JP2021532271A - 半導体基板処理におけるペデスタルへの蒸着の防止 - Google Patents

半導体基板処理におけるペデスタルへの蒸着の防止 Download PDF

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Abstract

【課題】【解決手段】基板処理システム内の基板支持体のための熱遮蔽構造が、基板支持体のステムを取り囲むよう構成された外側遮蔽体を備える。外側遮蔽体は、さらに、外側遮蔽体とステムの上側部分および基板支持体の下面との間の内部空間、ならびに、外側遮蔽体と基板支持体のステムの下側部分との間の垂直流路、を規定するよう構成されている。外側支持体は、円筒部分と、円筒部分から半径方向外向きに伸びる第１側方部分と、第１側方部分から半径方向外向きかつ上向きに伸びる傾斜部分と、傾斜部分から半径方向外向きに伸びる第２側方部分と、を備える。【選択図】図４Ａ

Description

関連出願への相互参照
本願は、２０１８年７月３１日出願の米国仮出願第６２／７１２，４３６号、および、２０１９年４月１２日出願の米国仮出願第６２／８３２，９５２号に基づく利益を主張する。上記の出願の開示全体が、参照によって本明細書に組み込まれる。
本開示は、基板処理に関し、特に、半導体基板蒸着処理で用いられるペデスタルへの蒸着を防止することに関する。
本明細書で提供されている背景技術の記載は、本開示の背景を概略的に提示するためのものである。ここに名を挙げられている発明者の業績は、この背景技術に記載された範囲において、出願時に従来技術として通常見なされえない記載の態様と共に、明示的にも黙示的にも本開示に対する従来技術として認められない。
基板処理システムが、半導体ウエハなどの基板上の膜の蒸着およびエッチングなどの処理を実行するために用いられる。例えば、化学蒸着（ＣＶＤ）、原子層蒸着（ＡＬＤ）、および／または、その他の蒸着処理を用いて、導電体膜、誘電体膜、または、その他のタイプの膜を蒸着するために、蒸着が実行されうる。蒸着中、基板は、基板支持体上に配置され、１または複数の前駆体ガスが、１または複数の処理工程中に処理チャンバに供給されうる。プラズマが、化学反応を起こすために用いられうる。蒸着が実行された後、処理ガスは排気され、基板は処理チャンバから取り出される。
本開示は、詳細な説明および以下に説明する添付図面から、より十分に理解できる。
本開示に従って、基板処理システムの一例を示す機能ブロック図。
本開示に従って、蒸着処理中に基板を支持するためのペデスタルの一例を示す図。
本開示に従って、ペデスタルのための熱遮蔽構造の一例を示す図。
本開示に従って、熱遮蔽プレートの配置例を示す図。
本開示に従って、熱遮蔽プレートを支持するための断熱ピンの一例を示す図。
本開示に従って、熱遮蔽プレートの一例を示す図。
本開示に従って、半径方向内側遮蔽体の一例を示す図。
本開示に従って、熱遮蔽構造の別の例を備えたペデスタルを示す図。
本開示に従って、図４Ａの熱遮蔽構造の別の例を示す図。
本開示に従って、熱遮蔽構造の別の例を備えたペデスタルを示す図。
本開示に従って、図５Ａの熱遮蔽構造の別の例を示す図。
図面において、同様および／または同一の要素を特定するために、同じ符号を用いる場合がある。
基板処理システム内の基板支持体のための熱遮蔽構造が、基板支持体のステムを取り囲むよう構成された外側遮蔽体を備える。外側遮蔽体は、さらに、外側遮蔽体と基板支持体のステムとの間、および、外側遮蔽体と基板支持体の下面との間に、内部空間を規定するよう構成されている。少なくとも１つの熱遮蔽プレートが、外側遮蔽体と基板支持体の下面との間の内部空間内で基板支持体の下に配置されるよう構成されている。エッジガードが、外側遮蔽体から上向きに伸びており、基板支持体の外周を取り囲むと共に、エッジガードと基板支持体との間にギャップを規定するよう構成されている。
少なくとも１つの熱遮蔽プレートは、外側遮蔽体と基板支持体の下面との間の内部空間内で離間された複数の熱遮蔽プレートを含む。熱遮蔽構造は、さらに、熱遮蔽プレートの隣接するプレートの間に配置された複数の断熱ピンを備える。熱遮蔽構造は、さらに、外側遮蔽体とステムとの間に配置された内側遮蔽体を備える。内側遮蔽体は、少なくとも１つの熱遮蔽プレートから下向きに伸びており、内側遮蔽体とステムとの間に第２内部空間を規定している。
別の特徴において、外側遮蔽体は、基板支持体のステムとも下面とも直接的に接触していない。熱遮蔽プレートは、基板支持体の下面とも基板支持体のステムとも外側遮蔽体とも直接的に接触していない。基板支持体が、上記の熱遮蔽構造を備える。基板支持体は、化学蒸着および原子層蒸着の少なくとも一方の間に基板を支持するよう構成されたペデスタルに対応する。システムが、上記の熱遮蔽構造と、内部空間内にパージガスを流すよう構成されたガス源と、を備える。
基板処理システム内の基板支持体のための熱遮蔽構造が、基板支持体のステムを取り囲むよう構成された外側遮蔽体を備える。外側遮蔽体は、さらに、外側遮蔽体とステムの上側部分および基板支持体の下面との間の内部空間、ならびに、外側遮蔽体と基板支持体のステムの下側部分との間の垂直流路、を規定するよう構成されている。外側支持体は、円筒部分と、円筒部分から半径方向外向きに伸びる第１側方部分と、第１側方部分から半径方向外向きかつ上向きに伸びる傾斜部分と、傾斜部分から半径方向外向きに伸びる第２側方部分と、を備える。
