置されている誘電体６０の部分の厚みの約２倍から約
200倍までであることが分かった。好ましくは、一次電極７０の周縁１９５と導
管１６０の表面１８０との間の誘電体の厚みは、少なくとも約３ｍｍ、そしてよ
り好ましくは約10ｍｍである。
【００２０】 本発明の別の面においては、支持体５５は、誘電体６０によってカバーされて
いるか、または誘電体６０内に埋め込まれているカウンタ即ち二次電極２１０を
備えている。二次電極２１０は、基体２５の処理中に、一次電極７０の周縁１９
５から発する電場を引き付け、導管１６０から遠去ける。例えば、図３に示すよ
うに、二次電極２１０は、導管１６０を取り囲む一次電極の周縁１０５の付近を
それに沿って延びる周縁２２５を含んでいる。動作中、二次電極２１０は一次電
極７０に対して電気的にバイアスされ、基体２５の処理中に導管１６０内のプラ
ズマ形成の発生を減少させる。例えば、一次電極７０にＲＦ電力が印加される場
合、二次電極は電気的に接地することができる。
【００２１】 好ましくは、二次電極２１０は、一次電極７０の面積よりも小さい面積の表面
を有し、ＲＦ及び直流電気エネルギが一次電極７０から二次電極２１０へ過大に
結合されることによる電力の浪費を減少させる。例えば、好ましくは二次電極２
１０の合計面積は、一次電極７０の合計面積の約５％より小さくする。より好ま
しくは、二次電極２１０の合計面積は、約1000から約2000ｍｍ2とする。合計面
積とは、その電極の全表面の面積、または複数の電極セグメントの表面の面積の
合計のことである。
【００２２】 更に、好ましくは、二次電極２１０と一次電極７０との間の分離距離、即ち間
隙を更に増加させるために、二次電極２１０を一次電極７０と同一の面内に配置
しない（非同一面）。間隙を大きくすれば、一次電極７０からのＲＦ及び直流エ
ネルギの漏洩は更に減少するが、間隙が大き過ぎれば、二次電極が無効になり得
る。好ましくは、二次電極２１０は一次電極７０のレベルよりも下に配置し、電
極２１０に印加されるエネルギの減衰を更に減少させる。例えば、図４に示すよ
うに、二次電極２１０は薄い導電性ストリップからなり、一次電極７０のレベル
よりも下のレベルに、そして周縁１９５の周りに位置するリング、またはカラー
２２０を構成させることができる。一次電極７０と同様に、二次電極２１０は、
導体層、導電性材料のメッシュ、または誘電体６０内のドーバントの導電パター
ンからなることができ、二次電極２１０は一次電極７０と同一の材料で作ること
ができる。
【００２３】 １つのバージョンでは、図５ａ及び５ｂに示すように、二次電極２１０は、導
管１６０の周囲に、そしてそれらに接近して配置されている１以上のカラー２３
０として成形されている。各カラー２３０の内径は一次電極７０の開口１８５よ
りも大きく、外径は一次電極７０の周縁１９５に接近してそれから発する電場を
引き付けるのに十分に大きくしてある。このバージョンは、導管１６０内のプラ
ズマ形成を減少させるだけではなく、カラー２３０のサイズが比較的小さいので
、一次電極７０から二次電極２１０へのＲＦ及び直流エネルギの結合による電気
エネルギの浪費をも減少させる。
【００２４】 別のバージョンにおいては、図６に示すように、二次電極２１０は複数の二次
電極セグメント２２０ａ、ｂからなっている。電極セグメント２２０ａ、ｂは、
一次電極７０及び導管１６０の表面１８０から異なる距離に位置決めされている
。このバージョンは、図６に示すように、導管１６０の下端に誘電体プラグ２３
５を有するベース１３０上に支持体５５が支持されているような実施の形態にと
って特に有用である。誘電体プラグ２３５は、ポリマーまたはセラミック材料で
作られており、導管１６０内にプラズマが形成された時に、一次電極７０または
基体２５がベース１３０へ短絡するのを防ぐ。熱伝達ガスは、ベース１３０と誘
電体プラグ２３５との間の狭い間隙２４５を通過して導管１６０内へ入る。図６
に示すように、薄い導体のストリップを構成している第１のカラー２２０ａは一
次電極７０の周縁１９５の下に、且つそれに接近して配置され、一次電極７０か
ら発する電場を導管１６０から遠去けるように引き付ける。間隙２４５の上に、
且つそれに接して配置されている第２のカラー２２０ｂは、一次電極７０からベ
ース１３０と誘電体プラグ２３５との間の間隙２４５内へ過大な電場が進入また
は突入するのを減少させ、間隙２４５内のプラズマ形成を減少させる。
