JP2013545310A5

JP2013545310A5 - 半導体処理のためのヒータゾーンを伴った加熱板、基板サポートアセンブリ、加熱板を作成する方法、加熱板の各ヒータゾーンを作成する方法、及び加熱板の層を製造するための方法

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Publication number: JP2013545310A5
Application number: JP2013538777A
Authority: JP
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2016-02-18
Anticipated expiration: 2031-10-31

Description

本明細書で説明されるのは、半導体処理装置のなかで半導体基板を支持するために使用される基板サポートアセンブリのための加熱板であり、該加熱板は、電気絶縁層と、少なくとも第１、第２、第３、及び第４のヒータゾーンを含むヒータゾーンであって、絶縁体と導体との複合体で作成された１つ以上のヒータ素子をそれぞれ含み、電気絶縁層全域にわたって横方向に分布され、半導体基板上における空間的温度分布を調整するように動作可能である、平面ヒータゾーンと、電力供給ラインであって、少なくとも、第１及び第２の平面ヒータゾーンに電気的に接続された第１の導電性電力供給ラインと、第３及び第４の平面ヒータゾーンに電気的に接続された第２の導電性電力供給ラインとを含む、電力供給ラインと、電力戻りラインであって、少なくとも、第１及び第３の平面ヒータゾーンに電気的に接続された第１の導電性電力戻りラインと、第２及び第４の平面ヒータゾーンに電気的に接続された第２の導電性電力戻りラインとを含む、電力戻りラインと、を含む。

