JP2022511063A - 温度の影響を受けやすいプロセスのための改善された熱的結合を有する静電チャック - Google Patents

温度の影響を受けやすいプロセスのための改善された熱的結合を有する静電チャック Download PDF

Info

Publication number
JP2022511063A
JP2022511063A JP2021532010A JP2021532010A JP2022511063A JP 2022511063 A JP2022511063 A JP 2022511063A JP 2021532010 A JP2021532010 A JP 2021532010A JP 2021532010 A JP2021532010 A JP 2021532010A JP 2022511063 A JP2022511063 A JP 2022511063A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrostatic chuck
openings
dielectric
peripheral region
opening
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2021532010A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2020118104A5 (ja
Inventor
ボニー ティー チア
ロス マーシャル
智治 松下
チェン-ション ツァイ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Applied Materials Inc
Original Assignee
Applied Materials Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Applied Materials Inc filed Critical Applied Materials Inc
Publication of JP2022511063A publication Critical patent/JP2022511063A/ja
Publication of JPWO2020118104A5 publication Critical patent/JPWO2020118104A5/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H01L21/6833Details of electrostatic chucks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109Apparatus for thermal treatment mainly by convection
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67207Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process
    • H01L21/67213Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process comprising at least one ion or electron beam chamber
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248Temperature monitoring
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68735Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by edge profile or support profile
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68742Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a lifting arrangement, e.g. lift pins
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/6875Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a plurality of individual support members, e.g. support posts or protrusions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68785Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by the mechanical construction of the susceptor, stage or support
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N13/00Clutches or holding devices using electrostatic attraction, e.g. using Johnson-Rahbek effect

Abstract

静電チャック(ESC)と基板との間の熱的結合を改善するために内部ガスチャネルを有するESC、ならびにESCを組み込む基板支持体およびプロセスチャンバの実施形態が、本明細書に提供される。いくつかの実施形態では、静電チャックは、電極と、円板形状を有し、電極を覆う誘電体であって、中心領域および周辺領域を含み、中心開口を有する下面、ならびに中心領域内の第1の開口および周辺領域内の複数の第2の開口を有する上面を含み、上面が複数の突起を含み、複数の第2の開口のそれぞれの直径が25.0ミルより大きい、誘電体と、下面から上面へ延びて誘電体内にプレナムを画定するガス分配チャネルとを含む。【選択図】 図3

