JP2024041772A - ペデスタル用のrf接地構成 - Google Patents
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Abstract
【課題】処理チャンバ用の基板支持体及びそれとともに使用するためのRF接地構成を提供する。【解決手段】チャンバ本体102は、少なくとも部分的にその中の処理領域を画定する。第1の電極が処理領域内に配置される。第1の電極101の反対側にはペデスタル110が配置される。第2の電極113がペデスタル110内に配置される。導電性ロッド107を介して第2の電極にRFフィルタ114が結合される。RFフィルタ114は、導電性ロッド107に結合され、かつ接地されている第1のコンデンサ130を備えている。RFフィルタ114はまた、フィードスルーボックスに結合された第1のインダクタも備えている。フィードスルーボックス125は、直列に結合された第2のコンデンサ136と第2のインダクタ134とを備えている。第2の電極用の直流(DC)電源126が、第2のコンデンサ136と第2のインダクタ134との間に結合される。【選択図】図1
Description
本開示の実施形態は、概して、処理チャンバ用の基板支持体、及びそれと共に使用するためのRF接地構成に関する。
無線周波数(RF)電力は、プラズマ生成、静電チャックなどのための半導体基板等の基板の処理に用いられる。一部の処理システムでは、RF電力は、第1の電極に供給され、容量結合を介して基板支持体などの第2の電極に伝達される。第2の電極は、電気接続を介して電源に結合され、RF電力が電源に戻ることを可能にし、したがって、RF回路を完成させる。
従来の構成では、RFストラップは、RFフィルタを介したRFケーブルへのRF電力の流れを促進する。高いRF電流と長い処理時間により、RFケーブルの過度の加熱が生じ、部品の劣化又はアーク放電が発生する。
したがって、改善されたRF接地構成が必要とされている。
一実施形態では、その中に処理領域を少なくとも部分的に画定するチャンバ本体を備えた装置が提供される。ペデスタルが処理領域内に配置される。第1の電極がペデスタルの反対側の処理領域内に配置される。第2の電極がペデスタル内に配置される。第2の電極には導電性ロッドが結合される。無線周波数(RF)フィルタは、導電性ロッドに結合され、かつ接地に結合された第1のコンデンサを備えている。RFフィルタはまた、導電性ロッドに結合されたLC共振回路と、該LC共振回路に結合され、かつ接地に結合された第2のコンデンサも備えている。
別の実施形態では、少なくとも部分的にその中の処理領域を画定するチャンバ本体を備えた装置が提供される。ペデスタルが処理領域内に配置される。第1の電極がペデスタルの反対側の処理領域内に配置される。第2の電極がペデスタル内に配置される。第2の電極には導電性ロッドが結合される。導電性ロッドにはRFフィルタが結合される。RFフィルタは、導電性ロッドに結合された第1のコンデンサと、導電性ロッドに結合された第1のインダクタとを備えている。フィードスルーボックスは、直列に結合された第2のインダクタと第2のコンデンサとを備えている。電源は、フィードスルーボックス及びRFフィルタを介して第2の電極に結合される。
さらに別の実施形態では、少なくとも部分的にその中の処理領域を画定するチャンバ本体を備えた装置が提供される。ペデスタルが処理領域内に配置される。ペデスタルは、基板支持体と、チャンバ本体に結合して基板支持体を支持するシャフトとを備えている。第1の電極がペデスタルの反対側の処理領域内に配置される。第2の電極がペデスタル内に配置される。導電性ロッドが、ペデスタルのシャフトを通じて延び、第2の電極に結合される。RFフィルタが筐体内に配置され、かつ導電性ロッドに結合される。RFフィルタは、導電性ロッドに結合され、かつ筐体に結合された第1のコンデンサと、導電性ロッドに結合された第1のインダクタとを備えている。フィードスルーボックスは、直列に結合された第2のインダクタと第2のコンデンサとを備えている。ケーブルが第1のインダクタに結合され、かつ第2のインダクタに結合される。電源が、フィードスルーボックス及びRFフィルタを介して第2の電極に結合される。電源は、第2のインダクタと第2のコンデンサとの間に結合される。