別の特徴において、熱遮蔽構造は、さらに、外側遮蔽体の第２側方部分から上向きに伸びるエッジガードを備える。エッジガードは、基板支持体の外周を取り囲むと共に、エッジガードと基板支持体との間にギャップを規定するよう構成されている。垂直流路は、環状である。第１側方部分の長さは、基板支持体のステムと基板支持体の外周との間の距離の５０％〜７０％である。第２側方部分の長さは、基板支持体のステムと基板支持体の外周との間の距離の１０％以上２５％未満である。第１側方部分に対する傾斜部分の角度は、９５〜１３５度である。
別の特徴において、第２側方部分は、第２側方部分と基板支持体の下面との間に側方流路を規定している。側方流路の幅は、１〜１０ｍｍである。ギャップの幅は、１〜１０ｍｍである。外側遮蔽体は、基板支持体のステムとも下面とも直接的に接触していない。基板支持体が、上記の熱遮蔽構造を備える。基板支持体は、化学蒸着および原子層蒸着の少なくとも一方の間に基板を支持するよう構成されたペデスタルに対応する。システムが、上記の熱遮蔽構造と、垂直流路を通して内部空間内にパージガスを流すよう構成されたガス源と、を備える。
詳細な説明、特許請求の範囲、および、図面から、本開示を適用可能なさらなる領域が明らかになる。詳細な説明および具体的な例は、単に例示を目的としており、本開示の範囲を限定するものではない。
化学蒸着（ＣＶＤ）、原子層蒸着（ＡＬＤ）、および／または、その他の蒸着処理を用いた蒸着中に、導電体膜、誘電体膜、または、その他のタイプの膜が、基板上に蒸着される。膜が基板上に蒸着される間、処理チャンバ内に配置されたその他の構成要素（基板を支持するよう構成されたペデスタルなど）にも、材料が蒸着されうる。時間と共に、残留膜が、これらの構成要素上に蓄積するので、粒子汚染、機械的変形、および／または、基板欠陥を防止するために除去する必要がある。チャンバ洗浄処理が、処理チャンバ内の構成要素から残留膜を除去するために定期的に実行される。例えば、定期洗浄処理が用いられうる。
いくつかの例（例えば、蒸着性能を調整するために処理チャンバに対して上下に移動されるよう構成されたアクティブペデスタルを備えた基板処理システムを含むが、これに限定されない）において、基板処理システム内の様々な構造の表面が、比較的蒸着の影響を受けやすい場合がある。例えば、温度の上昇が、タングステンの蒸着速度の上昇と関連しうる。したがって、ペデスタルが加熱される例において、より多くの量のタングステンが、蒸着工程中にペデスタルの表面上に蒸着されうる。これらの例において、定期洗浄処理は、ペデスタルの表面から蒸着タングステンまたはその他の材料を完全に除去するのに十分ではない場合がある。さらに、蒸着物の増加は、ペデスタルのステムの変形を引き起こし、それが、ペデスタルの故障につながりうる。
一部の蒸着システムにおいて、ペデスタルの下方での（例えば、ペデスタルの下面、ステムの表面などへの）材料の蒸着速度は、ペデスタルの上方での（例えば、ペデスタルの上面、基板などへの）材料の蒸着速度よりも大きくなりうる。例えば、低フッ素タングステン（ＬＦＷ）ＡＬＤシステムでは、ＣＶＤが、ＬＦＷ ＡＬＤ処理中にペデスタルの下方の処理チャンバの領域内で発生する。ペデスタルの下方でのＣＶＤの蒸着速度は、ペデスタルの上方でのＡＬＤの蒸着速度よりも大幅に大きい（例えば、１０倍以上）。したがって、ＣＶＤは、ＬＦＷ ＡＬＤ処理中にペデスタルの下面に大量のタングステンを蒸着させる。
本開示の原理に従ったシステムおよび方法は、ペデスタルの表面上へのタングステンおよびその他の材料の蒸着を低減し、その結果、洗浄時間を短縮する。例えば、本開示に従ったペデスタルは、ペデスタルの周りに配置された熱遮蔽構造を備える。一例において、熱遮蔽構造は、外側遮蔽体と、半径方向内側遮蔽体と、外側遮蔽体とペデスタルの下面との間に配置された１または複数の熱遮蔽プレートと、を備える。別の例において、熱遮蔽構造は、一体成形の外側遮蔽体のみを備える。外側遮蔽体とステムとの間の内部空間が、不活性ガス（例えば、アルゴン）でパージされてよい。熱遮蔽構造は、ペデスタルの外面の温度を低下させる。低下した温度と、内部空間のパージとにより、後に詳述するように、ペデスタル上へのタングステンおよびその他の材料の蒸着が低減される。蒸着の低減に応じて、洗浄時間が（例えば、本開示に従った熱遮蔽構造を備えない処理チャンバの洗浄時間に対して６５％）短縮し、それにより、基板のスループットが（例えば、１０％）上がる。さらに、ペデスタルの寿命が、（例えば、最長２年間まで）長くなりうる。ペデスタルを所望の温度に維持することに関連する電力消費も、（例えば、最高４２％）減少しうる。
ここで、図１を参照すると、本開示に従った基板支持体（例えば、ＣＶＤおよび／またはＡＬＤ蒸着用に構成されたペデスタル）を備えた基板処理システム１００の一例が示されている。基板支持体１０４は、処理チャンバ１０８内に配置されている。基板１１２が、処理中に基板支持体１０４上に載置される。例えば、蒸着が、基板１１２に対して実行される。基板１１２が取り出され、１または複数のさらなる基板が処理される。時間と共に、残留膜またはその他の材料（タングステンなど）が、構成要素（処理チャンバ１０８の側壁、基板支持体１０４の表面など）上に蓄積する。処理チャンバ１０８内の表面上に蒸着した残留膜またはその他の材料を除去するために、洗浄が定期的に実行される。