【００２５】 別のバージョンにおいては、図７に示すように、二次電極２１０は、導管の周
りに配置されている円筒形カラー２２０ｃからなり、一次電極７０の周縁１９５
の下に、且つそれに接近して配置されている。導管１６０に平行なカラー２２０
ｃの比較的大きい表面積は、一次電極７０の周縁１９５から導管１６０内のガス
へのＲＦ結合を抑圧し、基体２５の処理中に導管１６０内にプラズマが形成され
るのを排除する。図７に示すように、一次電極７０がカラー２２０ｃをカバーす
るように、カラー２２０ｃの内径を一次電極７０の開口１８５よりも大きくする
ことができる。代替として、図８に示すように、カラー２２０ｃの外径を開口１
８５よりも小さくすることができる。一次電極７０からのカラーの分離を増加さ
せることにより、一次電極７０からのＲＦ及び直流電流の漏洩が更に減少する。
【００２６】 オプションとして、二次電極２１０は、バイアス電圧源２６０によって一次電
極７０に対して電気的にバイアスされる。二次電極２１０をバイアスすることに
より、基体２５の処理中に一次電極７０から発する電場を二次電極２１０が引き
付ける強さを変化させることが可能になる。二次電極２１０は、一次電極７０か
ら二次電極２１０へＲＦ及び直流エネルギが結合されることによる電力の浪費を
減少させながら、導管１６０内のプラズマの形成をも減少させるように電気的に
バイアスされる。これは、一次電極７０に比較的低い電圧が印加されるようなプ
ロセスにとって特に望ましい。これらのプロセスでは、導管１６０内にプラズマ
を形成させるための電位は低く、ＲＦ及び直流漏洩電流によって接地された二次
電極２１０への電力の損失は重大であり得る。従って、二次電極２１０を接地電
位より高い電圧までバイアスすることは、二次電極２１０と一次電極７０との間
の電位差を低下させ、一次電極７０からの電力の浪費及び導管１６０内のプラズ
マの形成の両者を減少させる。一般的に二次電極２１０は、直流電圧であること
も、またはＲＦ電圧であることもできる約−1000から約＋1000ボルトまでの電圧
でバイアスされる。二次電極２１０は、複数の電極セグメントで構成し、これら
の各セグメントは一次電極７０から、または導管１６０の表面１８０から異なる
距離にあり、また各セグメントは異なる電位レベルにバイアスすることができる
。これは、一次電極７０及びベース１３０に異なるＲＦ電圧を印加するようなチ
ャンバ３０にとって特に有用である。各電極セグメントに印加する電位は、基体
２５の処理中に導管１６０内のプラズマ形成を実質的に排除するように、しかも
ＲＦ漏洩電流による電力の損失を減少させるように選択される。
【００２７】例 以下の諸例は、基体２５の処理中に一次電極７０をＲＦ電圧によって帯電させ
てチャンバ３０内のプラズマイオンにエネルギーを与えた時に、導管１６０内の
プラズマ形成の可能性を低下させるような、本発明の使用を示している。これら
の例は、異なる構成の支持体５５についての、一次電極７０から発する等電位線
のコンピュータシミュレーションである。等電位線のコンピュータシミュレーシ
ョンを、図９乃至１３にグラフで示す。グラフの水平軸は、導管１６０の表面１
８０から遠去かる距離を表している。垂直軸は、支持体５５のベース１３０から
の距離を表している。従って、図９乃至１３は、垂直軸が導管１６０の表面１８
０の断面を表し、水平軸が誘電体６０の下側表面の断面を表しているような、誘
電体６０の部分断面側面図として見ることができる。更に、何れか２つの等電位
線間を延びる電場の強さ（図示せず）は、それらの等電位線間の電位の差に正比
例し、それらの間の距離に逆比例する。従って、図９乃至１３においては、等電
位線が互いに接近している程、その点における電場は強くなる。
【００２８】 図９は、一次電極７０をカバーしている誘電体６０からなる普通の支持体５５
の導管１６０の表面から約2.5ｍｍ以内を延びる等電位線を示している。図９の
等電位線を導出するに当たって、基体２５は約500ボルトの直流電位にあり、ベ
ース１３０は接地され、一次電極７０にピーク・トゥ・ピークで1000ボルトを印
加するものと想定した。一次電極７０は、垂直軸から2.5ｍｍ（導管の表面１８
０から2.5ｍｍ）、そして水平軸（誘電体６０の実質的に頂部）から約10ｍｍの
点から発する線源として考えることができる。導管１６０の表面１８０の頂部付
近の等電位線の集まり（７から10ｍｍまでの垂直軸によって表されている）は、
導管１６０内にプラズマ形成を生じさせる強い電場を示唆している。