本開示の上記の特徴を詳細に理解できるように、上に簡単に要約されている本開示のより詳細な説明が実施形態を参照することによって得られ、その一部は、添付の図面に示されている。しかしながら、添付の図面は例示的な実施形態を示しているにすぎず、したがって、その範囲を限定するとみなすべきではなく、他の等しく有効な実施形態も許容されうることに留意されたい。
理解を容易にするため、可能な場合には、図面に共通する同一の要素を示すために同一の参照番号が用いられる。一実施形態の要素及び特徴は、さらなる記述がなくとも、他の実施形態に有益に組み込むことができることが企図されている。
本開示の実施形態は、概して、処理チャンバのための基板支持体及びそれとともに使用するためのRF接地構成に関する。RF電流を接地する方法についても説明される。チャンバ本体は、少なくとも部分的にその中の処理領域を画定する。第1の電極が処理領域内に配置される。第1の電極の反対側にはペデスタルが配置される。第2の電極がペデスタル内に配置される。導電性ロッドを介して第2の電極にRFフィルタが結合される。RFフィルタは、導電性ロッドに結合され、かつ接地されている第1のコンデンサを備えている。RFフィルタはまた、フィードスルーボックスに結合された第1のインダクタも備えている。フィードスルーボックスは、直列に結合された第2のコンデンサと第2のインダクタとを備えている。第2の電極の直流(DC)電源は、第2のコンデンサと第2のインダクタとの間に結合される。
図1は、本開示の一実施形態による処理チャンバ100を示している。処理チャンバ100は、少なくとも部分的にその中の処理領域104を画定するチャンバ本体102を備えている。ペデスタル110が処理領域104内に配置される。ペデスタル110にはRF接地構成120が結合される。シャワーヘッドなどの電極101が、ペデスタル110の反対側に配置される。RF電源106が電極101に結合されており、処理チャンバ100内でのプラズマの生成を促進する。RF電源106からの電力は、処理中、ペデスタル110に容量結合される。
ペデスタル110は、支持シャフト112の上端に配置された基板支持体111を備えている。基板支持体111は、窒化アルミニウムなどのセラミック材料で形成され、一方、支持シャフト112は、アルミニウムなどの金属か、若しくは窒化アルミニウムなどのセラミックで形成される。基板支持体111の温度調整を促進するために、抵抗加熱素子(図示せず)が任意選択的に基板支持体111内に配置されうる。処理チャンバ100内でのプラズマ生成を促進するために、RFメッシュなどの電極113が基板支持体111内に配置されうる。導電性ロッド107(例えば、RFロッド)が電極113に結合されており、シャフト112を通ってRFフィルタ114まで延びる。RFフィルタ114は、(例えば、望ましくない周波数を遮断しつつ、所望のRF周波数を通過させる)通過フィルタとして構成することができ、(例えば、プラズマを介して伝導されるRFエネルギーが処理チャンバを出ることを制限又は禁止するように構成された)遮蔽フィルタとして構成することができ、あるいは、ペデスタル110内の電極113又は別の電極などの単一の電極上で、RF電力とDC電力とを組み合わせるように構成することができる。
RFフィルタ114は、その中に配置された第1のコンデンサ130と第1のインダクタ132とを備えている。第1のコンデンサ130は、RFロッド107とRFフィルタ114の導電性のハウジング114aとの間に配置され、それらを電気的に接続する。このようにして、RFロッド107によって伝導されるRF電流は、第1のコンデンサ130を介して、導電性の(例えば、接地された)ハウジング114aに、次いで処理チャンバ100の導電性の(例えば、接地された)チャンバ本体102の内部表面に伝導される。次に、RF電流は、RF発電機106の接地に戻されうる。第1のインダクタ132は、電極113とRFケーブル117との間に直列に結合される。第1のインダクタ132は、RFケーブル117を流れる残留RF電流の遮断を促進する。一例では、RFフィルタ114を通る13.56MHzのRF電流は、RF接地構成120において約2.5A(rms)である。
