JP2016512393A - プラズマエッチング作業工程用の基板支持体 - Google Patents
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Abstract
Description
汚染物質を除去するために、基板処理は、非選択性エッチング処理(たとえば、アルゴンなどのイオン化状態の不活性ガスを使用するエッチング)を含むことができる。このエッチング処理は、基板支持体上に支持された基板の上方に不活性ガスのプラズマが形成されるチャンバの中で行うことができる。場合によって基板支持体は、アルゴン分子を基板の方に引き付けるために、バイアス高周波(RF)源に結合される。
本発明者らは、エッチング手順において、基板のエッジにおいてエッチング速度の不均一性が生じることを観察した。いくつかの処理条件のもとでは、観察された不均一性が著しく、処理される基板に悪影響を及ぼすおそれがある。
それゆえに、本発明者らは、プラズマエッチング処理時のエッチング速度均一性の改善を促進できる基板支持体の実施形態を考案した。
いくつかの実施形態では、基板処理装置が、内部処理容積を有する処理チャンバと、RFエネルギーを処理容積の中に結合するために処理チャンバに近接して配置された高周波(RF)コイルと、バイアスRF源と、処理容積内に配置された、本明細書に開示の実施形態のいずれかで説明される基板支持体とを含み、導電性プレートは、バイアスRF源に結合される。
いくつかの実施形態では、処理チャンバ内で基板を支持するための基板支持体は、石英誘電絶縁体プレートと、石英誘電絶縁体プレートの上に支持され、上面および底面を含み、この上面と底面の間に厚さが画定されるチタン導電性プレートであって、その厚さが、導電性プレートのエッジ部に沿って半径方向外側に向かうテーパ付きである導電性プレートと、基板支持面に対応する内壁がある隆起リップを備える導電体プレートの上面に配置された、石英またはセラミックの誘電体プレートとを含み、この石英誘電絶縁体プレートは、その上面に形成された凹部を含み、この凹部は、導電体プレートを受け入れるように、ならびに少なくとも底面の一部および側壁の一部との接触を維持するように構成される。
上記で簡潔に要約され、以下でより詳細に論じられる本発明の実施形態は、添付の図面に表された本発明の説明的な諸実施形態を参照して理解することができる。しかし、本発明では、その他の同様に効果的な実施形態を認めることができるので、添付の図面は、本発明の典型的な実施形態を示すのみであり、したがって、本発明の範囲を限定するものとみなされるべきでないことに留意されたい。
基板を処理するための方法および装置が本明細書で開示される。より詳細には、エッチングされる基板のエッジのすぐ近くの処理均一性(たとえばエッジ効果)に有利に影響を及ぼし得る基板支持体の実施形態が本明細書で提供される。エッジ効果に有利に影響を及ぼすことによって、本発明の実施形態では、基板全体にわたってより均一なエッチング処理を行うことができる。
本発明の範囲を限定するものではないが、本明細書で開示された本発明の装置は、プラズマエッチング処理を実施するように構成された処理チャンバ(たとえばアルゴンスパッタリング機能を有する前洗浄チャンバ)において特に有利になり得る。適切なプラズマエッチング処理チャンバの例としては、カリフォルニア州Santa ClaraのApplied Materials,Inc.から市販されている、処理チャンバのPC−XT(登録商標)系列、または前洗浄チャンバのPreclean II系列のいずれかが含まれる。Applied Materials,Inc.または他の製造者からの他の処理チャンバもまた、本明細書で開示された本発明の装置から利益を得る。
誘電絶縁体102は、基板支持体100の上に支持される基板の大きさほどに少なくとも寸法設定され、上面106および底面103を有する。いくつかの実施形態では、誘電絶縁体102は、誘電絶縁体102の上面106に形成された中心配置の凹部104を含むことができる。凹部104は、導電性プレート108(以下でより完全に論じられる)を受けるように、かつ導電性プレート108の少なくとも一部との接触を維持するように構成される。誘電絶縁体102は、垂直変位もしくは回転する状態で、または垂直変位も回転もする状態で、支持軸140上に支持することができる。