【００２９】 図１０は、一次電極７０と導管１６０の表面１８０との間の誘電材料の厚みが
約４ｍｍに選択されているような、本発明による支持体５５の等電位線を示して
いる。上述したように、基体２５は約500ボルトの直流電位にあり、ベース１３
０は接地され、一次電極７０にはピーク・トゥ・ピークで1000ボルトが印加され
るものと想定した。導管１６０の表面１８０（垂直軸によって表される）と交差
する等電位線は広がっていて、導管１６０の表面１８０の電場が弱いことを、そ
して導管１６０内にプラズマが形成される可能性が低下していることを示唆して
いる。
【００３０】 図１１は、一次電極７０と導管１６０の表面１８０との間の誘電材料の厚みが
約６ｍｍからなるような、支持体５５の等電位線を示している。先行例と同様に
、基体２５は約500ボルトの直流電位にあり、ベース１３０は接地され、一次電
極７０にはピーク・トゥ・ピークで1000ボルトが印加されるものと想定した。導
管１６０の表面１８０（垂直軸によって表される）と交差する等電位線は更に広
がっていて、導管１６０の表面１８０の電場が一層弱いことを、そして導管１６
０内にプラズマが形成される可能性が更に低下していることを示唆している。
【００３１】 図１２は、一次電極７０と導管１６０の表面１８０との間の誘電材料の厚みが
約４ｍｍに選択され、支持体５５が図７に示すように一次電極７０の周縁１９５
の下に、且つその付近に二次電極２１０を更に備えているような支持体５５の等
電位線を示している。このグラフでは、基体２５、ベース１３０及び二次電極２
１０は接地電位（０ボルト）にあり、一次電極７０には700ボルトのＲＦが印加
されるものと想定した。導管１６０の表面１８０（垂直軸によって表される）と
全く交差しない等電位線から分かるように、接地された二次電極は、帯電した一
次電極７０の周縁１９５から発する電場を引き付けて導管１６０から遠去けてい
る。一次電極７０の周縁１９５から発するＲＦエネルギが導管１６０内のガスへ
結合される程度が減少し、導管１６０内のプラズマ形成が実質的に排除される。
【００３２】 図１３は、図６に示すように複数のカラー２２０ａ、ｂからなる二次電極２１
０を有する支持体５５の等電位線を示している。第１のカラー２２０ａは一次電
極７０から発する電場を引き付け、第２のカラー２２０ｂは電場がベース１３０
と誘電体プラグ２３５との間の間隙２４５内へ突入してプラズマが形成されるの
を防いでいる。このグラフの等電位線を導出するのに当たっては、基体２５は50
0ボルトの直流にあり、ベースはピーク・トゥ・ピークで約−2500ボルトにある
ものと想定した。一次電極７０は、導管１６０の表面１８０から約４ｍｍにあり
、ピーク・トゥ・ピークで約1000ボルトの電位にあると想定した。図示のように
、５本より少ない等電位線が導管１６０の表面１８０（垂直軸によって表される
）と交差し、これらは導管１６０の全長に沿って広がっており、電場を大幅に低
下させていることを示し、また導管１６０内のプラズマの形成の可能性を低下さ
せていることを示している。
【００３３】 以上に若干の好ましいバージョンに関して本発明をかなり詳細に説明したが、
等分野に精通していれば、他の多くのバージョンが明白であろう。例えば、二次
電極２１０は、導管１６０自体の表面１８０の導電性部分からなることができる
。従って、特許請求の範囲に記載の思想及び範囲は、上述した好ましいバージョ
ンの説明に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による支持体を備えたチャンバの側断面図である。
【図２ａ】 一次電極をカバーし、導管を有している誘電体を備えた支持体の側断面図であ
る。
【図２ｂ】 図２ａの支持体の平面図であって、一次電極の形状、及び導管を一次電極から
分離している誘電体を示している。
【図３】 一次電極をカバーしている誘電体、及び一次電極の周縁から導管内のガスへの
ＲＦエネルギの結合を抑圧するような形状及びサイズの二次電極を備えている支
持体の別のバージョンの側断面図である。
【図４】 一次電極の周縁の周りにカラーを備えている二次電極を有する支持体の側断面
図である。
【図５ａ】 各導管の周りに位置決めされたカラーを備えている二次電極を有する支持体の
側断面図である。
【図５ｂ】 図５ａの支持体の上断面図である。
【図６】 複数のカラーを備えている二次電極を有する支持体の別のバージョンの側断面