Description

本開示の実施形態は、一般に基板処理機器に関し、より詳細には処理機器で使用される基板支持体に関する。
基板上に薄膜層を形成するために、物理的気相堆積(PVD)チャンバなどの堆積チャンバが使用されることが多い。堆積プロセスは、高い真空圧を必要とする。堆積プロセス中に基板支持体上で基板を静電的に保持するために、静電チャックが使用されることが多い。静電チャックは、典型的に、1つまたは複数の電極が配置された誘電体を含む。静電チャックは、静電チャック上に基板が配置されたときに基板に熱的結合を提供するために埋め込まれた1つまたは複数のヒータを有することができる。
しかし、本発明者らは、特定の堆積プロセスが温度の影響を非常に受けやすいことを観察した。したがって、本発明者らは、静電チャックと基板との間に改善された熱的結合を有する、物理的気相堆積を介して材料を堆積させるための改善された装置を提供する。
静電チャック(ESC)と基板との間の熱的結合を改善するために内部ガスチャネルを有するESC、ならびにESCを組み込む基板支持体およびプロセスチャンバの実施形態が、本明細書に提供される。いくつかの実施形態では、静電チャックは、電極と、円板形状を有し、電極を覆う誘電体であって、中心領域および周辺領域を含み、中心開口を有する下面、ならびに中心領域内の第1の開口および周辺領域内の複数の第2の開口を有する上面を含み、上面が複数の突起を含み、複数の第2の開口のそれぞれの直径が25.0ミルより大きい、誘電体と、下面から上面へ延びて誘電体内にプレナムを画定するガス分配チャネルであって、中心開口から第1の開口へ延びる第1のチャネル、第1のチャネルから周辺領域内に配置された環状チャネルへ延びる複数の半径方向チャネル、および環状チャネルから複数の第2の開口へ延びる複数の第2のチャネルを含む、ガス分配チャネルと、誘電体内に配置されたヒータとを含む。
いくつかの実施形態では、基板支持体は、中空シャフトおよびペデスタルを含み、ペデスタルは、中空シャフトに結合されたハウジングと、電極を覆う誘電体であって、ハウジングに結合されており、誘電体の中心領域内の第1の開口および誘電体の周辺領域内の複数の第2の開口を有する上面、ならびに中心開口を有する下面を含む、誘電体と、中心開口から第1の開口へ延びる第1のチャネル、第1のチャネルから周辺領域内に配置された環状チャネルへ延びる複数の半径方向チャネル、および環状チャネルから複数の第2の開口へ延びる複数の第2のチャネルを含むプレナムであって、環状チャネルから複数の第2の開口までの複数の第2のチャネルの長さが120.0ミルより大きい、プレナムと、誘電体内に配置された1つまたは複数の加熱要素とを含む。
いくつかの実施形態では、プロセスチャンバは、チャンバ本体と、チャンバ本体内に配置されており、中空シャフトに結合されたペデスタルを有する基板支持体であって、ペデスタルが電極を覆う誘電体を有し、誘電体が上面および下面を含み、上面が、基板を受け取るように構成され、上面が、誘電体の中心領域内の第1の開口および誘電体の周辺領域内の複数の第2の開口を有し、下面が中心開口を有し、複数の第2の開口のそれぞれの直径が25.0ミルより大きい、基板支持体と、誘電体内に配置されたヒータと、チャンバ本体の外側に配置されたガス供給から中心開口へ延びるガス導管と、中心開口から複数の第2の開口へ延びるガス分配チャネルであって、ガス導管と流体連結している、ガス分配チャネルとを含む。いくつかの実施形態では、プロセスチャンバは、物理的気相堆積(PVD)プロセスチャンバとすることができる。
本開示の他のさらなる実施形態は、以下に記載する。
上記に簡単に要約し、以下により詳細に論じる本開示の実施形態は、添付の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にも適用することができるため、添付の図面は本開示の典型的な実施形態のみを示しており、したがって範囲を限定すると見なされるべきではない。
本開示の少なくともいくつかの実施形態による静電チャックを有するプロセスチャンバの概略側面図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態による基板支持体の上面図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態による基板支持体の概略側面図である。 図2の静電チャックの断面上面図である。
理解を容易にするために、可能な場合、これらの図に共通する同一の要素を指すために同一の参照番号を使用する。これらの図は原寸に比例して描かれておらず、見やすいように簡略化されていることがある。さらなる記載がなくても、一実施形態の要素および特徴を他の実施形態に有益に組み込むことができる。