ガス供給システム１２０が、バルブ１２４−１、１２４−２、．．．、および、１２４−Ｎ（集合的に、バルブ１２４）およびマスフローコントローラ１２６−１、１２６−２、．．．、および、１２６−Ｎ（集合的に、ＭＦＣ１２６）に接続されているガス源１２２−１、１２２−２、．．．、および、１２２−Ｎ（集合的に、ガス源１２２）を備える。ＭＦＣ１２６は、ガス源１２２から、ガスが混ざり合うマニホルド１２８へのガスの流れを制御する。マニホルド１２８の出力は、任意選択的な圧力調整器１３２を介してマニホルド１３６へ供給される。マニホルド１３６の出力は、マルチインジェクタシャワーヘッド１４０などのガス分配装置に入力される。マニホルド１２８および１３６が図示されているが、単一のマニホルドが用いられてもよい。
いくつかの例において、基板支持体１０４の温度は、抵抗ヒータ１６０を用いて制御されてよい。基板支持体１０４は、冷却材流路１６４を備えてよい。冷却流体が、流体貯蔵部１６８およびポンプ１７０から冷却材流路１６４へ供給される。圧力センサ１７２、１７４が、圧力を測定するために、それぞれマニホルド１２８またはマニホルド１３６内に配置されてよい。バルブ１７８およびポンプ１８０が、処理チャンバ１０８から反応物質を真空引きするため、および／または、処理チャンバ１０８内の圧力を制御するために用いられてよい。
コントローラ１８２は、マルチインジェクタシャワーヘッド１４０によって供給されるドーズ量を制御するドーズコントローラ１８４を備える。コントローラ１８２は、さらに、ガス供給システム１２０からのガス供給を制御する。コントローラ１８２は、バルブ１７８およびポンプ１８０を用いて、処理チャンバ内の圧力および／または反応物質の真空引きを制御する。コントローラ１８２は、（例えば、基板支持体内のセンサ（図示せず）および／または冷却材温度を測定するセンサ（図示せず）からの）温度フィードバックに基づいて、基板支持体１０４および基板１１２の温度を制御する。
いくつかの例において、基板処理システム１００は、同じ処理チャンバ１０８内で基板１１２にエッチングを実行するよう構成されてよい。したがって、基板処理システム１００は、（例えば、電圧源、電流源などとして）ＲＦ電力を生成して、下側電極（例えば、図に示すように基板支持体１０４のベースプレート）および上側電極（例えば、シャワーヘッド１４０）の一方へ供給するよう構成されたＲＦ発生システム１８８を備えてよい。単に例として、ＲＦ発生システム１８８の出力は、本明細書ではＲＦ電圧として記載される。下側電極および上側電極の他方は、ＤＣ接地、ＡＣ接地されるか、または、浮遊していてよい。単に例として、ＲＦ発生システム１８８は、基板１１２のエッチングに向けて処理チャンバ１０８内でプラズマを生成するために整合／配電ネットワーク１９６によって供給されるＲＦ電圧を生成するよう構成されたＲＦ発生器１９２を備えてよい。他の例において、プラズマは、誘導的にまたは遠隔で生成されてもよい。例示の目的で示すように、ＲＦ発生システム１８８は、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）システムに対応するが、本開示の原理は、単に例として、トランス結合プラズマ（ＴＣＰ）システム、ＣＣＰカソードシステム、遠隔マイクロ波プラズマ生成／供給システムなど、他の適切なシステムで実施されてもよい。
本開示に従った基板支持体１０４は、熱遮蔽構造１９８を備える。熱遮蔽構造１９８は、後に詳述するように、基板支持体１０４の表面上へのタングステンおよびその他の材料の蒸着を低減する。基板処理システム１００のいくつかの例において、基板支持体１０４は、処理中に蒸着パラメータを調整するために処理チャンバ１０８内で上下に移動されるよう構成されてもよい。これらの例において、熱遮蔽構造１９８は、基板支持体１０４に対する熱遮蔽構造１９８の位置を維持するために、同様に上下移動するよう構成されてよい。
ここで、図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、本開示に従った熱遮蔽構造２０４を備えた基板支持体の一例２００が示されている。図２Ａにおいて、熱遮蔽構造２０４は、基板支持体２００上に配置された様子が示されている。図２Ｂにおいて、熱遮蔽構造２０４は、簡単のために基板支持体２００なしで示されている。
基板支持体２００は、ベースプレート（例えば、図１で上述した冷却材流路１６４を備えうるアルミニウムなどの導電性ベースプレート）２０８と、セラミック層２１２と、を備える。いくつかの例において、セラミック層２１２は、（例えば、図１で上述した抵抗ヒータ１６０を用いて）選択的に加熱されてよい。ＣＶＤおよびＡＬＤ蒸着などの処理中、処理チャンバ１０８内の温度、ひいては、処理チャンバ１０８内の表面（例えば、基板支持体２００の表面）の温度が、大幅に上昇する。例えば、処理チャンバ１０８内および基板支持体２００上の様々な表面が、３００〜５００℃まで上昇しうる。熱遮蔽構造２０４は、熱遮蔽構造２０４の外面２１６上の温度が大幅に下げられるように配置されている。例えば、熱遮蔽構造２０４の外面２１６上の温度は、蒸着処理中に３００℃未満（例えば、２００〜２８５℃の間）でありうる。タングステンの蒸着速度は、３００℃を下回ると指数関数的に減少する。いくつかの例において、熱遮蔽構造２０４は、セラミック層２１２の上面２２０上の温度不均一性を低減する。