加熱板、加熱板を製造する方法、及び加熱板を含む基板サポートアセンブリが、それらの特定の実施形態を参照にして詳細に説明されてきたが、当業者ならば、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく様々な変更及び修正が加えられることが可能であること、並びに均等物が用いられることが可能であることが明らかである。
本発明は、以下の適用例を含む。
［適用例１］
半導体処理装置のなかで半導体基板を支持するために使用される基板サポートアセンブリのための加熱板であって、
電気絶縁層と、
少なくとも第１、第２、第３、及び第４の平面ヒータゾーンを含む平面ヒータゾーンであって、絶縁体と導体との複合体で作成された１つ以上のヒータ素子をそれぞれ含み、前記電気絶縁層全域にわたって横方向に分布され、前記半導体基板上における空間的温度分布を調整するように動作可能である、平面ヒータゾーンと、
電力供給ラインであって、少なくとも、前記第１及び第２の平面ヒータゾーンに電気的に接続された第１の導電性電力供給ラインと、前記第３及び第４の平面ヒータゾーンに電気的に接続された第２の導電性電力供給ラインとを含む、電力供給ラインと、
電力戻りラインであって、少なくとも、前記第１及び第２の平面ヒータゾーンに電気的に接続された第１の導電性電力戻りラインと、前記第３及び第４の平面ヒータゾーンに電気的に接続された第２の導電性電力戻りラインとを含む、電力戻りラインと、
を備える、加熱板。
［適用例２］
適用例１に記載の加熱板であって、
前記絶縁体と導体との複合体は、Ａｌ ₂ Ｏ ₃ 、ＳｉＯ ₂ 、Ｙ ₂ Ｏ ₃ 、Ｓｉ ₃ Ｎ ₄ 、及びＡｌＮからなる群より選択される１つ以上の絶縁体材料と、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃ、ＭｏＳｉ ₂ 、ＷＣ、及びＳｉＣからなる群より選択される１つ以上の導体材料とを含む、加熱板。
［適用例３］
適用例２に記載の加熱板であって、
前記絶縁体と導体との複合体は、３０ｗｔ％以下のＡｌ ₂ Ｏ ₃ と、それに見合うＷとを含む、加熱板。
［適用例４］
適用例１に記載の加熱板であって、
前記平面ヒータゾーンは、
（ａ）各平面ヒータゾーンが、前記半導体基板上に製造されているデバイスダイ４つ以下の大きさであるように、
（ｂ）各平面ヒータゾーンが、前記半導体基板上に製造されているデバイスダイ２つ以下の大きさであるように、
（ｃ）各平面ヒータゾーンが、前記半導体基板上に製造されているデバイスダイ１つ以下の大きさであるように、又は
（ｄ）各平面ヒータゾーンが、前記半導体基板上のデバイスダイのサイズ及び前記半導体基板の全体サイズに対応するようにスケール調整されるように、
サイズを決定される、加熱板。
［適用例５］
適用例１に記載の加熱板であって、
前記平面ヒータゾーンは、
（ａ）各平面ヒータゾーンが、０．１〜１ｃｍ ² であるように、
（ｂ）各平面ヒータゾーンが、１〜３ｃｍ ² であるように、
（ｃ）各平面ヒータゾーンが、３〜１５ｃｍ ² であるように、又は
（ｄ）各平面ヒータゾーンが、１５〜１００ｃｍ ² であるように、
サイズを決定される、加熱板。
［適用例６］
適用例１に記載の加熱板であって、
前記加熱板は、１００〜１０００の平面ヒータゾーンを含み、
各ヒータ素子は、蛇行形状を有する、加熱板。
［適用例７］
適用例１に記載の加熱板であって、
前記電気絶縁層は、ポリマ材料、セラミック材料、ガラス繊維複合材料、又はそれらの組み合わせを含む、加熱板。
［適用例８］
適用例１に記載の加熱板であって、
前記電力供給ライン及び前記電力戻りラインの総数は、前記平面ヒータゾーンの総数以下である、加熱板。
［適用例９］
適用例１に記載の加熱板であって、
前記平面ヒータゾーンの総面積は、前記加熱板の上側表面の５０〜９９％である、加熱板。
［適用例１０］
適用例１に記載の加熱板であって、