導電性プレート108は、上部エッジ112がある上面110、および底部エッジ116がある底面114を有して、上面110と底面114の間に厚さTを画定する。導電性プレート108は、テーパ付きエッジ部を有することができ、すなわち厚さTは、導電性プレート108のエッジに近接する半径の一部に沿って、半径方向外側に向かって低減する。図1に示された非限定的な実施形態では、導電性プレート108のエッジ部の概して上向きに傾斜した側壁118が、1つまたは複数の直線または曲線状の部分によって上部エッジ112と底部エッジ116をつないでいる。テーパ付きエッジは、図1に示されたように、連続的な、もしくは部分的に連続的な移行部とすること、または底部エッジ116から上部エッジ112まで1つもしくは複数の段を含む階段状の移行部とすることができる。曲線状の部分を含む実施形態では、その部分の湾曲は、凹面または凸面のいずれかとすることも、凹面部分と凸面部分の組合せとすることもできる。
導電性プレート108は、チタンもしくはアルミニウムのような金属材料、またはドープされたセラミックなどの非限定的な例を含めて、少なくともRFエネルギーを伝導する材料から形成することができる。いくつかの実施形態では、導電性プレート108は、RF導管111を介してRFバイアス源(たとえば電源109)に結合することができる。
いくつかの実施形態によれば、誘電体プレート120は、基板支持面128を画定する内壁126がある隆起リップ124を含む。基板支持面は、内壁126の内側に基板(たとえば直径200mm、300mm、または450mmの半導体基板)を支持するように構成される。いくつかの実施形態では、誘電体プレートが導電性プレート108の上面110に配置される場合に、導電性プレート108のテーパ付きエッジ部が基板支持面128を越えて延びる。
いくつかの処理条件のもとでは、また一部の基板では、基板のエッジにおけるエッチング速度の増加は、製造問題を引き起こすのに十分なほどではない。しかし、いくつかの処理(たとえば、バイアス高周波(RF)エネルギー源を使用する処理)では、この非均一性は許容することができず、また現在の技法ではその状態を適切に修正することができない。特定のハードウェア構成を使用する高バイアス処理など、導電性プレートに約500W〜約1kWのバイアスRF電力が供給されるいくつかの処理では、基板エッジにおけるエッジ効果は、処理の非均一性による製造問題を引き起こすのに十分である。他のハードウェア構成による他の状況では、バイアス電力がシステム能力の約50%を超える場合に高バイアス条件が存在し得る。他の実施形態では、高バイアスが別の特性を有し得るが、すべての場合で、基板支持体に印加されるバイアス電力が他の処理考慮事項に関して望ましいレベルまで増大すると、基板エッジにおける非均一性が問題になる。
本明細書で開示された本発明の基板支持体は、典型的な基板支持体で確認される基板のエッジにおける大きいエッチング速度を都合よく修正することができる。試験結果は、本基板支持体が、エッジ効果によって引き起こされるエッチング非均一性を受容可能なレベルまで、高バイアス条件下でさえも低減できることを示した。いくつかのエッチング均一性試験の結果では、現在の基板支持体を使用して同様の条件のもとで処理された基板と比較すると、除去またはエッチングされる材料の均一性の改善が示された。
図2は、本発明のいくつかの実施形態による基板処理システムを示す。他の構成の他の処理チャンバもまた、本明細書で与えられる教示に従って改変することができる。