第1のコンデンサ130と第1のインダクタ132との組合せは、RF電源電流の流れをチャンバ本体102の内部表面に誘導することによって、従来の手法と比較してRFケーブル117を通るRF電流の流れを低減する。一例では、RFケーブル117を通るRF電源電流の流れは、従来の手法と比較して約90パーセント(%)低減する。したがって、処理チャンバ100内のアーク放電及び構成要素の劣化が低減される。加えて、本明細書に開示される実施形態では、RFケーブル117は3A(rms)未満で流し、その結果、RFケーブルは、従来の手法と比較してより低い温度で動作する。RFケーブル117はより低い温度で動作することから、電気接続の不注意又は望ましくないリフローはんだ付けが軽減される。さらには、処理チャンバ100内のアーク放電が低減される。
RFケーブル117は、静電チャック(ESC)フィードスルーボックス125にも結合される。高電圧直流(HV DC)電源126は、ESCフィードスルーボックス125に電力を入力して、ペデスタル110内に配置された静電チャック(図示せず)の動作を容易にする。ESCフィードスルーボックス125は、RFケーブル117を通り、RFフィルタ114を通り、ペデスタル110及び電極113へのHV DC電流の伝導を容易にする。
ESCフィードスルーボックス125は、コンデンサ136と、HV DC電源126とRFケーブル117の間に直列に配置されたインダクタ134とを備えている。ESCフィードスルーボックス125は、例えば、可変コンデンサ(例えば、従来は「ボトムチューナ」と呼ばれていた)を省略するなど、従来の手法と比較して大幅に単純化されている。フィードスルーボックス125は接地に結合される。
図2は、本開示の一態様による、ペデスタル110と、それに結合されたRF接地構成220とを示している。図1に示されるRF接地構成120の代わりに、RF接地構成220を使用することができる。RF接地構成220は、RFフィルタ214を備えている。RFフィルタ214は、LC共振回路240と直列に配置されたコンデンサ230を備えている。LC共振回路240は、互いに並列に配置されたコンデンサ234とインダクタ232とを備えている。ESCケーブル236は、HV DC電源126からRFケーブル117を介してペデスタル110へとHV DC電力を伝導する。コンデンサ238は、RFケーブル117をRFフィルタ214の導電性のハウジング214aに結合する。
図2の例では、例えば13.56MHzの周波数のRF電力は、処理チャンバ(処理チャンバ100など)内のプラズマを介してペデスタル110内のRFメッシュ又は別の電極に結合される。RFメッシュ又は他の電極は、コンデンサ230を介してRFロッド107を通じて接地に結合される。コンデンサ230の静電容量は、コンデンサ230が13.56MHzのRF電流に仮想接地を提供するように選択される。また、コンデンサ230は、ヒータ対接地のインピーダンスが既知の値と一致するように選択される。LC共振回路240は、RFケーブル117を流れる残留RF電流の遮断を容易にする。LC共振回路240は、図1に示されるように、RF接地構成120と比較した場合に第1のインダクタ132よりも高いインピーダンスを提供する。コンデンサ238は、RFケーブル117の両端の電圧(したがって、電流)がゼロ又はほぼゼロになるように、RFケーブル117の両端のRF電圧の接地を容易にする。一例では、RF電圧は10V(rms)未満である。一例では、RFフィルタ214の出力においてセンサを介して測定される13.56MHzのRF電流は、約0.5A(rms)である。
図3は従来のRF接地構成320を示している。従来のRF接地構成320はペデスタル310に結合される。ペデスタルは、図1に関して記載される処理チャンバ100などの処理チャンバ内に配置されうる。RF接地構成320は、RFフィルタ314及びボトムチューナ340を含む。RFロッド312は、ペデスタル310のシャフトを通ってRFフィルタ314まで延びる。RFフィルタ314は、RFロッド312をRFケーブル318に結合するRFストラップ316をその中に含む。RFケーブル318はボトムチューナ340に接続される。ボトムチューナ340は、固定コンデンサ348及びインダクタ346と並列に配置された可変コンデンサ342及びインダクタ344を備えている。従来のRF接地構成320では、ペデスタル310から伝導されるすべてのRF電流は、ボトムチューナ340を介して処理チャンバの本体に接地され、これが次に、RF発電機の接地に接続される。このような構成では、ボトムチューナ340の内部の13.56MHzのRF電流は約25A(rms)であり、これに起因して前述の問題が生じる。