熱遮蔽構造２０４は、外側遮蔽体２２４（外面２１６を含む）と、半径方向内側遮蔽体２２８と、外側遮蔽体２２４と基板支持体２００の下面２３６との間に配置された１または複数の熱遮蔽プレート２３２と、を備える。内部空間２４０が、外側遮蔽体２２４と、基板支持体２００のステム２４４の一部、内側遮蔽体２２８、および、基板支持体２００の下面２３６との間に規定されている。熱遮蔽プレート２３２は、ステム２４４を取り囲み、基板支持体２００の下面２３６と外側遮蔽体２２４との間に配置されている。したがって、熱遮蔽プレート２３２は、基板支持体２００の下面２３６と外側遮蔽体２２４との間の熱放射バリアとして機能し、外側遮蔽体２２４の外面２１６の温度を低下させる。換言すると、熱遮蔽プレート２３２は、基板支持体２００の下面２３６から外側遮蔽体２２４への熱の伝達を低減する。内側遮蔽体２２８は、外側遮蔽体２２４からステム２４４への熱の伝達を防ぐ。外側遮蔽体２２４、内側遮蔽体２２８、および、熱遮蔽プレート２３２は、アルミニウムで構成されてよい。
不活性ガス（例えば、アルゴン）が、内部空間２４０に供給されてよい。例えば、不活性ガスは、１または複数の流入口２４８を介してガス供給システム１２０から内部空間２４０へ流されてよい。不活性ガスは、外側遮蔽体２２４とステム２４４および内側遮蔽体２２８との間では上向きに流れ、外側遮蔽体２２４と熱遮蔽プレート２３２との間では外向きに流れる。また、不活性ガスは、内側遮蔽体２２８とステム２４４との間に規定された内部空間２５２において上向きに流れうる。不活性ガスは、内部２５２を抜けて熱遮蔽プレート２３２の内の隣接するプレートの間を流れる。
外側遮蔽体２２４は、基板支持体２００の外周２６０の周りに外側遮蔽体２２４から上向きに伸びる環状のエッジガード２５６を備える。例えば、エッジガード２５６は、ベースプレート２０８およびセラミック層２１２に対応する基板支持体２００の外周２６０を保護するために、ベースプレート２０８およびセラミック層２１２と少なくとも部分的に重なっている。エッジガード２５６は、外側遮蔽体２２４と基板支持体２００との間の直接的な接触を防ぐために、外側遮蔽体２２４と基板支持体２００の外周２６０との間にギャップ（例えば、垂直ギャップ）２６４を規定している。したがって、外側遮蔽体２２４から基板支持体２００への熱の伝達は、さらに最小化される。さらに、内部空間２４０に流された不活性ガスは、ギャップ２６４を通って出て行くことで、処理材料が内部空間２４０に入るのを防ぐためにガスのパージ流を提供する。不活性ガスの流れは、図２Ａに矢印で示されている。このように、内部空間２４０内の基板支持体２００、ステム２４４などの表面上への材料（例えば、タングステン）の蒸着が防止される。
内側遮蔽体２２８は、内側遮蔽体２２８から半径方向外向きに伸びる環状外側リップ２６８を備える。環状外側リップ２６８は、熱遮蔽プレート２３２の内の最も下のプレートと重なっており、内側遮蔽体２２８は、外側遮蔽体２２４内で下方に伸びている。したがって、熱遮蔽プレート２３２は、内側遮蔽体２２８を支持しており、内側遮蔽体２２８は、ステム２４４と直接的に熱的接触（すなわち、物理的接触）をしていない。
ここで、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、および、図３Ｄを参照して、熱遮蔽構造２０４の構成要素例について詳述する。図３Ａでは、熱遮蔽構造２０４の一部３００が、エッジガード３０８を含む外側遮蔽体部分３０４と、熱遮蔽プレート３１２と、を備える。熱遮蔽プレート３１２は、断熱ピン３１６を用いて、外側遮蔽体部分３０４の上、および、熱遮蔽プレート３１２の内のそれぞれの下にあるプレートの上に支持されている。断熱ピン３１６の一例が、図３Ｂでさらに詳細に示されている。断熱ピン３１６は、隣接する熱遮蔽プレート３１２の間に均一な間隔を維持するよう構成された中央ディスク部分３２０と、図３Ｃに示す熱遮蔽プレート３１２のそれぞれの穴３２８内に受け入れられるよう構成されたピン部分３２４と、を備える。断熱ピン３１６は、断熱材料（例えば、セラミック）で構成されている。したがって、熱遮蔽プレート３１２は、外側遮蔽体部分３０４、基板支持体２００とも、そして互いにも、直接的に熱的接触していない。さらに、熱遮蔽プレート３１２の中央開口部３３２の半径が、ステム２４４の半径よりも大きい。したがって、熱遮蔽プレート３１２は、ステム２４４と直接的に熱的接触していない。
図３Ｄに示すように、半径方向内側遮蔽体３３６は、内側遮蔽体３３６から半径方向外向きに伸びる環状外側リップ３４０を備える。環状外側リップ３４０は、熱遮蔽プレート３１２の最も下のプレートと重なっており、本体３４４が、熱遮蔽プレート３１２の中央開口部３３２を通って下向きに伸びている。
ここで、図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、本開示に従った熱遮蔽構造４０４を備えた基板支持体の別の例４００が示されている。図４Ａにおいて、熱遮蔽構造４０４は、基板支持体４００上に配置された様子が示されている。図４Ｂにおいて、熱遮蔽構造４０４は、簡単のために基板支持体４００なしで示されている。