静電チャック(ESC)と基板との間の熱的結合を改善するために内部ガスチャネルを有するESC、ならびにESCを組み込む基板支持体およびプロセスチャンバの実施形態が、本明細書に提供される。内部ガスチャネルは、ESCの下面に配置された単一の入口から、ESCの上面に配置された複数の出口へ延びることができる。単一の入口は、たとえばアルゴン(Ar)、ヘリウム(He)などを含む裏側ガス供給に結合される。裏側ガスは、内部ガスチャネルを通って流れ、ESCおよび基板の熱的結合を有利に改善し、基板が加熱されたときに基板にわたって改善された温度均一性を提供するように構成される。単一の入口からESCの上面の複数の出口へ延びる内部ガスチャネルは、ESCの上面の複数の出口に結合された複数の裏側ガス供給ラインと比較すると、単一の裏側ガス供給ラインへの容易な接続を提供する。
図1は、本開示のいくつかの実施形態によるプロセスチャンバ(たとえば、プラズマ処理チャンバ)の概略断面図である。いくつかの実施形態では、プラズマ処理チャンバは、物理的気相堆積(PVD)処理チャンバである。しかし、異なるプロセス向けに構成された他のタイプの処理チャンバもまた、本明細書に記載する静電チャックの実施形態で使用することができ、または本明細書に記載する静電チャックの実施形態で使用するために修正することができる。
チャンバ100は、基板処理中にチャンバ内部体積120内で準大気圧を維持するように好適に適合された真空チャンバである。チャンバ100は、チャンバ内部体積120の上半分に位置する処理体積119を密閉する蓋104によって覆われたチャンバ本体106を含む。チャンバ100はまた、様々なチャンバ部品に外接してそのような部品とイオン化プロセス材料との間の望ましくない反応を防止する1つまたは複数のシールド105を含むことができる。チャンバ本体106および蓋104は、アルミニウムなどの金属から作ることができる。チャンバ本体106は、接地115への結合を介して接地させることができる。
チャンバ内部体積120内には、たとえば半導体ウエハまたは静電的に保持することができる他の基板などの基板122を支持および保持するように、基板支持体124が配置される。基板支持体124は、概して、ペデスタル136を備えることができ、ペデスタル136は、静電チャック150(図2~図4に関して以下でより詳細に記載)と、静電チャック150を支持するための中空の支持シャフト112とを有する。静電チャック150は、1つまたは複数の電極154が配置された誘電体を含む。中空の支持シャフト112は、たとえば裏側ガス、プロセスガス、流体、冷却材、電力などを静電チャック150へ提供するための導管を提供する。
いくつかの実施形態では、中空の支持シャフト112は、上部処理位置(図1に示す)と下部伝達位置(図示せず)との間で静電チャック150の垂直運動を提供するアクチュエータまたはモータなどのリフト機構113に結合される。中空の支持シャフト112の周りにベローズアセンブリ110が配置され、静電チャック150とチャンバ100の底面126との間に結合されて、静電チャック150の垂直運動を可能にしながらチャンバ100内からの真空の損失を防止する可撓性の封止を提供する。ベローズアセンブリ110はまた、下部ベローズフランジ164を含み、下部ベローズフランジ164は、チャンバ真空の損失を防止するのを助けるために底面126に接触するOリング165または他の好適な封止要素に接触している。
中空の支持シャフト112は、裏側ガス供給141、チャック電源140、およびRF源(たとえば、RFプラズマ電源170およびRFバイアス電源117)を静電チャック150に結合するための導管を提供する。いくつかの実施形態では、RFプラズマ電源170によって供給されるRFエネルギーは、約40MHz以上の周波数を有することができる。裏側ガス供給141は、チャンバ本体106の外側に配置され、静電チャック150へ熱伝達ガスを供給する。いくつかの実施形態では、RFプラズマ電源170およびRFバイアス電源117は、それぞれのRF整合ネットワーク(RF整合ネットワーク116のみを示す)を介して、静電チャックに結合される。いくつかの実施形態では、基板支持体は、別法として、AC、DC、またはRFバイアス電力を含むことができる。
基板リフト130が、シャフト111に接続されたプラットフォーム108上に取り付けられたリフトピン109を含むことができ、シャフト111は、基板リフト130を上下させるための第2のリフト機構132に結合されており、したがって基板122を静電チャック150上に配置しまたは静電チャック150から取り出すことができる。静電チャック150は、リフトピン109を受け取るための貫通孔を含む。基板リフト130と底面126との間にベローズアセンブリ131が結合されて、基板リフト130の垂直運動中にチャンバ真空を維持する可撓性の封止を提供する。
