JP2017525138A - エンボス付き頂板および冷却チャネルを有する静電チャック - Google Patents
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Abstract
基板を保持する静電チャックが本明細書に提供される。いくつかの実施形態では、基板を保持する静電チャックは、サセプタを含むことができ、サセプタは、１つまたは複数の冷却チャネルが上面内に形成された導電性のサセプタベースと、１つまたは複数の冷却チャネルの上に配置された高くした中心支持体と、高くした中心支持体上に配置された誘電体頂板とを含み、誘電体頂板は、エンボス付き頂面を有し、誘電体頂板および高くした中心支持体は、誘電体頂板のエンボス付き頂面上に配置されたときの基板の裏側への１つまたは複数の冷却チャネルによる冷却ガスの送出を容易にするために、複数の孔を含む。【選択図】図２
Description
本開示の実施形態は、一般に、半導体デバイスの製造を実行する機器に関し、より詳細には、処理中に半導体基板を支持する静電チャックに関する。
静電チャック（ＥＳＣ）は、プラズマ処理チャンバなどの半導体処理機器内で基板（本明細書では、半導体ウエハまたはウエハとも呼ぶ）に対する支持を提供するために広く使用されている。静電チャックは、概して、基板の処理中、すなわち材料堆積またはエッチング中に、基板を静止した位置で保持する。静電チャックは、基板を定位置で保持するために、容量性のジョンセン−ラーベックの引力を利用する。
静電チャック（ＥＳＣ）は、プラズマ処理チャンバなどの半導体処理機器内の基板に対する支持を提供するために広く使用されている。エンボス付き静電チャックは、加工物を支持するために、チャックのクランプ表面上に複数の突起を有する。これらの突起は、「メサ」または「エンボスメント」と呼ぶこともある。一般に、そのような突起上に加工物を支持することは、エンボス付きでないクランプ表面と比較して加工物の裏側との接触面積が低減されるため、有益となることができる。加工物の裏側との接触が小さければ小さいほど、概して粒子の生成が少なくなることが、概して認められており、これは、いくつかの処理の応用例で有益である。加えて、いくつかの処理の応用例は、処理中に加工物の裏側を冷却するために、裏側冷却ガスを提供することができる。
静電チャック（ＥＳＣ）は、プラズマ処理チャンバなどの半導体処理機器内の基板に対する支持を提供するために広く使用されている。エンボス付き静電チャックは、加工物を支持するために、チャックのクランプ表面上に複数の突起を有する。これらの突起は、「メサ」または「エンボスメント」と呼ぶこともある。一般に、そのような突起上に加工物を支持することは、エンボス付きでないクランプ表面と比較して加工物の裏側との接触面積が低減されるため、有益となることができる。加工物の裏側との接触が小さければ小さいほど、概して粒子の生成が少なくなることが、概して認められており、これは、いくつかの処理の応用例で有益である。加えて、いくつかの処理の応用例は、処理中に加工物の裏側を冷却するために、裏側冷却ガスを提供することができる。
したがって、本発明者らは、改善された裏側ガスの分散を可能にするエンボス付き頂板を含む改善された静電チャックを提供する。
基板を保持する静電チャックが本明細書に提供される。いくつかの実施形態では、基板を保持する静電チャックは、サセプタを含むことができ、サセプタは、１つまたは複数の冷却チャネルが上面内に形成された導電性のサセプタベースと、１つまたは複数の冷却チャネルの上に配置された高くした中心支持体と、高くした中心支持体上に配置された誘電体頂板とを含み、誘電体頂板は、エンボス付き頂面を有し、誘電体頂板および高くした中心支持体は、誘電体頂板のエンボス付き頂面上に配置されたときの基板の裏側への１つまたは複数の冷却チャネルによる冷却ガスの送出を容易にするために、複数の孔を含む。
いくつかの実施形態では、基板を処理する装置は、プロセス領域を画定するチャンバと、プロセス領域内で基板を保持する静電チャックとを含むことができ、静電チャックは、ペデスタルと、ペデスタル上に配置されたサセプタとを備え、サセプタは、１つまたは複数の冷却チャネルが上面内に形成された導電性のサセプタベースと、１つまたは複数の冷却チャネルの上に配置された高くした中心支持体と、高くした中心支持体上に配置された誘電体頂板とを含み、誘電体頂板は、エンボス付き頂面を有し、誘電体頂板および高くした中心支持体は、誘電体頂板のエンボス付き頂面上に配置されたときの基板の裏側への１つまたは複数の冷却チャネルによる冷却ガスの送出を容易にするために、複数の孔を含む。