以上の説明は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲を逸脱することなく、本開示の他の実施形態及びさらなる実施形態が考案されてよく、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
Claims (15)
- ペデスタルと、
前記ペデスタル内に配置された電極と、
前記電極に結合された導電性ロッドと、
無線周波数(RF)フィルタと、
を備えた装置であって、前記RFフィルタが、
前記導電性ロッドに結合され、かつ接地に結合された第1のコンデンサと、
前記導電性ロッドに結合されたLC共振回路と、
前記LC共振回路に結合され、かつ接地に結合するように構成された第2のコンデンサと
を備えている、装置。 - 前記LC共振回路及び前記導電性ロッドを介して前記電極に結合され、かつ前記電極に直流を提供するように構成された、直流(DC)電源
をさらに備えている、請求項1に記載の装置。 - 前記LC共振回路が、並列に結合された第3のコンデンサ及びインダクタを備えており、前記RFフィルタが、接地に結合するように構成された筐体内に配置されている、請求項1に記載の装置。
- 前記第1のコンデンサ及び前記第3のコンデンサが前記筐体に結合されている、請求項3に記載の装置。
- 前記LC共振回路及び前記第2のコンデンサが前記第1のコンデンサの下流にある、請求項1に記載の装置。
- 基板を処理するための装置であって、
ペデスタルと、
前記ペデスタル内に配置された電極と、
前記電極に結合された導電性ロッドと、
前記導電性ロッドに結合されたRFフィルタであって、
前記導電性ロッドに結合された第1のコンデンサと、
前記導電性ロッドに結合された第1のインダクタと
を備えた、RFフィルタと、
その中に配置された、直列に結合された第2のインダクタ及び第2のコンデンサを有するフィードスルーボックスと、
前記フィードスルーボックス及び前記RFフィルタを介して前記電極に結合された電源と
を備えている、装置。 - 前記RFフィルタを取り囲む筐体をさらに備えており、
該筐体が接地に結合するように構成されており、前記第1のコンデンサが前記筐体に結合される、
請求項6に記載の装置。 - 前記ペデスタルが基板支持体及びシャフトを備えている、請求項6に記載の装置。
- 前記導電性ロッドが前記シャフトを通じて前記電極から延びる、請求項8に記載の装置。
- 前記フィードスルーボックスが接地に結合するように構成されており、前記第2のインダクタ及び前記第2のコンデンサが前記フィードスルーボックス内に配置されており、かつ、前記第2のコンデンサが接地に結合するように構成されている、請求項6に記載の装置。
- 装置であって、
少なくとも部分的にその中の処理領域を画定するチャンバ本体と、
前記処理領域内に配置されたペデスタルであって、基板支持体と、前記チャンバ本体に結合して前記基板支持体を支持するシャフトとを備えた、ペデスタルと、
前記ペデスタルの反対側の前記処理領域内に配置された第1の電極と、
前記ペデスタル内に配置された第2の電極と、
前記ペデスタルの前記シャフトを通じて延び、かつ前記第2の電極に結合した導電性ロッドと、
筐体内に配置され、かつ前記導電性ロッドに結合されたRFフィルタであって、
前記導電性ロッドに結合され、かつ前記筐体に結合された第1のコンデンサと、
前記導電性ロッドに結合された第1のインダクタと
を備えた、RFフィルタと、
直列に結合された第2のインダクタと第2のコンデンサとを備えたフィードスルーボックスと、
前記第1のインダクタに結合され、かつ前記第2のインダクタに結合されたケーブルと、
前記フィードスルーボックス及び前記RFフィルタを介して前記第2の電極に結合され、かつ前記第2のインダクタと前記第2のコンデンサとの間に結合された、電源と
を備えている、装置。 - 前記第1のコンデンサが、前記第2の電極からRF電力用の接地経路を生成する、請求項11に記載の装置。
- 前記第1の電極に結合されたRF源
をさらに備えている、請求項11に記載の装置。 - 前記RF源から前記第1の電極へのRF電力が13.56MHzの周波数を有する、請求項13に記載の装置。
- 前記フィードスルーボックスが接地に結合されており、前記第2のコンデンサが前記フィードスルーボックスに結合されている、請求項11に記載の装置。
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