静電チャック150は、静電チャック150の下面から静電チャック150の上面の様々な開口へ延びるガス分配チャネル138を含む。ガス分配チャネル138は、ガス導管142を介して裏側ガス供給141に流体連結している。ガス分配チャネル138は、電極154の下に延びる。ペデスタル136は、1つまたは複数のヒータを含む。たとえば、いくつかの実施形態では、ペデスタル136は、ペデスタル136の内側部分へ熱を提供するように構成された1つまたは複数の抵抗加熱要素308を有する内側ヒータ144を含む。いくつかの実施形態では、ペデスタル136は、ペデスタル136の周辺領域内に配置され、ペデスタル136の外側部分へ熱を提供するように構成された外側ヒータ148をさらに含むことができる。外側ヒータ148は、1つまたは複数の抵抗加熱要素310を含む。中空の支持シャフト112は、内側ヒータ144の加熱要素に電力を供給するように第1のリード172を介して内側ヒータ144に結合された電源(たとえば、AC電源162)をさらに含む。AC電源162はまた、第2のリード174を介して外側ヒータ148の加熱要素にも電力を供給することができる。別法として、第2のリード174は、内側ヒータ144に結合された電源とは独立した電源に結合することもできる。いくつかの実施形態では、内側ヒータ144は、ペデスタル136の中心領域内に配置される。いくつかの実施形態では、外側ヒータ148は、ペデスタル136の周辺領域内に配置される。電源によって内側ヒータ144に印加される電力は、外側ヒータ148に印加される電力とは異なってもよい。したがって、いくつかの実施形態では、基板支持体124は、デュアルゾーン温度制御を含む。
チャンバ100は、真空システム114に結合されて真空システム114と流体連結しており、真空システム114は、チャンバ100を排気するために使用されるスロットルバルブ(図示せず)および真空ポンプ(図示せず)を含む。スロットルバルブおよび/または真空ポンプを調整することによって、チャンバ100内の圧力を調節することができる。チャンバ100はまた、プロセスガス供給118に結合されてプロセスガス供給118と流体連結しており、プロセスガス供給118は、チャンバ100内に配置された基板を処理するために1つまたは複数のプロセスガスをチャンバ100へ供給することができる。
たとえば、動作の際、1つまたは複数のプロセスを実行するために、チャンバ内部体積120内にプラズマ102を生じさせることができる。チャンバ内部体積120付近またはチャンバ内部体積120内の1つまたは複数の電極154を介してプラズマ電源(たとえば、RFプラズマ電源170)からの電力をプロセスガスへ結合し、プロセスガスに点火してプラズマ102を生じさせることによって、プラズマ102を生じさせることができる。いくつかの実施形態では、容量結合されたバイアス板(後述)を介してバイアス電源(たとえば、RFバイアス電源117)から静電チャック150内の1つまたは複数の電極154へバイアス電力を提供し、プラズマからのイオンを基板122の方へ引き付けることもできる。静電チャックは、電極の上に特定の厚さを有することができる。この厚さは、電極の上の許容できる厚さ範囲を指定する仕様に基づくことができる。ジョンソン-ラーベック(J-R)タイプの静電チャックの場合、この厚さを約200~300μmとすることができる。別法として、仕様は、静電チャックの許容できる厚さについて記載することもできる。
いくつかの実施形態では、たとえばチャンバ100がPVDチャンバである場合、基板122上に堆積させるためのソース材料を含むターゲット166を、チャンバ内部体積120内で基板の上に配置することができる。ターゲット166は、チャンバ100の接地された導電部分、たとえば誘電体アイソレータを通るアルミニウムアダプタによって支持することができる。他の実施形態では、チャンバ100は、同じチャンバを使用して異なる材料の層を堆積させるために、複数のターゲットをマルチカソード配置で含むことができる。