いくつかの実施形態では、１５０ｍｍの基板を保持する静電チャックは、サセプタを含むことができ、サセプタは、１つまたは複数の冷却チャネルが上面内に形成されたアルミニウムのサセプタベースと、１つまたは複数の冷却チャネルの上に配置されたアルミニウムの高くした中心支持体と、高くした中心支持体上に配置された１５０ｍｍのセラミック頂板とを含み、セラミック頂板は、エンボス付き頂面を有し、セラミック頂板および高くした中心支持体は、セラミック頂板のエンボス付き頂面上に配置されたときの基板の裏側へ１つまたは複数の冷却チャネルによって提供される冷却ガスの送出を容易にするために、複数の孔を含む。
いくつかの実施形態では、１５０ｍｍの基板を保持する静電チャックは、サセプタを含むことができ、サセプタは、１つまたは複数の冷却チャネルが上面内に形成されたアルミニウムのサセプタベースと、１つまたは複数の冷却チャネルの上に配置されたアルミニウムの高くした中心支持体と、高くした中心支持体上に配置された１５０ｍｍのセラミック頂板とを含み、セラミック頂板は、エンボス付き頂面を有し、セラミック頂板および高くした中心支持体は、セラミック頂板のエンボス付き頂面上に配置されたときの基板の裏側へ１つまたは複数の冷却チャネルによって提供される冷却ガスの送出を容易にするために、複数の孔を含む。
本開示の他のさらなる実施形態は、以下に記載する。
本開示の実施形態について、上記で簡単に要約し、以下でより詳細に論じており、添付図面に示す本開示の例示的な実施形態を参照することによって理解することができる。しかし、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうるため、添付図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示しており、したがって本開示の範囲を限定すると解釈されるべきでないことに留意されたい。
本開示の実施形態について、上記で簡単に要約し、以下でより詳細に論じており、添付図面に示す本開示の例示的な実施形態を参照することによって理解することができる。しかし、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうるため、添付図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示しており、したがって本開示の範囲を限定すると解釈されるべきでないことに留意されたい。
理解を容易にするために、可能な場合は、同一の参照番号を使用して、図に共通の同一の要素を指す。図は、原寸に比例して描かれたものではなく、見やすいように簡略化されていることがある。一実施形態の要素および特徴は、さらなる記載がなくても、他の実施形態内に有益に組み込むことができることが企図される。
改善されたエンボスおよび冷却チャネルを有する静電チャック（ＥＳＣ）が、本明細書に提供される。いくつかの実施形態では、以下でさらに詳細に論じるように、改善されたＥＳＣは、垂直またはテーパ状のエッジを有するエンボス付きセラミック頂板を含むことができ、この頂板は、既存のＥＳＣ設計、たとえば１５０ｍｍのＥＳＣ設計で使用することができる。
改善されたエンボスおよび冷却チャネルを有する静電チャック（ＥＳＣ）が、本明細書に提供される。いくつかの実施形態では、以下でさらに詳細に論じるように、改善されたＥＳＣは、垂直またはテーパ状のエッジを有するエンボス付きセラミック頂板を含むことができ、この頂板は、既存のＥＳＣ設計、たとえば１５０ｍｍのＥＳＣ設計で使用することができる。
図１は、本開示のいくつかの実施形態による静電チャック１００の横断面図を示す。静電チャック１００は、半導体基板のプラズマ処理、たとえばエッチング、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、およびプラズマ洗浄中に使用される。静電チャック１００は、ペデスタル１０１およびサセプタ１０２を備える。いくつかの実施形態では、ペデスタル１０１は、カソード構造１１０および冷却板１１２を含む。いくつかの実施形態では、サセプタ１０２は、サセプタベース１０４と、サセプタベース１０４上に配置された高くした中心支持体１０６と、高くした中心支持体１０６上に配置された誘電体頂板１０８とを含むことができる。捕獲リング１３０が、サセプタ１０２をペデスタル１０１に外接させて固定する。
カソード構造１１０は、水盤形の形状を有しており、静電チャック１００の基礎的な構造支持体として働く。カソード構造１１０は、典型的には、ステンレス鋼などの頑丈な金属から作られる。カソード構造１１０内に配置されたディスク状の冷却板１１２は、サセプタ１０２を支持し、サセプタ１０２への冷却流体／ガスの送出を容易にする。冷却板１１２は、静電チャック１００上に配置されたときの基板を位置決めするために使用される１つまたは複数のリフトピン１２０を収容するために、１つまたは複数のリフトピン孔１３２を含む。冷却板１１２はまた、冷却流体／ガスをサセプタ１０２へ送出するための１つまたは複数の導管１２４を含む。