基板支持体４００は、ベースプレート４０８およびセラミック層４１２を備える。いくつかの例において、セラミック層４１２は、選択的に加熱されてよい。熱遮蔽構造４０４は、図２Ａおよび図２Ｂで上述したのと同様に、熱遮蔽構造４０４の外面４１６上の温度が大幅に下げられるように配置されており、セラミック層４１２の上面４２０上の温度不均一性を低減しうる。この例では、図２Ａおよび図２Ｂの例とは対照的に、熱遮蔽構造４０４は、外側遮蔽体４２４（外面４１６を備え、アルミニウムで構成されてよい）を備えるが、半径方向内側遮蔽体２２８および熱遮蔽プレート２３２を備えない。ただし、いくつかの例において、図４Ａおよび図４Ｂの熱遮蔽構造４０４は、１または複数の半径方向内側遮蔽体および熱遮蔽プレートの内の１以上と組み合わせられてもよい。
内部空間４２８が、外側遮蔽体４２４と基板支持体４００のステム４３２および下面４３６との間に規定されている。環状流路４４０（例えば、垂直環状流路）が、外側遮蔽体４２４とステム４３２の下側部分との間に規定されている。内部空間４２８は、基板支持体４００の下面４３６から外側遮蔽体４２４への熱の伝達を削減し、外側遮蔽体４２４の外面４１６の温度を低下させる。
不活性ガス（例えば、アルゴン）が、ステム４３２の下側部分を取り囲む環状流路４４０を通して内部空間４２８へ供給されてよい。例えば、不活性ガスは、１または複数の流入口４４４を介してガス供給システム１２０から環状流路４４０へ流されてよい。不活性ガスは、外側遮蔽体４２４とステム４３２との間を上向きに流れて、内部空間４２８へ流れ込む。
外側遮蔽体４２４は、基板支持体４００の外周４５２の周りに外側遮蔽体４２４から上向きに伸びる環状のエッジガード４４８を備える。例えば、エッジガード４４８は、基板４００の外周４５２を保護するために、ベースプレート４０８と少なくとも部分的に重なっている。エッジガード４４８は、外側遮蔽体４２４と基板支持体４００との間の直接的な接触を防ぐために、外側遮蔽体４２４と基板支持体４００の外周４５２との間にギャップ（例えば、垂直ギャップ）４５６を規定している。したがって、外側遮蔽体４２４から基板支持体４００への熱の伝達は、さらに最小化される。
内部空間４２８へ供給された不活性ガスは、側方流路４６０およびギャップ４５６を通って内部空間４２８を出て行くことで、処理材料が内部空間４２８へ入るのを防ぐためにガスのパージ流を提供する。単に例として、ギャップ４５６および側方流路４６０の幅は、１〜１０ｍｍの間である。ギャップ４５６および側方流路４６０の幅は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。ギャップ４５６からのガスの上方向外向きの流れは、基板支持体４００の外周４５２での蒸着材料の蓄積も防ぐ。不活性ガスの流れは、図４Ａに矢印で示されている。このように、内部空間４２８内の基板支持体４００、ステム４３２などの表面上、ならびに、外周４５２におけるベースプレート４０８およびセラミック層４１２上、への材料（例えば、タングステン）の蒸着が防止される。
外側遮蔽体４２４は、外側遮蔽体４２４とステム４３２の下側部分との間に環状流路４４０を規定する略垂直円筒部分４６４を備える。第１側方部分４６８、傾斜部分４７２、および、第２側方部分４７６が、円筒部分４６４からエッジガード４４８へ半径方向外向きに伸びている。単に例として、外側遮蔽体４２４は、ステム４３２と外周４５２との間の距離の５０％〜７５％の所に位置する点４８０で、第１側方部分４６８から傾斜部分４７２へ移行する。換言すると、第１側方部分４６８の長さが、ステム４３２と外周４５２との間の距離の５０％〜７５％である。第１側方部分４６８に対する傾斜部分４７２の角度は、９５〜１３５度である。
傾斜部分４７２は、点４８０から、外側遮蔽体４２４が傾斜部分４７２から第２側方部分４７６へ移行する点４８４まで伸びている。単に例として、点４８４から外周４５２までの距離は、最小長の側方流路４６０を規定するように、外周４５２とステム４３２との間の全体距離の１０％以上２５％未満である。最小長の側方流路４６０は、内部空間４２８から流れ出るガスの速度および圧力を高める。
ここで、図５Ａおよび図５Ｂを参照すると、本開示に従った熱遮蔽構造５０４を備えた基板支持体の別の例５００が示されている。図５Ａにおいて、熱遮蔽構造５０４は、基板支持体５００上に配置された様子が示されている。図５Ｂにおいて、熱遮蔽構造５０４は、簡単のために基板支持体５００なしで示されている。
基板支持体５００は、ベースプレート５０８およびセラミック層５１２を備える。セラミック層５１２は、選択的に加熱されてよい。熱遮蔽構造５０４は、図２Ａおよび図２Ｂで上述したのと同様に、熱遮蔽構造５０４の外面５１６上の温度が大幅に下げられるように配置されており、セラミック層５１２の上面５２０上の温度不均一性を低減しうる。この例において、熱遮蔽構造５０４は、外側遮蔽体５２４（外面５１６を備え、アルミニウムで構成されてよい）を備える。
内部空間５２８が、外側遮蔽体５２４と基板支持体５００のステム５３２および下面５３６との間に規定されている。環状流路５４０（例えば、垂直環状チャネル）が、外側遮蔽体５２４とステム５３２との間に規定されている。内部空間５２８は、基板支持体５００の下面５３６から外側遮蔽体５２４への熱の伝達を削減し、外側遮蔽体５２４の外面５１６の温度を低下させる。