負の電圧またはバイアスをターゲット166に印加するために、制御可能なDC電源168をチャンバ100に結合することができる。RFバイアス電源117を基板支持体124に結合して、基板122に対して負のDCバイアスを誘起することができる。加えて、いくつかの実施形態では、処理中に基板122上に負のDC自己バイアスを形成することができる。いくつかの実施形態では、基板122上の堆積率の半径方向の分布の制御を容易にするために、RFプラズマ電源170をチャンバ100に結合して、ターゲット166にRF電力を印加することもできる。動作の際、チャンバ100内で生じたプラズマ102のイオンは、ターゲット166からのソース材料と反応する。この反応により、ターゲット166はソース材料の原子を放出し、次いでこれらの原子は基板122の方へ誘導され、したがって材料を堆積させる。
図2は、本開示の少なくともいくつかの実施形態による静電チャックの上面図を示す。静電チャックは、上面204を含む。1つまたは複数の貫通孔216が、リフトピン109を収容するように静電チャック150を通って延びる。図2に示すように、静電チャック150は、静電チャックの周辺領域内に配置された3つの貫通孔216を含む。上面は、静電チャック150の中心領域内に配置された第1の開口208を含む。いくつかの実施形態では、静電チャック150の上部周辺部分は、上面204に平行な下部平縁214を画定するノッチを含む。
上面は、静電チャック150の周辺領域内に配置された複数の第2の開口210を含む。図2に示すように、複数の第2の開口210は、第1の開口208の周りに規則的な間隔(たとえば、互いから等距離)で配置された8つの第2の開口を含む。いくつかの実施形態では、複数の第2の開口210は、第1の開口208の周りに単一の環状パターンで(たとえば、共通の直径に沿って)配置される。いくつかの実施形態では、複数の第2の開口210は、第1の開口208から約200.0mm~約280.0mmあけて配置される。いくつかの実施形態では、複数の第2の開口は、第1の開口208から約220.0mm~約260.0mmあけて配置される。いくつかの実施形態では、複数の第2の開口210は、第1の開口208の周りに複数の環状パターンで配置される(たとえば、複数の異なる直径に沿って配置される)。図2は8つの第2の開口を示すが、複数の第2の開口210は、より多い開口またはより少ない開口からなることもできる。たとえば、いくつかの実施形態では、複数の第2の開口210は、4つの開口を含むことができる。いくつかの実施形態では、複数の第2の開口210は、16個の開口を含むことができる。
上面204は、上面204から延びる複数の突起206を含む。複数の突起206は、突起206間に凹み212を画定する。凹み212は、基板122と静電チャック150との間の熱的結合を有利に改善するために、基板受取り面228上に基板が配置されている間に、静電チャック150の上面204にわたって裏側ガスを流すように構成される。突起206は、様々な形状を有することができ、異なるサイズとすることができる。いくつかの実施形態では、突起206のサイズおよび形状は、静電チャック150にわたって変動する。突起206(たとえば、突起206の上面)は、基板受取り面228をともに画定する。突起206の深さ、幅、および密度は、静電チャック150にわたって均一のガス分布を強化するように設計される。いくつかの実施形態では、静電チャック150の周辺領域に改善された熱的結合を有利に提供するために、静電チャック150の中心領域内の第1の組の突起226は、静電チャック150の周辺領域内の第2の組の突起218より大きい表面積または密度を有する。
静電チャック150は、静電チャック150の中心領域内に第1の熱電対開口220を含む。いくつかの実施形態では、静電チャック150は、静電チャック150の中心領域内に第2の熱電対開口222を含む。いくつかの実施形態では、第1の熱電対開口220および第2の熱電対開口222は、第1の開口208付近に配置される。いくつかの実施形態では、第1の熱電対開口220および第2の熱電対開口222は、第1の開口208の周りで互いに反対の位置に配置される。いくつかの実施形態では、静電チャック150は、静電チャック150の中心領域と周辺領域との間の境界面に第3の熱電対開口224を含む。
第1の熱電対開口220、第2の熱電対開口222、および第3の熱電対開口224は、静電チャック150内に埋め込むことができる熱電対を収容することができ、熱電対を使用して静電チャック150の温度を監視することができる。たとえば、熱電対からの信号をフィードバックループで使用して、AC電源162によって内側ヒータ144および外側ヒータ148に印加される電力を制御することができる。第1の熱電対開口220および第2の熱電対開口222の両方を中心領域内に有することで、冗長温度監視が提供され、フィードバックループに対するより正確な温度測定が可能になることが有利である。周辺領域または周辺領域付近に第3の熱電対開口224を有することで、周辺領域における温度監視が提供され、これは複数のヒータを有する基板支持体にとって有利である。