サセプタベース１０４は、サセプタベース１０４の頂面上に形成された冷却チャネル１１４へのガスの送出を容易にするために、１つまたは複数の導管１２４と位置合わせされる１つまたは複数の導管を含む。図２は、本開示の少なくとも１つの実施形態による冷却チャネル１１４を有するサセプタベース１０４の上面図を示す。いくつかの実施形態では、導管１２６を介してサセプタベース１０４の頂部へ裏側冷却ガス／流体を送出し、冷却チャネル１１４に流すことができる。サセプタベース１０４は、いくつかのボルト２０４によって冷却板１１２に固定することができる。図２に示すように、いくつかの実施形態では、冷却チャネル１１４は、実質上円形の外側チャネル２０６と、既存の静電チャック設計に対応するための平坦部分２０２とを有する。冷却チャネル１１４はまた、冷却ガス／流体を均等に分散させるように複数の接続チャネル２１０を介して外側チャネル２０６に結合された複数の内側チャネル２０８を含むことができる。導管１２６は、複数の放射状チャネル２１２を介して内側チャネル２０８に結合することができる。いくつかの実施形態では、冷却チャネル１１４は、図２に示すように、サセプタベース１０４の中心軸の周りに軸対称に配置された３組のガス分散チャネル２１４を構成することができ、分散チャネルの各組は、共通の外側チャネル２０６に結合される。具体的には、分散チャネルの３組はそれぞれ、入口導管１２６と、入口導管１２６を内側チャネル２０８に結合する放射状チャネル２１２と、内側チャネル２０８の各端部を外側チャネル２０６に結合する２つの接続チャネル２１０とを含むことができる。
カソード構造１１０は、水盤形の形状を有しており、静電チャック１００の基礎的な構造支持体として働く。カソード構造１１０は、典型的には、ステンレス鋼などの頑丈な金属から作られる。カソード構造１１０内に配置されたディスク状の冷却板１１２は、サセプタ１０２を支持し、サセプタ１０２への冷却流体／ガスの送出を容易にする。冷却板１１２は、静電チャック１００上に配置されたときの基板を位置決めするために使用される１つまたは複数のリフトピン１２０を収容するために、１つまたは複数のリフトピン孔１３２を含む。冷却板１１２はまた、冷却流体／ガスをサセプタ１０２へ送出するための１つまたは複数の導管１２４を含む。
サセプタベース１０４は、サセプタベース１０４の頂面上に形成された冷却チャネル１１４へのガスの送出を容易にするために、１つまたは複数の導管１２４と位置合わせされる１つまたは複数の導管を含む。図２は、本開示の少なくとも１つの実施形態による冷却チャネル１１４を有するサセプタベース１０４の上面図を示す。いくつかの実施形態では、導管１２６を介してサセプタベース１０４の頂部へ裏側冷却ガス／流体を送出し、冷却チャネル１１４に流すことができる。サセプタベース１０４は、いくつかのボルト２０４によって冷却板１１２に固定することができる。図２に示すように、いくつかの実施形態では、冷却チャネル１１４は、実質上円形の外側チャネル２０６と、既存の静電チャック設計に対応するための平坦部分２０２とを有する。冷却チャネル１１４はまた、冷却ガス／流体を均等に分散させるように複数の接続チャネル２１０を介して外側チャネル２０６に結合された複数の内側チャネル２０８を含むことができる。導管１２６は、複数の放射状チャネル２１２を介して内側チャネル２０８に結合することができる。いくつかの実施形態では、冷却チャネル１１４は、図２に示すように、サセプタベース１０４の中心軸の周りに軸対称に配置された３組のガス分散チャネル２１４を構成することができ、分散チャネルの各組は、共通の外側チャネル２０６に結合される。具体的には、分散チャネルの３組はそれぞれ、入口導管１２６と、入口導管１２６を内側チャネル２０８に結合する放射状チャネル２１２と、内側チャネル２０８の各端部を外側チャネル２０６に結合する２つの接続チャネル２１０とを含むことができる。
概して、冷却チャネル１１４は、方形の横断面形状を有する。しかし、代替実施形態では、冷却チャネル１１４は、様々な幾何学的な横断面形状を有することができる。高くした中心支持体１０６は、冷却チャネル１１４の上にキャップを提供するように、冷却チャネル１１４の上に配置／位置決めされる。冷却チャネル１１４および高くした中心支持体１０６の底面は、陽極酸化することができる。
図１を再び参照すると、冷却チャネル１１４は、高くした中心支持体１０６内に配置された孔１１６に冷却ガス／流体を提供し、最終的に孔１１８を介して誘電体頂板１０８の頂面に提供して、誘電体頂板１０８上に配置された基板の裏側を冷却することができる。いくつかの実施形態では、ヘリウムガスを使用して、冷却チャネル１１４に流すことができる。ガスは、複数の孔１１６、１１８（または他の形態の通路）の１つまたは複数から出て、熱伝達媒体を基板の裏面に供給する。
サセプタベース１０４は、誘電体頂板１０８上に配置されたときの基板を保持する静電チャッキング力を提供する電極１２２を収容するために、空胴をさらに含むことができる。
いくつかの実施形態では、サセプタベース１０４は、アルミニウム、銅、または他の材料から作ることができる。同様に、高くした中心支持体１０６もまた、アルミニウム、銅、または他の材料から作ることができる。