前記平面ヒータゾーンは、矩形格子、六角形格子、又は同心円に配置され、
前記平面ヒータゾーンは、最小で幅１ミリメートル、最大で幅１０ミリメートルの隙間によって互いに隔てられる、加熱板。
［適用例１１］
基板サポートアセンブリであって、
前記基板サポートアセンブリ上に半導体基板を静電的にクランプするように構成された少なくとも１つの静電クランプ電極を含む静電チャック（ＥＳＣ）と、
適用例１に記載の加熱板と、
熱障壁層によって前記加熱板の下側に取り付けられた冷却板と、
を備える、基板サポートアセンブリ。
［適用例１２］
適用例１１に記載の基板サポートアセンブリであって、更に、
前記加熱板の前記平面ヒータゾーンの上方又は下方に配置された少なくとも１つの一次ヒータ層であって、前記加熱板の前記平面ヒータゾーン、前記電力供給ライン、及び前記電力戻りラインから電気的に絶縁され、前記半導体基板の平均温度制御を提供する少なくとも１つのヒータを含む、少なくとも１つの一次ヒータ層を備え、
前記平面ヒータゾーンは、前記半導体基板の処理中における、前記半導体基板の半径方向及び方位角方向の温度分布制御を提供する、基板サポートアセンブリ。
［適用例１３］
適用例１２に記載の基板サポートアセンブリであって、
前記一次ヒータ層は、少なくとも１００Ｗで通電される２つ以上の一次ヒータを含み、
前記平面ヒータゾーンは、１０Ｗ／ｃｍ ² 未満で通電される、基板サポートアセンブリ。
［適用例１４］
適用例１に記載の加熱板を作成する方法であって、
絶縁体粉末及び導体粉末を液体（例えばメタノール、エタノール、アセトン、イソプロピルアルコール、水、鉱油）と混ぜてスラリ状にすることと、
前記スラリを前記電気絶縁層上にスクリーン印刷することと、
前記スラリを焼結させることと、
を備える、方法。
［適用例１５］
適用例１４に記載の方法であって、
前記液体は、メタノール、エタノール、アセトン、イソプロピルアルコール、水、鉱油、及びそれらの混合からなる群より選択される、方法。
［適用例１６］
適用例１４に記載の方法であって、
前記粉末は、０．２〜２０ミクロンの粒子サイズを有する、方法。
［適用例１７］
適用例１に記載の加熱板を製造するための方法であって、
セラミック粉末と、結合剤と、液体との混合を加圧してシート状にすることと、
前記シートを乾燥させることと、
前記シートに穴を開けることによって前記シート内にビアを形成することと、
前記シート上に前記電力供給ライン及び前記電力戻りラインを形成することと、
スラリ状の絶縁体粉末及び導体粉末をスクリーン印刷する又は噴き付けることによって前記ヒータ素子を形成することと、
前記シートを揃えることと、
焼結によって前記シートを接合し、前記電気絶縁層を形成することと、
スラリ状の導体粉末によって前記ビアを満たすことと、
を備える、方法。
［適用例１８］
適用例１７に記載の方法であって、
前記電力供給ライン及び前記電力戻りラインは、スラリ状の導電粉末をスクリーン印刷すること、事前にカットされた金属箔を押し付けること、又はスラリ状の導電粉末を噴き付けることによって形成される、方法。
［適用例１９］
適用例１１に記載の基板サポートアセンブリを含むプラズマ処理チャンバのなかで半導体基板をプラズマ処理するための方法であって、
（ａ）前記処理チャンバのなかに半導体基板を取り込み、前記半導体基板を前記基板サポートアセンブリ上に位置決めすることと、
（ｂ）微小寸法（ＣＤ）均一性に影響を及ぼす処理条件を補う温度分布を決定することと、
（ｃ）前記基板サポートアセンブリを使用して前記半導体基板を加熱し、前記温度分布に一致させることと、
（ｄ）前記ヒータゾーンの独立制御加熱によって前記温度分布を制御しつつ、プラズマを点火させて前記半導体基板を処理することと、
（ｅ）前記処理チャンバから前記半導体基板を取り出し、異なる半導体基板でステップ（ａ）〜（ｅ）を繰り返すことと、
を備える、方法。