図3は、基板支持体の概略側面図を示す。基板支持体124はペデスタル136を含み、ペデスタル136は、底部316と、底部316から上方へ延びる側壁318とを有する。底部316および側壁318は、ペデスタル136のハウジングを形成する。静電チャック150は、側壁318上に位置する。細部を曖昧にしないために、静電チャック150の概略側面図には陰影が示されていない。底部316は、中空の支持シャフト112に結合される。底部316には、締め具336を介して冷却板328が結合される。冷却板328は、チャンバ100に対して何らかの保守が実行されるまでの静電チャック150の冷却時間を有利に低減させるために、静電チャック150を冷却するように構成される。
静電チャック150は、中心領域312および周辺領域320を含む。いくつかの実施形態では、中心領域は、約150.0mm~約210.0mmの直径を有する。周辺領域320は、中心領域の外縁部から静電チャック150の外縁部へ延びる。静電チャック150は、上面204とは反対の位置に下面306を含む。下面306は、中心領域312内に配置された中心開口302を含む。第1のチャネル324は、下面306の中心開口302から上面204の第1の開口208へ延びる。第1のチャネル324は、ガス導管142に流体結合される。半径方向チャネル234が、第1のチャネル324から周辺領域320内に配置された環状チャネル240へ延びる。複数の第2のチャネル330が、環状チャネル240から複数の第2の開口210へ延びる。いくつかの実施形態では、第1のチャネル324は、第2のチャネル330に類似した直径を有する。いくつかの実施形態では、第1のチャネル324は、第2のチャネル330の直径より大きい直径を有する。半径方向チャネル234および環状チャネル240は、電極154の下に配置される。したがって、電極154のチャッキング力は、ガス分配チャネル138の深さによる影響を受けない。いくつかの実施形態では、環状チャネル240から複数の第2の開口210までの複数の第2のチャネル330の長さは、120.0ミルより大きい。いくつかの実施形態では、複数の第2のチャネル330の長さは、約160.0ミル~約200.0ミルである。
ガス分配チャネル138は、第1のチャネル324、半径方向チャネル234、環状チャネル240、および複数の第2のチャネル330によって画定されたプレナム322を含む。複数の第2のチャネル330は、第1のチャネル324とともに、静電チャック150の上面204にわたって裏側ガスを均一に分配することが有利である。複数の第2の開口210および第1の開口208は、改善されたガス伝導力にとって十分に大きいが、ガス点火を抑制するのに十分に小さい。いくつかの実施形態では、複数の第2の開口210および第1の開口208のそれぞれの直径は25.0ミルより大きく、したがって裏側ガスは、改善されたガス伝導力にとって好適な速度で上面204へ流れることができる。いくつかの実施形態では、複数の第2の開口のそれぞれの直径は、約36.0mm~約42.0mmである。
図4は、図2の静電チャックの断面上面図を示す。図4に示すように、ガス分配チャネル138は、第1のチャネル324から環状チャネル240へ延びる4つの半径方向チャネル234を含む。4つの半径方向チャネル234はそれぞれ、隣接する半径方向チャネル234から約90度あけて半径方向外方へ延びる。いくつかの実施形態では、半径方向チャネル234は、第2のチャネル330に対応する位置で環状チャネル240に結合する。いくつかの実施形態では、半径方向チャネル234は、第2のチャネル330に対応しない位置で環状チャネル240に結合する。たとえば、いくつかの実施形態では、静電チャック150は、8つの第2のチャネル330および4つの半径方向チャネル234を含み、半径方向チャネル234はそれぞれ、隣接する第2のチャネル330間に延びる。いくつかの実施形態では、半径方向チャネル234は、隣接する第2のチャネル330間のほぼ中間に延び、したがって各第2のチャネル330間の距離は、最も近い半径方向チャネル234から等距離であり、裏側ガスは、第2のチャネル330のすべてへより均一に流れることができる。環状チャネル240は、第2のチャネル330の数を半径方向チャネル234の数より大きくすることを可能にすることが有利である。
上記は本開示の実施形態を対象としたが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他のさらなる実施形態を考案することもできる。