いくつかの実施形態では、サセプタベース１０４は、アルミニウム、銅、または他の材料から作ることができる。同様に、高くした中心支持体１０６もまた、アルミニウム、銅、または他の材料から作ることができる。
図３Ａおよび図３Ｂは、本開示による誘電体頂板１０８の少なくとも１つの実施形態を示す。図３Ａおよび図３Ｂに示すように、誘電体頂板１０８は、その上に１つが配置された基板の裏側に裏側冷却ガス／流体を提供するために、複数の孔１１８を含む。いくつかの実施形態では、孔１１８の数は、１２〜３６個の孔とすることができる。いくつかの実施形態では、複数の孔は、誘電体頂板１０８の外径に沿って、１８個の孔とすることができる。リフトピン孔１３２の半径方向内方に配置される孔１１８の数は、３個の孔とすることができる。
誘電体頂板１０８はまた、既存の静電チャック設計に対応するために、実質上円形の外径３０６と、平坦部分３０２とを含むことができる。いくつかの実施形態では、誘電体頂板１０８は、エンボス付き頂面３０８を含む。エンボスは、基板に接触する支持表面の表面積を低減させる。エンボスは、高くした突出部３１０をもたらすように、エンボスプロセスによって形成することができる。高くした突出部３１０の高さは、約５〜２５μｍとすることができる。いくつかの実施形態では、高くした突出部３１０は、エンボス付きでない表面の接触面積の約５５％〜約７０％のエンボス接触面積を形成することができる。概して、そのようなエンボス付き表面上で基板を支持することは、エンボス付きでないクランプ表面と比較して基板の裏側との接触面積が低減されるため、有益である。概して、基板の裏側との接触面積が小さければ小さいほど、粒子の生成が少なくなり、これは、いくつかの処理の応用例で有利である。いくつかの実施形態では、誘電体頂板１０８は、窒化アルミニウム、窒化ホウ素などのセラミック材料から作られる。
誘電体頂板１０８はまた、既存の静電チャック設計に対応するために、実質上円形の外径３０６と、平坦部分３０２とを含むことができる。いくつかの実施形態では、誘電体頂板１０８は、エンボス付き頂面３０８を含む。エンボスは、基板に接触する支持表面の表面積を低減させる。エンボスは、高くした突出部３１０をもたらすように、エンボスプロセスによって形成することができる。高くした突出部３１０の高さは、約５〜２５μｍとすることができる。いくつかの実施形態では、高くした突出部３１０は、エンボス付きでない表面の接触面積の約５５％〜約７０％のエンボス接触面積を形成することができる。概して、そのようなエンボス付き表面上で基板を支持することは、エンボス付きでないクランプ表面と比較して基板の裏側との接触面積が低減されるため、有益である。概して、基板の裏側との接触面積が小さければ小さいほど、粒子の生成が少なくなり、これは、いくつかの処理の応用例で有利である。いくつかの実施形態では、誘電体頂板１０８は、窒化アルミニウム、窒化ホウ素などのセラミック材料から作られる。
いくつかの実施形態では、誘電体頂板１０８の直径は、１５０ｍｍの基板を収容し、１５０ｍｍの静電チャック設計で使用するために、約１５０ｍｍとすることができる。いくつかの実施形態では、誘電体頂板１０８は、処理すべき誘電体頂板１０８上に配置された基板より約１〜５ｍｍ大きくまたは小さくすることができる。
図４Ａおよび図４Ｂは、それぞれサセプタ１０２のテーパ状および垂直のエッジを示す。図４Ａでは、テーパ状のエッジ４０２が、捕獲リング１３０とともに示されており、捕獲リング１３０もまた、均一の間隙４０４をもたらすように、テーパ状のエッジを有している。いくつかの実施形態では、間隙は、約０．１ｍｍ〜約１．０ｍｍとすることができる。図４Ｂでは、垂直のエッジ４０６が、捕獲リング１３０とともに示されており、捕獲リング１３０もまた、均一の間隙４０８をもたらすように、テーパ状のエッジを有している。いくつかの実施形態では、間隙は、約０．４ｍｍ〜約１．０ｍｍとすることができる。
いくつかの実施形態では、本発明の静電チャックは、図２に示すヘリウムの冷却チャネル１１４と、既存の１５０ｍｍの静電チェック設計で使用するための１５０ｍｍのセラミックのエンボス付き頂板１０８とを含むことができる。
本発明のＥＳＣは、任意のタイプのプロセスチャンバと併せて利用することができる。例示的なプロセスチャンバには、たとえばカリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なエッチングリアクタのＤＰＳ（登録商標）ラインまたは他のプロセスチャンバなど、エッチングプロセスに使用される任意のプロセスチャンバが含まれる。他の製造者のものを含む他のプロセスチャンバも、同様に使用することができる。
