JP2024522933A - 厚さ補正のためのメサ高さ調整 - Google Patents

Abstract

例示的な基板支持アセンブリは、基板支持面を画定するチャック本体を含みうる。基板支持面は、基板支持面から上方に延びる複数の突出部を画定しうる。基板支持面は、環状溝及び／又はリッジを画定しうる。複数の突出部のサブセットは、環状溝及び／又はリッジ内に配置されうる。基板支持アセンブリは、チャック本体に接続された支持ステムを含みうる。【選択図】図２Ａ

Description

関連出願との相互参照
［０００１］本出願は、「厚さ補正のためのメサ高さ調整（ＭＥＳＡ ＨＥＩＧＨＴ ＭＯＤＵＬＡＴＩＯＮ ＦＯＲ ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＣＯＲＲＥＣＴＩＯＮ）」と題する２０２１年７月９日出願の米国特許出願第１７／３７１，５４９号の利益及び優先権を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

［０００２］本技術は、半導体製造のための部品及び装置に関する。より具体的には、本技術は、処理チャンバ加熱部品及びその他の半導体処理機器に関する。

［０００３］集積回路は、基板表面に複雑にパターニングされた材料層を製造するプロセスによって実現される。基板上にパターニングされた材料を製造するには、材料を形成し除去するための制御された方法が必要である。チャンバ部品は、膜堆積又は材料除去のための処理ガスを基板に供給することが多い。対称性と均一性を促進するために、多くのチャンバ部品が、均一性を高めうる方法で材料を供給するための規則的なパターンのフィーチャを含みうる。しかし、この場合、オンウエハ調整のためのレシピ調整能力が制限される可能性がある。

［０００４］したがって、高品質のデバイス及び構造を製造するために使用できる、改良されたシステム及び方法が必要とされている。現在の技術は、これらのニーズ及び他のニーズに対処している。

［０００５］例示的な基板支持アセンブリは、基板支持面を画定するチャック本体を含みうる。基板支持面は、基板支持面から上方に延びる複数の突出部を画定しうる。基板支持面は、環状溝を画定しうる。複数の突出部のサブセットが、環状溝内に配置されうる。基板支持アセンブリは、チャック本体に接続された支持ステムを含みうる。

［０００６］いくつかの実施形態では、サブセット内の各突出部は、環状溝内に配置されていない複数の突出部の各々よりも大きな高さを有しうる。複数の突出部の各々の上面は、実質的に同じ垂直位置にありうる。環状溝は、基板支持面の半径の外側５０％の範囲内に配置されうる。基板支持面は、追加の環状溝を画定しうる。環状溝と追加の環状溝は、互いに間隔を置いて配置されうる。環状溝と追加の環状溝は、互いに接触しうる。環状溝の深さは、環状溝の幅にわたって一定でありうる。環状溝の深さは、環状溝の幅にわたって変化しうる。

［０００７］本技術のいくつかの実施形態は、基板支持アセンブリを包含しうる。基板支持アセンブリは、基板支持面を画定するチャック本体を含みうる。基板支持面は、基板支持面から上方に延びる複数の突出部を画定しうる。基板支持面は、基板支持面の一次領域に対して窪んでいる１つ以上の領域を画定しうる。複数の突出部のサブセットは、１つ以上の領域内に配置されうる。基板支持アセンブリは、チャック本体に接続された支持ステムを含みうる。

［０００８］いくつかの実施形態では、サブセット内の各突出部は、少なくとも１．２ミルの高さを有しうる。１つ以上の領域内に配置されていない複数の突出部の各々は、約１．２ミル未満の高さを有しうる。１つ以上の領域は、第１の領域及び第２の領域を含みうる。第１の領域は、第２の領域とは異なる深さを有しうる。複数の突出部の各々の上面は、実質的に同じ垂直位置にありうる。基板支持面と、複数の突出部の各々の上面と、の間の距離は、基板支持面の幅にわたって変化しうる。複数の突出部の密度は、基板支持面の中心付近よりも基板支持面の外周エッジ付近の方が大きくなりうる。チャック本体は、静電チャック又は真空チャックを含みうる。１つ以上の領域の少なくとも１つは、環状溝を含みうる。１つ以上の領域の少なくとも１つは、基板支持面の外周上に部分的にのみ延びうる。

［０００９］本技術のいくつかの実施形態は、基板を処理する方法を包含しうる。本方法は、チャック力を用いて、基板をチャック本体の基板支持面にクランプすることを含みうる。基板支持面は、基板支持面から上方に延びる複数の突出部を画定しうる。基板支持面は、基板支持面の一次領域に対して窪んでいる１つ以上の領域を画定しうる。複数の突出部のサブセットは、１つ以上の領域内に配置されうる。本方法は、前駆体を処理チャンバに流入させることを含みうる。本方法は、処理チャンバの処理領域内に前駆体のプラズマを発生させることを含みうる。本方法は、基板上に材料を堆積させることを含みうる。