Claims

半導体処理装置のなかで半導体基板を支持するために使用される基板サポートアセンブリの一部を形成するように構成される独立制御可能な熱ゾーンを備える加熱板であって、
電気絶縁層と、
複数のヒータゾーンであって、絶縁体と導体との複合体で作成された１つ以上のヒータ素子をそれぞれ含み、それぞれのヒータゾーンは電力供給ライン及び電力戻りラインに電気的に接続され、前記電気絶縁層全域にわたって横方向に分布される、複数のヒータゾーンと、
前記電力供給ラインは、前記複数のヒータゾーンのうち少なくとも２つのヒータゾーンに電気的に接続された第１の導電性電力供給ラインと、前記複数のヒータゾーンのうち少なくとも２つのヒータゾーンに電気的に接続された第２の導電性電力供給ラインとを含み、
前記電力戻りラインは、前記複数のヒータゾーンのうち少なくとも２つのヒータゾーンに電気的に接続された第１の導電性電力戻りラインと、前記複数のヒータゾーンのうち少なくとも２つのヒータゾーンに電気的に接続された第２の導電性電力戻りラインとを含み、
前記電力供給ライン又は前記電力戻りラインの総数は、前記複数のヒータゾーンの総数未満である、加熱板。
請求項１に記載の加熱板であって、
前記絶縁体と導体との複合体は、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、Ｙ₂Ｏ₃、Ｓｉ₃Ｎ₄、及びＡｌＮからなる群より選択される１つ以上の絶縁体材料と、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃ、ＭｏＳｉ₂、ＷＣ、及びＳｉＣからなる群より選択される１つ以上の導体材料とを含む、加熱板。
請求項２に記載の加熱板であって、
前記絶縁体と導体との複合体は、Ａｌ₂Ｏ₃とＷとを含み、Ａｌ ₂ Ｏ ₃ は３０ｗｔ％以下である、加熱板。
請求項１に記載の加熱板であって、
前記複数のヒータゾーンは、
（ａ）各ヒータゾーンが、前記半導体基板上に製造されているデバイスダイ４つ以下の大きさであるように、
（ｂ）各ヒータゾーンが、前記半導体基板上に製造されているデバイスダイ２つ以下の大きさであるように、又は
（ｃ）各ヒータゾーンが、前記半導体基板上に製造されているデバイスダイ１つ以下の大きさであるように、
サイズを決定される、加熱板。
請求項１に記載の加熱板であって、
前記複数のヒータゾーンは、
（ａ）各ヒータゾーンが、０．１〜１ｃｍ² の面積であるように、
（ｂ）各ヒータゾーンが、１〜３ｃｍ² の面積であるように、
（ｃ）各ヒータゾーンが、３〜１５ｃｍ² の面積であるように、又は
（ｄ）各ヒータゾーンが、１５〜１００ｃｍ² の面積であるように、
サイズを決定される、加熱板。
請求項１に記載の加熱板であって、
前記加熱板は、１００〜１０００のヒータゾーンを含み、
各ヒータ素子は、蛇行形状を有する、加熱板。
請求項１に記載の加熱板であって、
前記電気絶縁層は、ポリマ材料、又はセラミック材料を含む、加熱板。
請求項１に記載の加熱板であって、
各前記電力供給ラインは、前記複数のヒータゾーンのうちのそれぞれ異なるグループのヒータゾーンに接続され、各前記電力戻りラインは、前記複数のヒータゾーンのうちのそれぞれ異なるグループのヒータゾーンに接続される、加熱板。
請求項１に記載の加熱板であって、
前記複数のヒータゾーンの総面積は、前記加熱板の上側表面の５０〜９９％である、加熱板。
請求項１に記載の加熱板であって、
前記複数のヒータゾーンは、矩形格子、六角形格子、又は同心円に配置され、
前記複数のヒータゾーンは、最小で幅１ミリメートル、最大で幅１０ミリメートルの隙間によって互いに隔てられる、加熱板。
基板サポートアセンブリであって、
前記基板サポートアセンブリ上に半導体基板を静電的にクランプするように構成された少なくとも１つの静電クランプ電極を含む静電チャック（ＥＳＣ）と、
請求項１に記載の加熱板と、
熱障壁層によって前記加熱板の下側に取り付けられた冷却板と、
を備える、基板サポートアセンブリ。
請求項１１に記載の基板サポートアセンブリであって、更に、
前記加熱板の前記複数のヒータゾーンの上方又は下方に配置された少なくとも１つの一次ヒータ層であって、前記加熱板の前記複数のヒータゾーン、前記電力供給ライン、及び前記電力戻りラインから電気的に絶縁され、前記半導体基板の平均温度制御を提供する少なくとも１つのヒータを含む、少なくとも１つの一次ヒータ層を備え、
前記複数のヒータゾーンは、前記半導体基板の処理中における、前記半導体基板の半径方向及び方位角方向の温度分布制御を提供する、基板サポートアセンブリ。
請求項１２に記載の基板サポートアセンブリであって、
前記一次ヒータ層は、少なくとも１００Ｗで通電される２つ以上の一次ヒータを含み、
前記複数のヒータゾーンは、１０Ｗ／ｃｍ²未満で通電される、基板サポートアセンブリ。
請求項１に記載の加熱板の各ヒータゾーンを作成する方法であって、
絶縁体粉末及び導体粉末を液体と混ぜてスラリ状にすることと、
前記スラリを前記電気絶縁層上にスクリーン印刷することと、
前記スラリを焼結させることと、
を備える、方法。
請求項１４に記載の方法であって、
前記液体は、メタノール、エタノール、アセトン、イソプロピルアルコール、水、鉱油、及びそれらの混合からなる群より選択される、方法。
請求項１４に記載の方法であって、
前記粉末は、０．２〜２０ミクロンの粒子サイズを有する、方法。
請求項１に記載の加熱板の層を製造するための方法であって、
セラミック粉末と、結合剤と、液体との混合を加圧してシート状にすることと、
前記シートを乾燥させることと、
前記シートに穴を開けることによって前記シート内にビアを形成することと、
前記シート上に前記電力供給ライン及び前記電力戻りラインを形成することと、
スラリ状の絶縁体粉末及び導体粉末をスクリーン印刷する又は噴き付けることによって前記ヒータ素子を形成することと、
前記シートを揃えることと、
焼結によって前記シートを接合し、前記電気絶縁層を形成することと、
スラリ状の導体粉末によって前記ビアを満たすことと、
を備える、方法。
請求項１７に記載の方法であって、
前記電力供給ライン及び前記電力戻りラインは、スラリ状の導電粉末をスクリーン印刷すること、事前にカットされた金属箔を押し付けること、又はスラリ状の導電粉末を噴き付けることによって形成される、方法。