たとえば、図５は、本明細書に論じる本開示の実施形態を実施するために使用することができる種類の例示的なシステム５００の概略図を示す。システム５００のプロセスチャンバ５１０は、単独で利用することができ、または、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）の一体化された半導体基板処理システムなど、一体化された半導体基板処理システムの処理モジュール、もしくはクラスタツールとして利用することができる。適したエッチングリアクタの例には、やはりＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なエッチングリアクタのＡＤＶＡＮＴＥＤＧＥ（商標）ライン（ＡｄｖａｎｔＥｄｇｅＧ３もしくはＡｄｖａｎｔＥｄｇｅＧ５など）、エッチングリアクタのＤＰＳ（登録商標）ライン（ＤＰＳ（登録商標）、ＤＰＳ（登録商標）ＩＩ、ＤＰＳ（登録商標）ＡＥ、ＤＰＳ（登録商標）ＨＴ、ＤＰＳ（登録商標）Ｇ３ポリエッチャなど）、または他のエッチングリアクタが含まれる。他のプロセスチャンバおよび／またはクラスタツールも、同様に適切に使用することができる。
本発明のＥＳＣは、任意のタイプのプロセスチャンバと併せて利用することができる。例示的なプロセスチャンバには、たとえばカリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なエッチングリアクタのＤＰＳ（登録商標）ラインまたは他のプロセスチャンバなど、エッチングプロセスに使用される任意のプロセスチャンバが含まれる。他の製造者のものを含む他のプロセスチャンバも、同様に使用することができる。
たとえば、図５は、本明細書に論じる本開示の実施形態を実施するために使用することができる種類の例示的なシステム５００の概略図を示す。システム５００のプロセスチャンバ５１０は、単独で利用することができ、または、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）の一体化された半導体基板処理システムなど、一体化された半導体基板処理システムの処理モジュール、もしくはクラスタツールとして利用することができる。適したエッチングリアクタの例には、やはりＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なエッチングリアクタのＡＤＶＡＮＴＥＤＧＥ（商標）ライン（ＡｄｖａｎｔＥｄｇｅＧ３もしくはＡｄｖａｎｔＥｄｇｅＧ５など）、エッチングリアクタのＤＰＳ（登録商標）ライン（ＤＰＳ（登録商標）、ＤＰＳ（登録商標）ＩＩ、ＤＰＳ（登録商標）ＡＥ、ＤＰＳ（登録商標）ＨＴ、ＤＰＳ（登録商標）Ｇ３ポリエッチャなど）、または他のエッチングリアクタが含まれる。他のプロセスチャンバおよび／またはクラスタツールも、同様に適切に使用することができる。
システム５００は、概して、導電性本体（壁）５３０内の基板支持体（カソード）５１６と、コントローラ５４０とを有するプロセスチャンバ５１０を備える。チャンバ５１０には、実質上平坦な誘電体の天井５２０を供給することができる。別法として、チャンバ５１０は、他のタイプの天井、たとえばドーム状の天井を有することもできる。天井５２０の上方には、少なくとも１つの誘導コイル要素５１２を備えるアンテナが配置される（２つの同軸誘導コイル要素５１２を示す）。
誘導コイル要素５１２は、第１の整合ネットワーク５１９を通ってＲＦプラズマ出力源５１８に結合される。整合ネットワーク５１９は、周波数同調中に保持される。いくつかの実施形態では、整合ネットワーク５１９は、異なるプロセスに異なる固定された位置が使用されることから使用することができる。いくつかの実施形態では、ＲＦ電源５１８は、周波数生成器出力の約±５％〜約±１０％の範囲内の同調可能な周波数で最高３０００Ｗをもたらすことが可能なものとすることができる。たとえば、１３．５６ＭＨｚのＲＦ電源は、１３．５６ＭＨｚの約±５％〜約±１０％の範囲内の同調可能な周波数をもたらすことができる。いくつかの実施形態では、ＲＦ電源５１８は、コントローラ５４０によって制御することができる。
基板支持体５１６は、基板５１４を保持する静電チャックを含むことができ、整合ネットワーク出力（カソード入力）５２５を有する第２の整合ネットワーク５２４を通ってバイアス電源５２２に結合される。いくつかの実施形態では、バイアス電源５２２は、約４００ｋＨｚの周波数で最高１５００Ｗをもたらすことが可能なものとすることができる。バイアス電力は、連続電力またはパルス電力とすることができる。いくつかの実施形態では、バイアス電源５２２は、ＤＣ源またはパルスＤＣ源とすることができる。いくつかの実施形態では、チャンバ５１０内で基板支持体５１６近傍にプローブ５２７を配置して、プロセスチャンバ５１０内で測定（たとえば、上記の基板の第１のＤＣ電圧測定）を提供することができる。プローブ５２７は、チャンバ５１０の壁５３０内に配置されたポート５４１を介して、チャンバ５１０から取り出すことができる。いくつかの実施形態では、プローブ５２７にコントローラ５２９を結合して、プローブ５２７の測定の記録または表示を容易にすることができる。