不活性ガス（例えば、アルゴン）が、ステム５３２の下側部分を取り囲む環状流路５４０を通して内部空間５２８へ供給されてよい。例えば、不活性ガスは、１または複数の流入口５４４を介してガス供給システム１２０から環状流路５４０へ流されてよい。不活性ガスは、外側遮蔽体５２４とステム５３２との間を上向きに流れて、内部空間５２８へ流れ込む。
いくつかの例において、外側遮蔽体５２４は、基板支持体５００の外周５５２の周りに外側遮蔽体５２４から上向きに伸びる環状のエッジガード５４８を備える。例えば、エッジガード５４８は、基板５００の外周５５２を保護するために、ベースプレート５０８と少なくとも部分的に重なっている。エッジガード５４８は、外側遮蔽体５２４と基板支持体５００との間の直接的な接触を防ぐために、外側遮蔽体５２４と基板支持体５００の外周５５２との間にギャップ（例えば、垂直ギャップ）５５６を規定している。したがって、外側遮蔽体５２４から基板支持体５００への熱の伝達は、さらに最小化される。
内部空間５２８へ供給された不活性ガスは、側方流路５６０およびギャップ５５６を通って内部空間５２８を出て行くことで、処理材料が内部空間５２８へ入るのを防ぐためにガスのパージ流を提供する。単に例として、ギャップ５５６および側方流路５６０の幅は、１〜１０ｍｍの間である。ギャップ５５６および側方流路５６０の幅は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。ギャップ５５６からのガスの上方向外向きの流れは、基板支持体５００の外周５５２での蒸着材料の蓄積も防ぐ。不活性ガスの流れは、図５Ａに矢印で示されている。このように、内部空間５２８内の基板支持体５００、ステム５３２などの表面上、ならびに、外周５５２におけるベースプレート５０８およびセラミック層５１２上、への材料（例えば、タングステン）の蒸着が防止される。
図に示すように、外側遮蔽体５２４は、複数（例えば、２つ）の部分で構成されてよい。例えば、外側遮蔽体５２４は、垂直方向のステム部分５６４および水平方向のプレート部分５６８を備えてよい。ステム部分５６４は、ステム５３２を取り囲む。ステム部分５６４の上端部は、プレート部分５６８を支持する。例えば、プレート部分５６８の内側開口部を規定する内径５７２が、ステム部分５６４の上端部の外径を規定する環状レッジ５７６上に配置されてよい。
上述の記載は、本質的に例示に過ぎず、本開示、応用例、または、利用法を限定する意図はない。本開示の広範な教示は、様々な形態で実施されうる。したがって、本開示には特定の例が含まれるが、図面、明細書、および、以下の特許請求の範囲を研究すれば他の変形例が明らかになるため、本開示の真の範囲は、それらの例には限定されない。方法に含まれる１または複数の工程が、本開示の原理を改変することなく、異なる順序で（または同時に）実行されてもよいことを理解されたい。さらに、実施形態の各々は、特定の特徴を有するものとして記載されているが、本開示の任意の実施形態に関して記載された特徴の内の任意の１または複数の特徴を、他の実施形態のいずれかに実装することができる、および／または、組み合わせが明確に記載されていないとしても、他の実施形態のいずれかの特徴と組み合わせることができる。換言すると、上述の実施形態は互いに排他的ではなく、１または複数の実施形態を互いに置き換えることは本開示の範囲内にある。
要素の間（例えば、モジュールの間、回路要素の間、半導体層の間）の空間的関係および機能的関係性が、「接続される」、「係合される」、「結合される」、「隣接する」、「近接する」、「の上部に」、「上方に」、「下方に」、および、「配置される」など、様々な用語を用いて記載されている。第１および第２要素の間の関係性を本開示で記載する時に、「直接」であると明確に記載されていない限り、その関係性は、他に介在する要素が第１および第２の要素の間に存在しない直接的な関係性でありうるが、１または複数の介在する要素が第１および第２の要素の間に（空間的または機能的に）存在する間接的な関係性でもありうる。本明細書で用いられているように、「Ａ、Ｂ、および、Ｃの少なくとも１つ」という表現は、非排他的な論理和ＯＲを用いて、論理（ＡまたはＢまたはＣ）を意味すると解釈されるべきであり、「Ａの少なくとも１つ、Ｂの少なくとも１つ、および、Ｃの少なくとも１つ」という意味であると解釈されるべきではない。
いくつかの実施例において、コントローラは、システムの一部であり、システムは、上述の例の一部であってよい。かかるシステムは、１または複数の処理ツール、１または複数のチャンバ、処理のための１または複数のプラットフォーム、および／または、特定の処理構成要素（ウエハペデスタル、ガスフローシステムなど）など、半導体処理装置を備えうる。これらのシステムは、半導体ウエハまたは基板の処理前、処理中、および、処理後に、システムの動作を制御するための電子機器と一体化されてよい。電子機器は、「コントローラ」と呼ばれてもよく、システムの様々な構成要素または副部品を制御しうる。コントローラは、処理要件および／またはシステムのタイプに応じて、処理ガスの供給、温度設定（例えば、加熱および／または冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、高周波（ＲＦ）発生器設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体供給設定、位置および動作設定、ならびに、ツールおよび他の移動ツールおよび／または特定のシステムと接続または結合されたロードロックの内外へのウエハ移動など、本明細書に開示の処理のいずれを制御するようプログラムされてもよい。