図である。
【図７】 導管の周りの一次電極の周縁の周辺の下に、且つそれに接近している円筒形カ
ラーを備えている二次電極を有する支持体の１バージョンの側断面図である。
【図８】 図７の円筒形カラーの別のバージョンの側断面図である。
【図９】 導管の表面から2.5ｍｍに位置する周縁を有する一次電極を備えている普通の
支持体の等電位線のグラフである。
【図１０】 一次電極の周縁と導管の表面との間の誘電体の厚みが約４ｍｍであるような、
本発明による支持体の等電位線のグラフである。
【図１１】 一次電極の周縁と導管の表面との間の誘電体の厚みが約６ｍｍであるような、
本発明による支持体の等電位線のグラフである。
【図１２】 一次電極と、帯電した一次電極の周縁から発する電場を引き付けるようになっ
ている二次電極とを有する本発明による支持体の等電位線のグラフである。
【図１３】 一次電極と、複数の電極セグメントからなる二次電極とを有する本発明による
支持体の等電位線のグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カマー アナンダ エイチ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95035 ミルピタス ノルヴュー ドライ ヴ 1296 (72)発明者 サリミアン シアマック アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94087 サニーヴェイル ガーバー コー ト 958 (72)発明者 ダヒメネ マームード アメリカ合衆国 メリーランド州 20879 ゲイザーズバーグ ボイズンベリー ＃195 18512 (72)発明者 チャフィン マイケル ジー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95117 サン ホセ マンザニタ ドライ ヴ 4120 (72)発明者 グリマード デニス エス アメリカ合衆国 ミシガン州 48103 ア ン アーバー リバティー ポイント 511 Ｆターム(参考） 4K030 FA04 GA02 JA01 KA14 KA20 KA46 5F004 BA06 BC08

Claims (40)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基体を支持し、チャンバ内のガスのプラズマを形成すること
    ができる支持体において、 ａ）前記チャンバ内のガスのプラズマを形成するように帯電可能な一次電極と
    、 ｂ）前記一次電極をカバーしている誘電体と、 を備え、前記誘電体は前記基体を受入れるようになっている表面を有し、前記誘
    電体は内部を通って延びる導管を有し、前記一次電極と前記導管との間の誘電体
    の部分の厚みは、前記導管内にプラズマが形成されるのを減少させるように十分
    に大きいことを特徴とする支持体。
  2. 【請求項２】 前記導管は、前記誘電体の表面に熱伝達ガスを供給するよう
    になっていることを特徴とする請求項１に記載の支持体。
  3. 【請求項３】 前記導管は、前記基体を昇降させるようになっているリフト
    ピンを保持するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の支持体。
  4. 【請求項４】 前記一次電極と前記導管との間の前記誘電体の部分の厚みは
    、前記一次電極上に配置されている前記誘電体の厚みの約２倍から約200倍まで
    であることを特徴とする請求項１に記載の支持体。
  5. 【請求項５】 前記一次電極と前記導管との間の前記誘電体の部分の厚みは
    、少なくとも約３ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の支持体。
  6. 【請求項６】 前記一次電極と前記導管との間の前記誘電体の部分の厚みは
    、約10ｍｍより小さいことを特徴とする請求項４に記載の支持体。
  7. 【請求項７】 前記誘電体は、セラミックモノリスからなることを特徴とす
    る請求項１に記載の支持体。
  8. 【請求項８】 前記誘電体によってカバーされている二次電極を更に備えて
    いることを特徴とする請求項１に記載の支持体。
  9. 【請求項９】 前記二次電極は、前記一次電極と同一の面内にはないことを
    特徴とする請求項８に記載の支持体。