コントローラ５４０は、概して、中央処理装置（ＣＰＵ）５４４と、メモリ５４２と、ＣＰＵ５４４のための支援回路５４６とを備えており、上記で論じたように、同調プロセスなどのチャンバ５１０の構成要素の制御を容易にする。
上記のプロセスチャンバ５１０の制御を容易にするために、コントローラ５４０は、様々なチャンバおよびサブプロセッサを制御するために工業環境で使用することができる任意の形態の汎用コンピュータプロセッサの１つとすることができる。ＣＰＵ５４４のメモリ５４２またはコンピュータ可読媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、またはローカルもしくは遠隔の任意の他の形態のデジタルストレージなど、容易に入手可能なメモリの１つまたは複数とすることができる。支援回路５４６は、従来の方法でプロセッサを支援するようにＣＰＵ５４４に結合される。これらの回路には、キャッシュ、電源、クロック回路、入出力回路、およびサブシステムなどが含まれる。本明細書に記載する本発明の方法は、概して、メモリ５４２内にソフトウェアルーチンとして記憶される。ソフトウェアルーチンはまた、ＣＰＵ５４４によって制御されているハードウェアから遠隔に位置する第２のＣＰＵ（図示せず）によって記憶および／または実行することもできる。
上記のプロセスチャンバ５１０の制御を容易にするために、コントローラ５４０は、様々なチャンバおよびサブプロセッサを制御するために工業環境で使用することができる任意の形態の汎用コンピュータプロセッサの１つとすることができる。ＣＰＵ５４４のメモリ５４２またはコンピュータ可読媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、またはローカルもしくは遠隔の任意の他の形態のデジタルストレージなど、容易に入手可能なメモリの１つまたは複数とすることができる。支援回路５４６は、従来の方法でプロセッサを支援するようにＣＰＵ５４４に結合される。これらの回路には、キャッシュ、電源、クロック回路、入出力回路、およびサブシステムなどが含まれる。本明細書に記載する本発明の方法は、概して、メモリ５４２内にソフトウェアルーチンとして記憶される。ソフトウェアルーチンはまた、ＣＰＵ５４４によって制御されているハードウェアから遠隔に位置する第２のＣＰＵ（図示せず）によって記憶および／または実行することもできる。
プロセスチャンバ５１０の例示的な動作では、基板支持体５１６上に基板５１４が配置され、ガスパネル５３８から入り口ポート５２６を通ってプロセスガスが供給され、ガス混合物５５０を形成する。プラズマ出力源５１８およびバイアス電源５２２からそれぞれ誘導コイル要素５１２および基板支持体５１６（すなわち、カソード構造）に電力を印加することによって、ガス混合物５５０がチャンバ５１０内で着火され、プラズマ５５５となる。チャンバ５１０の内部の圧力は、スロットルバルブ５３１および真空ポンプ５３６を使用して制御される。典型的には、壁５３０は、電気的接地５３４に結合される。壁５３０の温度は、壁５３０を貫通する液体収容導管（図示せず）を使用して制御することができる。
いくつかの実施形態では、基板５１４の温度は、基板支持体５１６の温度を安定化させることによって制御することができる。いくつかの実施形態では、基板５１４の下のペデスタル表面内に形成されるチャネル（図示せず）へ、ガス導管５４９を介してガス源５４８からのガスが提供される。このガスを使用して、基板支持体５１６と基板５１４との間の熱伝達を容易にする。処理中、基板支持体５１６は、基板支持体５１６内の抵抗加熱器（図示せず）によって、定常状態温度まで加熱することができ、次いでこのヘリウムガスは、基板５１４の均一の加熱を容易にする。
上記は本開示の実施形態を対象とするが、本開示の他のさらなる実施形態も、本開示の基本的な範囲を逸脱することなく考案することができる。
基板を保持する静電チャックが本明細書に提供される。いくつかの実施形態では、基板を保持する静電チャックは、サセプタを含むことができ、サセプタは、１つまたは複数の冷却チャネルが上面内に形成された導電性のサセプタベースと、１つまたは複数の冷却チャネルの上に配置された高くした中心支持体と、高くした中心支持体上に配置された誘電体頂板とを含み、誘電体頂板は、エンボス付き頂面を有し、誘電体頂板および高くした中心支持体は、誘電体頂板のエンボス付き頂面上に配置されたときの基板の裏側へ１つまたは複数の冷却チャネルによって提供される冷却ガスの送出を容易にするために、複数の孔を含む。
いくつかの実施形態では、基板を処理する装置は、プロセス領域を画定するチャンバと、プロセス領域内で基板を保持する静電チャックとを含むことができ、静電チャックは、ペデスタルと、ペデスタル上に配置されたサセプタとを備え、サセプタは、１つまたは複数の冷却チャネルが上面内に形成された導電性のサセプタベースと、１つまたは複数の冷却チャネルの上に配置された高くした中心支持体と、高くした中心支持体上に配置された誘電体頂板とを含み、誘電体頂板は、エンボス付き頂面を有し、誘電体頂板および高くした中心支持体は、誘電体頂板のエンボス付き頂面上に配置されたときの基板の裏側へ１つまたは複数の冷却チャネルによって提供される冷却ガスの送出を容易にするために、複数の孔を含む。