［００１０］いくつかの実施形態では、チャック力は、静電チャック力を含みうる。１つ以上の領域の少なくとも１つは、環状溝を含みうる。

［００１１］上記技術は、従来のシステム及び技法よりも多数の利点を提供しうる。例えば、本技術の実施形態は、基板の様々な半径方向位置での制御された堆積を許容しうる。これら実施形態及びその他の実施形態は、その多くの利点や特徴と共に、後述の記載及び添付の図面により詳細に説明されている。

［００１２］開示された技術の性質及び利点は、本明細書の残りの部分と図面を参照することによって更に理解を深めることができる。

［００１３］本技術のいくつかの実施形態による例示的プラズマシステムの概略断面図を示す。 ［００１４］本技術のいくつかの実施形態による例示的なプラズマシステムの概略断面図を示す。 ［００１５］図２Ａの基板支持体の概略断面図を示す。 ［００１６］本技術のいくつかの実施形態による例示的なプラズマシステムの概略断面図を示す。 ［００１７］本技術のいくつかの実施形態による半導体処理の例示的な方法の工程を示す。

［００１８］概略図としていくつかの図が含まれている。図面は例示を目的としており、縮尺どおりであると明記されていない限り、縮尺どおりであるとみなしてはならないと理解するべきである。更に、概略図として、図面は、理解を助けるために提供されており、現実的な描写に比べてすべての態様又は情報を含まない場合があり、例示を目的として強調された素材を含むことがある。

［００１９］添付の図面では、類似の構成要素及び／又は特徴は、同じ参照符号を有しうる。更に、同じ種類の様々な構成要素は、類似の構成要素間を区別する文字により、参照符号に従って区別されうる。本明細書において第１の参照符号のみが使用される場合、その記載は、文字に関わりなく、同じ第１の参照符号を有する類似の構成要素のうちのいずれにも適用可能である。

［００２０］プラズマ励起堆積プロセスは、基板上の膜形成を促進するために、１つ以上の構成前駆体を励起しうる（ｍａｙ ｅｎｅｒｇｉｚｅ）。導電体膜及び誘電体膜、並びに材料の移送及び除去を容易にするための膜を含む半導体構造を開発するために、任意の数の材料膜が製造されうる。例えば、ハードマスク膜は、基板のパターニングを容易にする一方で、他の方法で維持されるべき下地材料を保護するために形成されうる。多くの処理チャンバでは、多数の前駆体がガスパネル内で混合され、基板が配置されうるチャンバの処理領域に供給されうる。リッドスタックの構成要素が処理チャンバへの流入分布に影響を与えうる一方で、他の多くのプロセス変数も同様に、堆積の均一性に影響を与えうる。

［００２１］デバイスフィーチャのサイズが小さくなると、基板表面全体の公差が小さくなり、膜全体の材料特性の差がデバイスの実現と均一性に影響を与えうる。多くのチャンバは、特徴的なプロセスの性質（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｐｒｏｃｅｓｓ ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）を含み、それが基板全体に残留の不均一性を生じさせうる。温度差、流量パターンの均一性、及び処理の他の態様は、基板上の膜に影響を与え、生成又は除去される材料について、基板全体で膜の均一性に差が生じうる。例えば、乱流の堆積ガス流及び／又はガスボックスの遮蔽板と面板の開孔の位置ずれにより、堆積ガス流が不均一になりうる。更に、ウエハエッジ付近の不連続性（ウエハエッジとヒータポケットとの間の間隙など）により、ウエハを横切るガス流が不均一になり、膜の堆積が不均一になりうる。場合によっては、遮蔽板は、基板のエッジ領域への前駆体の流れを均一に分散させないことがある。更に、いくつかの実施形態では、基板が配置される基板支持体又はヒータは、基板を加熱するための１つ以上の加熱機構を含みうる。基板の領域間で熱の供給や損失が異なると、膜の堆積に影響が出る可能性がある。例えば、基板のより暖かい部分は、より冷たい部分より堆積が厚くなりうる又は膜特性が異なりうる。この温度不均一性は、例えば、ペデスタルのシャフト周囲の温度変動に起因し、特に基板のエッジ領域に影響を及ぼしうる。

［００２２］本技術は、環状溝のような１つ以上の窪んだ領域を含むヒータを組み込むことによって、これらの課題を克服する。溝は、基板の底面と基板支持面の上面との間に形成される間隙のサイズを増大させうる。これにより、ガスが蓄積するためのより広い空間が提供されうる。この間隙（及びそこに閉じ込められたガス）により、ヒータがプラズマによって発生した熱をより良好に吸収できるようになり、その結果、より大きな間隙に近接する基板の領域の温度が低下しうる。温度が低いと、基板のこれらの領域におけるプラズマの堆積速度が低下する可能性がある。多くの場合、このような基板支持面が、半径方向の不均一性の問題に対処するために使用されうる。