概して、コントローラは、命令を受信する、命令を発行する、動作を制御する、洗浄動作を可能にする、エンドポイント測定を可能にすることなどを行う様々な集積回路、ロジック、メモリ、および／または、ソフトウェアを有する電子機器として定義されてよい。集積回路は、プログラム命令を格納するファームウェアの形態のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されるチップ、および／または、プログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行する１または複数のマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを含みうる。プログラム命令は、様々な個々の設定（またはプログラムファイル）の形態でコントローラに伝えられて、半導体ウエハに対するまたは半導体ウエハのための特定の処理を実行するための動作パラメータ、もしくは、システムへの動作パラメータを定義する命令であってよい。動作パラメータは、いくつかの実施形態において、ウエハの１または複数の層、材料、金属、酸化物、シリコン、二酸化シリコン、表面、回路、および／または、ダイの加工中に１または複数の処理工程を達成するために処理エンジニアによって定義されるレシピの一部であってよい。
コントローラは、いくつかの実施例において、システムと一体化されるか、システムに接続されるか、その他の方法でシステムとネットワーク化されるか、もしくは、それらの組み合わせでシステムに結合されたコンピュータの一部であってもよいし、かかるコンピュータに接続されてもよい。例えば、コントローラは、「クラウド」内にあってもよいし、ウエハ処理のリモートアクセスを可能にできるファブホストコンピュータシステムの全部または一部であってもよい。コンピュータは、現在の処理のパラメータを変更する、現在の処理に従って処理工程を設定する、または、新たな処理を開始するために、システムへのリモートアクセスを可能にして、製造動作の現在の進捗を監視する、過去の製造動作の履歴を調べる、もしくは、複数の製造動作からの傾向または性能指標を調べうる。いくつかの例では、リモートコンピュータ（例えば、サーバ）が、ネットワーク（ローカルネットワークまたはインターネットを含みうる）を介してシステムに処理レシピを提供してよい。リモートコンピュータは、パラメータおよび／または設定の入力またはプログラミングを可能にするユーザインターフェースを備えてよく、パラメータおよび／または設定は、リモートコンピュータからシステムに通信される。一部の例において、コントローラは、データの形式で命令を受信し、命令は、１または複数の動作中に実行される処理工程の各々のためのパラメータを指定する。パラメータは、実行される処理のタイプならびにコントローラがインターフェース接続するまたは制御するよう構成されたツールのタイプに固有であってよいことを理解されたい。したがって、上述のように、コントローラは、ネットワーク化されて共通の目的（本明細書に記載の処理および制御など）に向けて動作する１または複数の別個のコントローラを備えることなどによって分散されてよい。かかる目的のための分散コントローラの一例は、チャンバでの処理を制御するために協働するリモートに配置された（プラットフォームレベルにある、または、リモートコンピュータの一部として配置されるなど）１または複数の集積回路と通信するチャンバ上の１以上の集積回路である。
限定はしないが、システムの例は、プラズマエッチングチャンバまたはモジュール、蒸着チャンバまたはモジュール、スピンリンスチャンバまたはモジュール、金属メッキチャンバまたはモジュール、洗浄チャンバまたはモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはモジュール、物理蒸着（ＰＶＤ）チャンバまたはモジュール、化学蒸着（ＣＶＤ）チャンバまたはモジュール、原子層蒸着（ＡＬＤ）チャンバまたはモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはモジュール、イオン注入チャンバまたはモジュール、トラックチャンバまたはモジュール、ならびに、半導体ウエハの加工および／または製造に関連するかまたは利用されうる任意のその他の半導体処理システムを含みうる。
上述のように、ツールによって実行される１または複数の処理工程に応じて、コントローラは、他のツール回路またはモジュール、他のツール構成要素、クラスタツール、他のツールインターフェース、隣接するツール、近くのツール、工場の至る所に配置されるツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、もしくは、半導体製造工場内のツール位置および／またはロードポートに向かってまたはそこからウエハのコンテナを運ぶ材料輸送に用いられるツール、の内の１または複数と通信してもよい。

Claims (21)