いくつかの実施形態では、１５０ｍｍの基板を保持する静電チャックは、サセプタを含むことができ、サセプタは、１つまたは複数の冷却チャネルが上面内に形成されたアルミニウムのサセプタベースと、１つまたは複数の冷却チャネルの上に配置されたアルミニウムの高くした中心支持体と、高くした中心支持体上に配置された１５０ｍｍのセラミック頂板とを含み、セラミック頂板は、エンボス付き頂面を有し、セラミック頂板および高くした中心支持体は、セラミック頂板のエンボス付き頂面上に配置されたときの基板の裏側へ１つまたは複数の冷却チャネルによって提供される冷却ガスの送出を容易にするために、複数の孔を含む。
いくつかの実施形態では、１５０ｍｍの基板を保持する静電チャックは、サセプタを含むことができ、サセプタは、１つまたは複数の冷却チャネルが上面内に形成されたアルミニウムのサセプタベースと、１つまたは複数の冷却チャネルの上に配置されたアルミニウムの高くした中心支持体と、高くした中心支持体上に配置された１５０ｍｍのセラミック頂板とを含み、セラミック頂板は、エンボス付き頂面を有し、セラミック頂板および高くした中心支持体は、セラミック頂板のエンボス付き頂面上に配置されたときの基板の裏側へ１つまたは複数の冷却チャネルによって提供される冷却ガスの送出を容易にするために、複数の孔を含む。
図４Ａおよび図４Ｂは、それぞれサセプタ１０２のテーパ状および垂直のエッジを示す。図４Ａでは、テーパ状のエッジ４０２が、捕獲リング１３０とともに示されており、捕獲リング１３０もまた、均一の間隙４０４をもたらすように、テーパ状のエッジを有している。いくつかの実施形態では、間隙は、約０．１ｍｍ〜約１．０ｍｍとすることができる。図４Ｂでは、垂直のエッジ４０６が、捕獲リング１３０とともに示されており、捕獲リング１３０もまた、均一の間隙４０８をもたらすように、垂直のエッジを有している。いくつかの実施形態では、間隙は、約０．４ｍｍ〜約１．０ｍｍとすることができる。
いくつかの実施形態では、本発明の静電チャックは、図２に示すヘリウムの冷却チャネル１１４と、既存の１５０ｍｍの静電チャック設計で使用するための１５０ｍｍのセラミックのエンボス付き頂板１０８とを含むことができる。
本発明のＥＳＣは、任意のタイプのプロセスチャンバと併せて利用することができる。例示的なプロセスチャンバには、たとえばカリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なエッチングリアクタのＤＰＳ（登録商標）ラインまたは他のプロセスチャンバなど、エッチングプロセスに使用される任意のプロセスチャンバが含まれる。他の製造者のものを含む他のプロセスチャンバも、同様に使用することができる。
たとえば、図５は、本明細書に論じる本開示の実施形態を実施するために使用することができる種類の例示的なシステム５００の概略図を示す。システム５００のプロセスチャンバ５１０は、単独で利用することができ、または、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）の一体化された半導体基板処理システムなど、一体化された半導体基板処理システムの処理モジュール、もしくはクラスタツールとして利用することができる。適したエッチングリアクタの例には、やはりＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なエッチングリアクタのＡＤＶＡＮＴＥＤＧＥ（商標）ライン（ＡｄｖａｎｔＥｄｇｅＧ３もしくはＡｄｖａｎｔＥｄｇｅＧ５など）、エッチングリアクタのＤＰＳ（登録商標）ライン（ＤＰＳ（登録商標）、ＤＰＳ（登録商標）ＩＩ、ＤＰＳ（登録商標）ＡＥ、ＤＰＳ（登録商標）ＨＴ、ＤＰＳ（登録商標）Ｇ３ポリエッチャなど）、または他のエッチングリアクタが含まれる。他のプロセスチャンバおよび／またはクラスタツールも、同様に適切に使用することができる。
本発明のＥＳＣは、任意のタイプのプロセスチャンバと併せて利用することができる。例示的なプロセスチャンバには、たとえばカリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なエッチングリアクタのＤＰＳ（登録商標）ラインまたは他のプロセスチャンバなど、エッチングプロセスに使用される任意のプロセスチャンバが含まれる。他の製造者のものを含む他のプロセスチャンバも、同様に使用することができる。