Claims (15)

  1. 電極と、
    円板形状を有し、前記電極を覆う誘電体であって、中心領域および周辺領域を含み、中心開口を有する下面、ならびに前記中心領域内の第1の開口および前記周辺領域内の複数の第2の開口を有する上面を含み、前記上面が複数の突起を含み、前記複数の第2の開口のそれぞれの直径が25.0ミルより大きい、誘電体と、
    前記下面から前記上面へ延びて前記誘電体内にプレナムを画定するガス分配チャネルであって、前記中心開口から前記第1の開口へ延びる第1のチャネル、前記第1のチャネルから前記周辺領域内に配置された環状チャネルへ延びる複数の半径方向チャネル、および前記環状チャネルから前記複数の第2の開口へ延びる複数の第2のチャネルを含む、ガス分配チャネルと、
    前記誘電体内に配置されたヒータと
    を備える静電チャック。
  2. 前記複数の半径方向チャネルのそれぞれが、隣接する第2のチャネル間に延びる、請求項1に記載の静電チャック。
  3. 前記複数の第2の開口が、前記第1の開口から等距離をあけて前記周辺領域に沿って規則的な間隔で配置された8つの第2の開口を含む、請求項2に記載の静電チャック。
  4. 前記複数の半径方向チャネルが、4つの半径方向チャネルを含む、請求項3に記載の静電チャック。
  5. 前記環状チャネルから前記複数の第2の開口までの前記複数の第2のチャネルの長さが、120.0ミルより大きい、請求項1~4のいずれか1項に記載の静電チャック。
  6. 前記複数の突起が、前記突起間に基板受取り面および凹みを画定し、前記凹みが、前記複数の突起上に基板が配置されている間に、前記誘電体にわたってガスを流すように構成される、請求項1~4のいずれか1項に記載の静電チャック。
  7. 前記複数の突起が、前記静電チャックの前記中心領域内に配置された第1の組の突起を含み、前記第1の組の突起が、前記静電チャックの前記周辺領域内に配置された第2の組の突起より大きい表面積を有する、請求項6に記載の静電チャック。
  8. 前記誘電体が、熱電対を収容するための開口を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の静電チャック。
  9. 前記ヒータが、前記中心領域内に配置された抵抗加熱要素を有する内側ヒータと、前記周辺領域内に配置された抵抗加熱要素を有する外側ヒータとを備える、請求項1~4のいずれか1項に記載の静電チャック。
  10. 中空シャフトと、
    前記中空シャフトに結合されたハウジングと、
    請求項1~4のいずれか1項に記載の静電チャックとを備え、前記誘電体が前記ハウジングに結合され、前記ヒータが、前記誘電体内に配置された1つまたは複数の加熱要素を備える、
    基板支持体。
  11. 前記ペデスタルが、リフトピンを収容するための1つまたは複数の貫通孔を含む、請求項10に記載の基板支持体。
  12. 前記ペデスタルが、前記ペデスタルの底部に結合された冷却板をさらに備える、請求項10に記載の基板支持体。
  13. 前記1つまたは複数の加熱要素が、前記中心領域内に配置された第1の抵抗加熱要素と、前記周辺領域内に配置された第2の抵抗加熱要素とを備える、請求項10に記載の基板支持体。
  14. 前記複数の第2の開口が、前記誘電体の前記周辺領域に沿って規則的な間隔で配置された8つの第2の開口を含む、請求項10に記載の基板支持体。
  15. チャンバ本体と、
    前記チャンバ本体内に配置された請求項10に記載の基板支持体と
    を備えるプロセスチャンバ。
JP2021532010A 2018-12-07 2019-12-05 温度の影響を受けやすいプロセスのための改善された熱的結合を有する静電チャック Pending JP2022511063A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/213,816 2018-12-07
US16/213,816 US11031273B2 (en) 2018-12-07 2018-12-07 Physical vapor deposition (PVD) electrostatic chuck with improved thermal coupling for temperature sensitive processes
PCT/US2019/064772 WO2020118104A1 (en) 2018-12-07 2019-12-05 Electrostatic chuck with improved thermal coupling for temperature sensitive processes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022511063A true JP2022511063A (ja) 2022-01-28
JPWO2020118104A5 JPWO2020118104A5 (ja) 2022-12-14