  1. 基板処理システム内の基板支持体のための熱遮蔽構造であって、
    前記基板支持体のステムを取り囲むよう構成された外側遮蔽体であって、前記外側遮蔽体は、さらに、（ｉ）前記外側遮蔽体と前記基板支持体の前記ステムとの間、および、（ｉｉ）前記外側遮蔽体と前記基板支持体の下面との間に、内部空間を規定するよう構成されている、外側遮蔽体と、
    前記外側遮蔽体と前記基板支持体の前記下面との間の前記内部空間内で前記基板支持体の下に配置されるよう構成された少なくとも１つの熱遮蔽プレートと、
    前記外側遮蔽体から上向きに伸びるエッジガードであって、前記エッジガードは、（ｉ）前記基板支持体の外周を取り囲み、（ｉｉ）前記エッジガードと前記基板支持体との間にギャップを規定するよう構成されている、エッジガードと、
    を備える、熱遮蔽構造。
  2. 請求項１に記載の熱遮蔽構造であって、前記少なくとも１つの熱遮蔽プレートは、前記外側遮蔽体と前記基板支持体の前記下面との間の前記内部空間内で離間して配置された複数の熱遮蔽プレートを含む、熱遮蔽構造。
  3. 請求項２に記載の熱遮蔽構造であって、さらに、前記熱遮蔽プレートの隣接するプレートの間に配置された複数の断熱ピンを備える、熱遮蔽構造。
  4. 請求項１に記載の熱遮蔽構造であって、さらに、前記外側遮蔽体と前記ステムとの間に配置された内側遮蔽体を備える、熱遮蔽構造。
  5. 請求項４に記載の熱遮蔽構造であって、前記内側遮蔽体は、前記少なくとも１つの熱遮蔽プレートから下向きに伸びており、前記内側遮蔽体と前記ステムとの間に第２内部空間を規定している、熱遮蔽構造。
  6. 請求項１に記載の熱遮蔽構造であって、前記外側遮蔽体は、前記基板支持体の前記ステムとも前記下面とも直接的に接触していない、熱遮蔽構造。
  7. 請求項１に記載の熱遮蔽構造プレートであって、前記熱遮蔽プレートは、前記基板支持体の前記下面とも前記基板支持体の前記ステムとも前記外側遮蔽体とも直接的に接触していない、熱遮蔽構造。
  8. 基板支持体であって、請求項１に記載の前記熱遮蔽構造を備え、前記基板支持体は、化学蒸着および原子層蒸着の少なくとも一方の間に基板を支持するよう構成されたペデスタルに対応する、基板支持体。
  9. システムであって、請求項１に記載の前記熱遮蔽構造を備え、前記システムは、さらに、前記内部空間内にパージガスを流すよう構成されたガス源を備える、システム。
  10. 基板処理システム内の基板支持体のための熱遮蔽構造であって、
    前記基板支持体のステムを取り囲むよう構成された外側遮蔽体であって、前記外側遮蔽体は、さらに、（ｉ）前記外側遮蔽体と前記ステムの上側部分および前記基板支持体の下面との間の内部空間、ならびに、（ｉｉ）前記外側遮蔽体と前記基板支持体の前記ステムの下側部分との間の垂直流路、を規定するよう構成されている、外側遮蔽体を備え、
    前記外側遮蔽体は、
    円筒部分と、
    前記円筒部分から半径方向外向きに伸びる第１側方部分と、
    前記第１側方部分から半径方向外向きかつ上向きに伸びる傾斜部分と、
    前記傾斜部分から半径方向外向きに伸びる第２側方部分と、
    を備える、熱遮蔽構造。
  11. 請求項１０に記載の熱遮蔽構造であって、さらに、前記外側遮蔽体の前記第２側方部分から上向きに伸びるエッジガードであって、前記エッジガードは、（ｉ）前記基板支持体の外周を取り囲み、（ｉｉ）前記エッジガードと前記基板支持体との間にギャップを規定するよう構成されている、エッジガードを備える、熱遮蔽構造。
  12. 請求項１０に記載の熱遮蔽構造であって、前記垂直流路は、環状である、熱遮蔽構造。
  13. 請求項１０に記載の熱遮蔽構造であって、前記第１側方部分の長さは、前記基板支持体の前記ステムと前記基板支持体の前記外周との間の距離の５０％〜７０％である、熱遮蔽構造。
  14. 請求項１０に記載の熱遮蔽構造であって、前記第２側方部分の長さは、前記基板支持体の前記ステムと前記基板支持体の前記外周との間の距離の１０％以上２５％未満である、熱遮蔽構造。
  15. 請求項１０に記載の熱遮蔽構造であって、前記第１側方部分に対する前記傾斜部分の角度は、９５〜１３５度である、熱遮蔽構造。
  16. 請求項１０に記載の熱遮蔽構造であって、前記第２側方部分は、前記第２側方部分と前記基板支持体の前記下面との間に側方流路を規定している、熱遮蔽構造。
  17. 請求項１６に記載の熱遮蔽構造であって、前記側方流路の幅は、１〜１０ｍｍである、熱遮蔽構造。
  18. 請求項１１に記載の熱遮蔽構造であって、前記ギャップの幅は、１〜１０ｍｍである、熱遮蔽構造。
  19. 請求項１０に記載の熱遮蔽構造であって、前記外側遮蔽体は、前記基板支持体の前記ステムとも前記下面とも直接的に接触していない、熱遮蔽構造。
  20. 基板支持体であって、請求項１０に記載の前記熱遮蔽構造を備え、前記基板支持体は、化学蒸着および原子層蒸着の少なくとも一方の間に基板を支持するよう構成されたペデスタルに対応する、基板支持体。
  21. システムであって、請求項１０に記載の前記熱遮蔽構造を備え、前記システムは、さらに、前記垂直流路を通して前記内部空間内にパージガスを流すよう構成されたガス源を備える、システム。
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