たとえば、図５は、本明細書に論じる本開示の実施形態を実施するために使用することができる種類の例示的なシステム５００の概略図を示す。システム５００のプロセスチャンバ５１０は、単独で利用することができ、または、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）の一体化された半導体基板処理システムなど、一体化された半導体基板処理システムの処理モジュール、もしくはクラスタツールとして利用することができる。適したエッチングリアクタの例には、やはりＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なエッチングリアクタのＡＤＶＡＮＴＥＤＧＥ（商標）ライン（ＡｄｖａｎｔＥｄｇｅＧ３もしくはＡｄｖａｎｔＥｄｇｅＧ５など）、エッチングリアクタのＤＰＳ（登録商標）ライン（ＤＰＳ（登録商標）、ＤＰＳ（登録商標）ＩＩ、ＤＰＳ（登録商標）ＡＥ、ＤＰＳ（登録商標）ＨＴ、ＤＰＳ（登録商標）Ｇ３ポリエッチャなど）、または他のエッチングリアクタが含まれる。他のプロセスチャンバおよび／またはクラスタツールも、同様に適切に使用することができる。
Claims (15)
- 基板を保持する静電チャックであって、
サセプタを備え、前記サセプタは、
１つまたは複数の冷却チャネルが上面内に形成された導電性のサセプタベースと、
前記１つまたは複数の冷却チャネルの上に配置された高くした中心支持体と、
前記高くした中心支持体上に配置された誘電体頂板とを含み、前記誘電体頂板が、エンボス付き頂面を有し、前記誘電体頂板および高くした中心支持体が、前記誘電体頂板の前記エンボス付き頂面上に配置されたときの前記基板の裏側への１つまたは複数の冷却チャネルによる冷却ガスの送出を容易にするために、複数の孔を含む、静電チャック。 - 前記サセプタベースおよび前記高くした中心支持体が、アルミニウムを含む、請求項１に記載の静電チャック。
- 前記誘電体頂板が、セラミック頂板である、請求項１に記載の静電チャック。
- 前記誘電体頂板が、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、または窒化ホウ素から作られる、請求項１に記載の静電チャック。
- 前記誘電体頂板が、１５０ｍｍの基板を支持するように寸法設定される、請求項１に記載の静電チャック。
- 前記サセプタベース、前記高くした中心支持体、および前記誘電体頂板を通って配置された１つまたは複数のリフトピン孔
をさらに備える、請求項１に記載の静電チャック。 - 前記誘電体頂板が、
前記誘電体頂板の上面から延びる複数のエンボス付き特徴をさらに備え、各エンボス付き特徴の横断面が、前記誘電体頂板上に配置されたときの前記基板の表面に対して平行な平面内でなめらかに変化する周縁エッジを有する、請求項１から６までのいずれか１項に記載の静電チャック。 - 前記サセプタが、テーパ状のエッジを含む、請求項１から６までのいずれか１項に記載の静電チャック。
- 前記サセプタが、垂直のエッジを含む、請求項１から６までのいずれか１項に記載の静電チャック。
- 基板を処理する装置であって、
プロセス領域を画定するチャンバと、
前記プロセス領域内で基板を保持する静電チャックとを備え、前記静電チャックは、
ペデスタルと、
前記ペデスタル上に配置されたサセプタとを備え、前記サセプタは、
１つまたは複数の冷却チャネルが上面内に形成された導電性のサセプタベースと、
前記１つまたは複数の冷却チャネルの上に配置された高くした中心支持体と、
前記高くした中心支持体上に配置された誘電体頂板とを含み、前記誘電体頂板が、エンボス付き頂面を有し、前記誘電体頂板および高くした中心支持体が、前記誘電体頂板の前記エンボス付き頂面上に配置されたときの前記基板の裏側への１つまたは複数の冷却チャネルによる冷却ガスの送出を容易にするために、複数の孔を含む、装置。 - 前記静電チャックが、前記サセプタを前記ペデスタルに固定する単一の捕獲リングをさらに備える、請求項１０に記載の装置。
- 前記ペデスタルが、
ベースカソード構造と、
前記ベースカソード構造によって支持された冷却板とを備え、前記サセプタが、前記冷却板上に配置される、請求項１０に記載の装置。 - 前記誘電体頂板が、セラミック頂板である、請求項１０から１２までのいずれか１項に記載の装置。
- 前記誘電体頂板が、１５０ｍｍの基板を支持するように寸法設定される、請求項１０から１２までのいずれか１項に記載の装置。
- １５０ｍｍの基板を保持する静電チャックであって、
サセプタを備え、前記サセプタは、
１つまたは複数の冷却チャネルが上面内に形成されたアルミニウムのサセプタベースと、
前記１つまたは複数の冷却チャネルの上に配置されたアルミニウムの高くした中心支持体と、
前記高くした中心支持体上に配置された１５０ｍｍのセラミック頂板とを含み、前記セラミック頂板が、エンボス付き頂面を有し、前記セラミック頂板および高くした中心支持体が、前記セラミック頂板の前記エンボス付き頂面上に配置されたときの前記基板の裏側へ前記１つまたは複数の冷却チャネルによって提供される冷却ガスの送出を容易にするために、複数の孔を含む、静電チャック。
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