  10. 【請求項１０】 前記二次電極は、前記一次電極の下にあることを特徴とす
    る請求項８に記載の支持体。
  11. 【請求項１１】 前記二次電極は、前記一次電極の周縁付近に周辺を有して
    いることを特徴とする請求項８に記載の支持体。
  12. 【請求項１２】 前記二次電極は、前記一次電極の一部分に近接して配置さ
    れているカラーからなることを特徴とする請求項８に記載の支持体。
  13. 【請求項１３】 前記二次電極は、前記一次電極より小さいことを特徴とす
    る請求項８に記載の支持体。
  14. 【請求項１４】 前記チャンバは、 （ａ）ガス分配器と、 （ｂ）排気口と、 を備え、前記支持体上に保持されている基体は、前記ガス分配器によって分配さ
    れ前記排気口によって排気されるガスのプラズマによって処理されることを特徴
    とする請求項１に記載の支持体。
  15. 【請求項１５】 チャンバ内においてプラズマ処理中の基体を支持すること
    ができる支持体において、 （ａ）前記基体を受入れ、前記基体の下に第１のガスを供給する第１の手段と
    、 （ｂ）前記基体の上に第２のガスのプラズマを形成させ、前記チャンバ内にお
    いて前記支持体上の前記基体の処理中に導管内の前記第１のガス内のプラズマ形
    成を減少させる第２の手段と、 を備えていることを特徴とする支持体。
  16. 【請求項１６】 前記第１の手段は、一次電極をカバーしている誘電体を含
    み、前記第２の手段は、前記一次電極と前記導管との間に誘電体の部分を含み、
    前記誘電体の部分の厚みは、前記導管内の前記第１のガスのプラズマ形成を減少
    させるのに十分に大きいことを特徴とする請求項１５に記載の支持体。
  17. 【請求項１７】 前記第２の手段は、誘電体によってカバーされている二次
    電極を含むことを特徴とする請求項１６に記載の支持体。
  18. 【請求項１８】 チャンバ内に基体を支持する支持体において、 （ａ）前記基体を受入れるようになっている表面を有する誘電体を備え、前記
    誘電体は導管を含み、 （ｂ）前記誘電体によてカバーされている一次電極を更に備え、前記一次電極
    は前記チャンバ内にガスのプラズマを形成させるように帯電可能であり、前記一
    次電極は前記導管の周りに周縁を有し、 （ｃ）前記誘電体によってカバーされている二次電極を更に備えている、 ことを特徴とする支持体。
  19. 【請求項１９】 前記二次電極は、前記チャンバ内において前記支持体上の
    前記基体を処理中に、前記一次電極の周縁から前記導管内のガスへのエネルギの
    結合を抑圧するようになっていることを特徴とする請求項１８に記載の支持体。
  20. 【請求項２０】 前記二次電極は、前記一次電極と同一の面内にはないこと
    を特徴とする請求項１８に記載の支持体。
  21. 【請求項２１】 前記二次電極は、前記一次電極の下にあることを特徴とす
    る請求項１８に記載の支持体。
  22. 【請求項２２】 前記二次電極は、前記一次電極の周縁に接近している周辺
    を有していることを特徴とする請求項１８に記載の支持体。
  23. 【請求項２３】 前記二次電極は、前記一次電極の一部分の周りに配置され
    ているカラーからなることを特徴とする請求項１８に記載の支持体。
  24. 【請求項２４】 前記二次電極は、前記一次電極より小さいことを特徴とす
    る請求項１８に記載の支持体。
  25. 【請求項２５】 前記導管と前記一次電極の周縁との間の前記誘電体の部分
    の厚みは、前記チャンバ内において前記基体の処理中に、前記導管内のガスにプ
    ラズマが形成されるのを減少させるように十分に大きいことを特徴とする支持体
    。
  26. 【請求項２６】 チャンバ内に基体を保持するための支持体を製造する方法
    において、一次電極をカバーする誘電体を形成するステップと、前記誘電体内に
    導管を形成するステップとを含み、前記一次電極の周縁と前記導管の表面との間
    の誘電体の部分の厚みは、前記チャンバ内において前記基体の処理中に前記一次
    電極がＲＦ電圧によって帯電された時、前記導管内にプラズマ形成の可能性を低
    下させるように十分に大きいことを特徴とする方法。
  27. 【請求項２７】 前記一次電極をカバーする誘電体を形成するステップは、
