JP2014528168A5

JP2014528168A5 - 半導体処理のためのダイオード平面ヒータゾーンを伴う加熱板、それを製造する方法、基板サポートアセンブリ、及び、半導体基板をプラズマ処理するための方法

Info

Publication number: JP2014528168A5
Application number: JP2014530372A
Authority: JP
Filing date: 2012-09-17
Publication date: 2015-12-03
Anticipated expiration: 2032-09-17

Description

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なされうること、並びに均等物が採用されうることが明らかである。
本発明は以下の適用例としても実現可能である。
［適用例１］
半導体処理装置において半導体基板を支え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複数の平面ヒータゾーンであって、各平面ヒータゾーンは、ヒータ素子として１つ以上のダイオードを含み、前記複数の平面ヒータゾーンは、前記電気絶縁層全域に横方向に分布され、前記半導体基板上における空間温度分布を調整するように動作可能である、複数の平面ヒータゾーンと、
前記第１及び第２の平面ヒータゾーンの前記１つ以上のダイオードのアノード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の前記１つ以上のダイオードのアノードに電気的に接続された第２の導電性電力供給ラインと、を少なくとも含む電力供給ラインと、
前記第１及び第３の平面ヒータゾーンの前記１つ以上のダイオードのカソード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２及び第４の平面ヒータゾーンの前記１つ以上のダイオードのカソードに電気的に接続された第２の導電性電力戻りラインと、を少なくとも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、
前記平面ヒータゾーンは、抵抗ヒータ素子を含まない、加熱板。
［適用例３］
適用例１に記載の加熱板であって、
（ａ）前記電力供給ライン及び前記電力戻りラインは、前記電気絶縁層に埋め込まれ、前記平面ヒータゾーンの前記ダイオードは、前記電気絶縁層の下面若しくは上面に接合され、前記電力供給ライン及び前記電力戻りラインは、前記加熱板内で垂直に伸びるビアによって前記平面ヒータゾーンに電気的に接続される、又は、
（ｂ）前記電力供給ラインは、前記電気絶縁層に埋め込まれ、前記電力戻りラインは、前記電気絶縁層の上面上にあり、前記平面ヒータゾーンの前記ダイオードは、前記電気絶縁層の前記上面に接合され、前記電力戻りラインは、前記平面ヒータゾーンに横方向から電気的に接続され、前記電力供給ラインは、前記加熱板内で垂直に伸びるビアによって前記平面ヒータゾーンに電気的に接続される、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つ分以下であるように、又は、
（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つ分以下であるように、又は、
（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つ分以下であるように、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して拡大縮小されるように、
サイズ決定される、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、又は、
（ｂ）各平面ヒータゾーンが２〜３ｃｍ ^２であるように、又は、
（ｃ）各平面ヒータゾーンが１〜１５ｃｍ ^２であるように、
サイズ決定される、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、１００〜７００個の平面ヒータゾーンを含む、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、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に等しい又はそれ未満である、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、又は同心円の形に配置され、
前記平面ヒータゾーンは、幅が少なくとも１ミリメートルで且つ最大で１０ミリメートルである隙間によって互いから隔てられる、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、
前記加熱板の下側に熱障壁層によって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る少なくとも１枚の一次ヒータ層を備え、
前記一次ヒータ層は、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、
前記一次ヒータ層は、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つのヒータを含み、
前記平面ヒータゾーンは、前記半導体基板の処理中に、その半径方向及び方位角方向における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、
前記シートを揃えることと、
接着又は焼結によって前記シートを接合して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、
各平面ヒータゾーンのなかのダイオードが、ペアをなす電力供給ライン及び電力戻りラインに接続され、異なる平面ヒータゾーンのなかのダイオードで同じペアの電力供給ライン及び電力戻りラインを共有するものが、２つとしてないように、前記電気絶縁層の下面にダイオードを接続することと、
を備える方法。
［適用例１４］
適用例１３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、事前にカットされた金属箔を押し付ける、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１５］
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、
（ａ）ガラス繊維複合材板、又は電気絶縁ポリマ膜で覆われた金属板に、金属シートを接合することと、
（ｂ）前記金属シートの表面に、パターン化レジスト膜を施すことであって、前記パターン化レジスト膜内の開口は、一グループの電力ラインの形状及び位置を定める、ことと、
（ｃ）前記パターン化レジスト膜内の前記開口を通して露出している部分の前記金属シートを化学的にエッチングすることによって、前記電力ラインのグループを形成することと、
（ｄ）前記レジスト膜を除去することと、
（ｅ）前記金属シートに電気絶縁ポリマ膜を施すことと、
（ｆ）随意としてステップ（ｂ）〜（ｅ）を１回以上にわたって繰り返すことと、
（ｇ）前記（１枚以上の）金属シート及び前記（１枚以上の）電気絶縁ポリマ膜に穴を開け、前記穴をスラリ状の導体粉末で満たすことによって、ビアを形成することと、
（ｈ）各平面ヒータゾーンのなかのダイオードが、ペアをなす電力供給ライン及び電力戻りラインに接続され、異なる平面ヒータゾーンのなかのダイオードで同じペアの電力供給ライン及び電力戻りラインを共有するものが、２つとしてないように、最上層の電気絶縁ポリマの露出表面にダイオードを接合し、随意として一グループの電力ラインを形成することと、
を備える方法。
［適用例１６］
適用例１１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）半導体基板を前記処理チャンバに取り込み、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打ち消す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、前記温度分布に適合させることと、
（ｄ）前記平面ヒータゾーンを独立制御式に加熱することによって前記温度分布を制御しつつ、プラズマを点火して前記半導体基板を処理することと、
（ｅ）前記半導体基板を前記処理チャンバから取り出し、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。
［適用例１７］
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、２つ以上のヒータを含む、基板サポートアセンブリ。