基板処理システム200は、第1の容積内でプラズマ207を形成するために利用できる1つまたは複数の処理ガスを供給するための、処理チャンバに結合されたガス入り口206を含むことができる。ガス排気口208は、たとえば第2の容積205を含む処理チャンバ202の下部において、処理チャンバ202に結合することができる。いくつかの実施形態では、処理チャンバ202内でプラズマ207を発生させるために、RF電源210を誘導コイル212に結合することができる。別法として(図示せず)、プラズマは、たとえば遠隔プラズマ源などによって遠隔で発生させ、処理チャンバの第1の容積203の中に流し込むことができる。いくつかの実施形態では、基板支持体100の表面に基板216があるときに基板へのイオン流束を制御するために、電源109を基板支持体100に結合することができる。基板処理システム200は、たとえば基板処理システム200の1つまたは複数の構成要素を制御して基板216上の作業工程を実施するために、コントローラ220を含むことができる。他の、さらなる構成要素および基板処理システム200が以下で論じられる。
処理キット228は、基板処理システム200内で行われる処理に適合した任意の適切な材料を備えることができる。処理キット228の構成要素は、第1および第2の容積203、205を画定するのに寄与することができる。たとえば、第1の容積203は、少なくともリング238および誘電体蓋236によって画定することができる。たとえば、図2に示されたような、いくつかの実施形態では、第1の容積203は、本体244の側壁246によってさらに画定することができる。たとえば、第2の容積205は、本体244および基板支持体100によって画定することができる。
上述のことは本発明の実施形態を対象とするが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他の、さらなる実施形態を考案することができる。
Claims (15)
- 誘電絶縁体プレートと、
前記誘電絶縁体プレートの上に支持され、上面および底面を含み、前記上面と前記底面の間に厚さが画定される導電性プレートであって、前記導電性プレートのエッジ部が、半径方向外側に向かうテーパ付きである導電性プレートと、
前記導電性プレートの前記上面に配置された、基板支持面を含む誘電体プレートと
を備える、処理チャンバ内で基板を支持するための基板支持体。 - 前記底面の少なくとも一部が上向きにテーパ付きである、請求項1に記載の基板支持体。
- 前記テーパ付き部が、前記上面と前記底面をつなぐ側壁を備え、前記側壁が水平面から約15度〜約75度の角度で傾斜している、請求項2に記載の基板支持体。
- 前記テーパ付き部が、前記上面と前記底面をつなぐ側壁を備え、前記側壁が1つまたは複数の直線または曲線状の部分を備える、請求項2に記載の基板支持体。
- 前記導電性プレートの前記テーパ付き部が、前記基板支持面を越えて半径方向に延びる、請求項1から4のいずれかに記載の基板支持体。
- 前記誘電絶縁体プレートが、その上面に形成された凹部を含み、前記凹部が、前記導電性プレートの少なくとも一部を受け入れるように、ならびに前記底面の少なくとも一部との接触を維持するように構成される、請求項1から4のいずれかに記載の基板支持体。
- 前記凹部が、前記導電性プレートの前記上面が前記誘電絶縁体プレートの前記上面の一部と共平面になるように構成される、請求項6に記載の基板支持体。
- 前記誘電絶縁体プレートが石英から形成される、請求項1から4のいずれかに記載の基板支持体。
- 前記導電性プレートが金属材料から形成される、請求項1から4のいずれかに記載の基板支持体。
- 前記導電性プレートがチタンから形成される、請求項9に記載の基板支持体。
- 前記導電性プレートがドープされたセラミックから形成される、請求項1から4のいずれかに記載の基板支持体。
- 前記誘電体プレートが、前記基板支持面に対応する内壁がある隆起リップを備える、請求項1から4のいずれかに記載の基板支持体。
- 前記誘電体プレートが石英またはセラミックの少なくとも一方を含む、請求項1から4のいずれかに記載の基板支持体。
- 前記導電性プレートがRFバイアス源につながるように適合される、請求項1から4のいずれかに記載の基板支持体。
- 前記誘電体プレート内の第1の位置決め孔と、
前記第1の位置決め孔と同軸である、前記導電性プレート内の第2の位置決め孔と、
前記第1の位置決め孔を部分的に貫通し、前記導電性プレートの中に部分的に配置された位置決めデバイスと
をさらに備える、請求項1から4のいずれかに記載の基板支持体。
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