    前記誘電体の中に前記一次電極を有するモノリスからなる誘電体を形成するステ
    ップからなることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 前記一次電極に直流電圧を印加した時に、前記基体を静電
    的に引き付けて保持するのに十分大きい面積を有する一次電極を形成するステッ
    プを含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
  29. 【請求項２９】 チャンバ内に基体を保持するための支持体を製造する方法
    において、導管を含む誘電体を形成するステップを含み、前記誘電体は一次電極
    及び二次電極をカバーしており、前記一次電極は前記チャンバ内にガスのプラズ
    マを維持するように帯電可能であり、前記二次電極はチャンバ内において支持体
    上の基体の処理中に、前記一次電極の周縁から前記導管内のガスへのエネルギの
    結合を抑圧するような形状及びサイズであることを特徴とする方法。
  30. 【請求項３０】 前記一次電極の周縁に沿って延びる周辺を有する二次電極
    を形成するステップを含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
  31. 【請求項３１】 前記一次電極と同一の面内にはない二次電極を形成するス
    テップを含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
  32. 【請求項３２】 前記一次電極の面積より小さい面積を有する二次電極を形
    成するステップを含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
  33. 【請求項３３】 基体を処理するためのチャンバにおいて、 （ａ）前記チャンバ内へガスを供給することができるガス分配器と、 （ｂ）前記基体を受入れることができる表面を有し、内部を通る導管を有して
    いる誘電体と、 （ｃ）前記誘電体の下の一次電極及び二次電極と、 （ｄ）前記一次電極をＲＦ電位で帯電させて前記チャンバ内のガスのプラズマ
    を維持し、前記二次電極を前記一次電極に対して電気的にバイアスして前記チャ
    ンバ内において基体を処理中に前記導管内のプラズマの形成を減少させるように
    なっている電圧源と、 を備えていることを特徴とするチャンバ。
  34. 【請求項３４】 前記二次電極は、電気的に接地されていることを特徴とす
    る請求項３３に記載のチャンバ。
  35. 【請求項３５】 前記二次電極は、前記一次電極と同一の面内にはないこと
    を特徴とする請求項３３に記載のチャンバ。
  36. 【請求項３６】 前記二次電極は、前記一次電極より小さいことを特徴とす
    る請求項３３に記載のチャンバ。
  37. 【請求項３７】 前記電圧源は直流電圧源を含み、前記一次電極は、前記一
    次電極に直流電圧を印加した時に前記基体を静電的に引き付けて保持するように
    帯電可能であることを特徴とする請求項３３に記載のチャンバ。
  38. 【請求項３８】 チャンバ内において支持体上に配置された基体を処理する
    方法において、前記支持体は前記基体を受入れることができる表面を有する誘電
    体を備え、前記誘電体は一次電極及び二次電極をカバーしており、前記誘電体は
    内部を通って延びる導管を含み、本方法は、 （ａ）前記誘電体の表面上に前記基体を配置するステップと、 （ｂ）前記支持体内の一次電極をＲＦ電位に維持し、前記チャンバ内にガスの
    プラズマを維持する電位に維持するステップと、 （ｃ）前記二次電極を前記一次電極に対して電気的にバイアスし、前記チャン
    バ内における前記基体の処理中に前記導管内のプラズマ形成を減少させるステッ
    プと、 を含むことを特徴とする方法。
  39. 【請求項３９】 前記ステップ（ｃ）は、前記二次電極を電気的に接地する
    ステップからなることを特徴とする請求項３８に記載の方法。
  40. 【請求項４０】 前記支持体内の前記一次電極に直流電位を印加し、前記基
    体を前記誘電体に静電的に保持するステップを更に含むことを特徴とする請求項
    ３８に記載の方法。
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