Claims

半導体処理装置において半導体基板を支え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、
上部電気絶縁層と下部電気絶縁層とを含む電気絶縁層と、
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複数の平面ヒータゾーンであって、各平面ヒータゾーンは、ヒータ素子として１つ以上のダイオードを含み、前記上部電気絶縁層と前記下部電気絶縁層との間に位置する前記複数の平面ヒータゾーンは、前記電気絶縁層全域に横方向に分布され、前記半導体基板上における空間温度分布を調整するように動作可能である、複数の平面ヒータゾーンと、
前記第１及び第２の平面ヒータゾーンの前記１つ以上のダイオードのアノード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の前記１つ以上のダイオードのアノードに電気的に接続された第２の導電性電力供給ラインと、を少なくとも含む電力供給ラインと、
前記第１及び第３の平面ヒータゾーンの前記１つ以上のダイオードのカソード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２及び第４の平面ヒータゾーンの前記１つ以上のダイオードのカソードに電気的に接続された第２の導電性電力戻りラインと、を少なくとも含む電力戻りラインと、
を備える加熱板。
請求項１に記載の加熱板であって、
前記平面ヒータゾーンは、抵抗ヒータ素子を含まない、加熱板。
請求項１に記載の加熱板であって、
（ａ）前記電力供給ライン及び前記電力戻りラインは、前記電気絶縁層に埋め込まれ、前記平面ヒータゾーンの前記ダイオードは、前記下部電気絶縁層の上面に接合され、前記電力供給ライン及び前記電力戻りラインは、前記加熱板内で垂直に伸びるビアによって前記平面ヒータゾーンに電気的に接続される、又は、
（ｂ）前記電力供給ラインは、前記電気絶縁層に埋め込まれ、前記電力戻りラインは、前記電気絶縁層の上面上にあり、前記平面ヒータゾーンの前記ダイオードは、前記下部電気絶縁層の前記上面に接合され、前記電力戻りラインは、前記平面ヒータゾーンに横方向から電気的に接続され、前記電力供給ラインは、前記加熱板内で垂直に伸びるビアによって前記平面ヒータゾーンに電気的に接続される、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つ分以下であるように、又は、
（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つ分以下であるように、又は、
（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つ分以下であるように、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して拡大縮小されるように、
サイズ決定される、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、又は、
（ｂ）各平面ヒータゾーンが２〜３ｃｍ^２であるように、又は、
（ｃ）各平面ヒータゾーンが１〜１５ｃｍ^２であるように、
サイズ決定される、加熱板。
請求項１に記載の加熱板であって、
前記加熱板は、１００〜７００個の平面ヒータゾーンを含む、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、セラミック材料、ガラス繊維複合材、又はそれらの組み合わせを含む、加熱板。
請求項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に等しい又はそれ未満である、加熱板。
請求項１に記載の加熱板であって、
前記平面ヒータゾーンの総面積は、前記加熱板の上面の５０〜９９％である、加熱板。
請求項１に記載の加熱板であって、
前記平面ヒータゾーンは、矩形格子、六角形格子、又は同心円の形に配置され、