Family

ID=70971118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021532010A Pending JP2022511063A (ja) 2018-12-07 2019-12-05 温度の影響を受けやすいプロセスのための改善された熱的結合を有する静電チャック

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11031273B2 (ja)
JP (1) JP2022511063A (ja)
KR (1) KR20210089787A (ja)
CN (1) CN113169111A (ja)
TW (1) TW202038374A (ja)
WO (1) WO2020118104A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11229968B2 (en) * 2011-11-30 2022-01-25 Watlow Electric Manufacturing Company Semiconductor substrate support with multiple electrodes and method for making same
KR20230146074A (ko) * 2021-02-19 2023-10-18 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 기판 지지체, 기판을 프로세싱하는 방법, 및 프로세싱 시스템
WO2023177967A1 (en) * 2022-03-18 2023-09-21 Lam Research Corporation Apparatus and methods for reducing wafer backside damage

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6108189A (en) * 1996-04-26 2000-08-22 Applied Materials, Inc. Electrostatic chuck having improved gas conduits
GB2325939B (en) * 1997-01-02 2001-12-19 Cvc Products Inc Thermally conductive chuck for vacuum processor
US6639783B1 (en) 1998-09-08 2003-10-28 Applied Materials, Inc. Multi-layer ceramic electrostatic chuck with integrated channel
JP3805134B2 (ja) 1999-05-25 2006-08-02 東陶機器株式会社 絶縁性基板吸着用静電チャック
JP2001118915A (ja) 1999-10-15 2001-04-27 Applied Materials Inc 内蔵チャンネルを有する多層セラミック静電チャック
JP4421874B2 (ja) 2003-10-31 2010-02-24 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
TWI267940B (en) 2004-06-28 2006-12-01 Kyocera Corp Electrostatic chuck
WO2010019430A2 (en) 2008-08-12 2010-02-18 Applied Materials, Inc. Electrostatic chuck assembly
JP5633766B2 (ja) * 2013-03-29 2014-12-03 Toto株式会社 静電チャック

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020118104A1 (en) 2020-06-11
CN113169111A (zh) 2021-07-23
US11031273B2 (en) 2021-06-08
US20200185247A1 (en) 2020-06-11
KR20210089787A (ko) 2021-07-16
TW202038374A (zh) 2020-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7250098B2 (ja) 対称プラズマ処理チャンバ
US8696862B2 (en) Substrate mounting table, substrate processing apparatus and substrate temperature control method
US8869742B2 (en) Plasma processing chamber with dual axial gas injection and exhaust
US9853579B2 (en) Rotatable heated electrostatic chuck
KR102561044B1 (ko) 다중 구역 반도체 기판 지지체
US10741368B2 (en) Plasma processing apparatus
EP3555910B1 (en) Rotatable electrostatic chuck having backside gas supply
JP2022511063A (ja) 温度の影響を受けやすいプロセスのための改善された熱的結合を有する静電チャック
TW201421601A (zh) 於基板處理系統中控制溫度
CN110914954B (zh) 斜面蚀刻轮廓控制
US20170211185A1 (en) Ceramic showerhead with embedded conductive layers
KR20230038778A (ko) 멀티-스테이지 펌핑 라이너
US20230162954A1 (en) High temperature detachable very high frequency (vhf) electrostatic chuck (esc) for pvd chamber
WO2023058480A1 (ja) 上部電極構造及びプラズマ処理装置
US20220127723A1 (en) High heat loss heater and electrostatic chuck for semiconductor processing
US20240055289A1 (en) Vacuum seal for electrostatic chuck
TW202301412A (zh) 多區域半導體基板支撐
TW202222435A (zh) 具有遞迴式氣體通道的噴頭組件
US20200027776A1 (en) Substrate placing part that is arranged in substrate processing apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221205

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20221205

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240125

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240125