前記平面ヒータゾーンは、幅が少なくとも１ミリメートルで且つ最大で１０ミリメートルである隙間によって互いから隔てられる、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、
前記加熱板の下側に熱障壁層によって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、
前記加熱板の前記平面ヒータゾーンの上方又は下方に配置される少なくとも１枚の一次ヒータ層を備え、
前記一次ヒータ層は、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、
前記一次ヒータ層は、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つのヒータを含み、
前記平面ヒータゾーンは、前記半導体基板の処理中に、その半径方向及び方位角方向における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、
前記シートを揃えることと、
接着又は焼結によって前記シートを接合して前記電気絶縁層の上部シートを形成することと、
スラリ状の導体粉末によって前記ビアを満たすことと、
各平面ヒータゾーンのなかのダイオードが、ペアをなす電力供給ライン及び電力戻りラインに接続され、異なる平面ヒータゾーンのなかのダイオードで同じペアの電力供給ライン及び電力戻りラインを共有するものが、２つとしてないように、前記電気絶縁層の前記上部シートの下面にダイオードを接続することと、
を備える方法。
請求項１３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、事前にカットされた金属箔を押し付ける、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。
請求項１に記載の加熱板を製造するための方法であって、
（ａ）ガラス繊維複合材板、又は電気絶縁ポリマ膜で覆われた金属板に、金属シートを接合することと、
（ｂ）前記金属シートの表面に、パターン化レジスト膜を施すことであって、前記パターン化レジスト膜内の開口は、一グループの電力ラインの形状及び位置を定める、ことと、
（ｃ）前記パターン化レジスト膜内の前記開口を通して露出している部分の前記金属シートを化学的にエッチングすることによって、前記電力ラインのグループを形成することと、
（ｄ）前記レジスト膜を除去することと、
（ｅ）前記金属シートに電気絶縁ポリマ膜を施すことと、
（ｆ）随意としてステップ（ｂ）〜（ｅ）を１回以上にわたって繰り返して前記電気絶縁層の下部層を形成することと、
（ｇ）前記（１枚以上の）金属シート及び前記（１枚以上の）電気絶縁ポリマ膜に穴を開け、前記穴をスラリ状の導体粉末で満たすことによって、ビアを形成することと、
（ｈ）各平面ヒータゾーンのなかのダイオードが、ペアをなす電力供給ライン及び電力戻りラインに接続され、異なる平面ヒータゾーンのなかのダイオードで同じペアの電力供給ライン及び電力戻りラインを共有するものが、２つとしてないように、最上層の電気絶縁ポリマ膜の露出表面にダイオードを接合し、随意として一グループの電力ラインを形成することと、
を備える方法。
請求項１１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）半導体基板を前記処理チャンバに取り込み、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打ち消す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、前記温度分布に適合させることと、
（ｄ）前記平面ヒータゾーンを独立制御式に加熱することによって前記温度分布を制御しつつ、プラズマを点火して前記半導体基板を処理することと、
（ｅ）前記半導体基板を前記処理チャンバから取り出し、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。
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、２つ以上のヒータを含む、基板サポートアセンブリ。