［００２３］残りの開示は、開示された技術を利用する特定の堆積プロセスをルーチン的に識別するが、システム及び方法は、他の堆積チャンバ及び洗浄チャンバ、並びに記載されたチャンバで行われうるプロセスに等しく適用可能であることが容易に理解されよう。従って、本技術は、これらの特定の堆積プロセスやチャンバだけでの使用に限定されると見なすべきではない。本開示では、本技術の実施形態による本システムの追加的な変形例及び調整例を説明する前に、本技術の実施形態によるリッドスタック構成要素を含みうる１つの可能なシステム及びチャンバについて説明する。

［００２４］図１は、本技術のいくつかの実施形態による例示的な処理チャンバ１００の断面図を示す。図は、本技術の１つ以上の態様を組み込んだシステム、及び／又は本技術の実施形態に従って１つ以上の動作を実行しうるシステムの概要を示しうる。チャンバ１００又は実行される方法の追加の詳細については、以下に更に記載されうる。チャンバ１００は、本技術のいくつかの実施形態に従って膜層を形成するために利用されうるが、本方法は、膜形成が起こりうる任意のチャンバ内で同様に実行されうることを理解されたい。処理チャンバ１００は、チャンバ本体１０２と、チャンバ本体１０２内に配置された基板支持体１０４と、チャンバ本体１０２と接続され、かつ処理空間１２０内で基板支持体１０４を囲むリッドアセンブリ１０６とを含みうる。基板１０３は、開口部（ｏｐｅｎｉｎｇ）１２６を通して処理空間１２０に供給されうる。この開口部は、従来は、スリットバルブ又はドアを用いて処理のために密閉される場合がある。基板１０３は、処理中に基板支持体の表面１０５に載置されうる。基板支持体１０４は、矢印１４５で示すように、軸１４７に沿って回転可能でありうる。軸１４７には、基板支持体１０４のシャフト１４４が位置しうる。代替的には、基板支持体１０４は、堆積プロセス中に必要に応じて回転するように持ち上げられうる。

［００２５］プラズマプロファイルモジュレータ１１１は、基板支持体１０４上に配置された基板１０３にわたるプラズマ分布を制御するために、処理チャンバ１００内に配置されうる。プラズマプロファイルモジュレータ１１１は、チャンバ本体１０２に隣接して配置されうる第１の電極１０８を含み、チャンバ本体１０２をリッドアセンブリ１０６の他の構成要素から分離しうる。第１の電極１０８は、リッドアセンブリ１０６の一部であってもよく、別個の側壁電極であってもよい。第１の電極１０８は、環状又はリング状の部材であってもよく、リング電極であってもよい。第１の電極１０８は、処理空間１２０を取り囲む処理チャンバ１００の外周の周りに連続したループであってもよく、又は所望により選択された位置で不連続であってもよい。また、第１の電極１０８は、穿孔リング若しくはメッシュ電極などの穿孔電極であってもよく、又は、例えば二次ガス分配器などのプレート電極であってもよい。

［００２６］セラミック又は金属酸化物、例えば酸化アルミニウム及び／又は窒化アルミニウムのような誘電体材料でありうる１つ以上のアイソレータ１１０ａ、１１０ｂは、第１の電極１０８に接触し、第１の電極１０８をガス分配器１１２及びチャンバ本体１０２から電気的及び熱的に分離しうる。ガス分配器１１２は、プロセス前駆体を処理空間１２０内に分配するための開孔１１８を画定しうる。ガス分配器１１２は、高周波（ＲＦ）発生器、ＲＦ電源、ＤＣ電源、パルスＤＣ電源、パルスＲＦ電源、又は処理チャンバと接続されうる任意の他の電源といった、第１の電力源１４２と接続されうる。いくつかの実施形態では、第１の電力源１４２は、ＲＦ電力源でありうる。

［００２７］ガス分配器１１２は、導電性ガス分配器であっても非導電性ガス分配器であってもよい。ガス分配器１１２はまた、導電性部品及び非導電性部品で形成されうる。例えば、ガス分配器１１２の本体が導電性である一方で、ガス分配器１１２の面板は非導電性であってもよい。ガス分配器１１２は、図１に示されるような第１の電力源１４２などによって電力供給されうる。あるいは、ガス分配器１１２は、いくつかの実施形態では、接地と接続されうる。

［００２８］第１の電極１０８は、処理チャンバ１００の接地経路を制御しうる第１の同調回路１２８と接続されうる。第１の同調回路１２８は、第１の電子センサ１３０と第１の電子コントローラ１３４を含みうる。第１の電子コントローラ１３４は、可変キャパシタ又は他の回路素子であっても、これを含んでもよい。第１の同調回路１２８は、１つ以上のインダクタ１３２であっても、これを含んでもよい。第１の同調回路１２８は、処理中に処理空間１２０内に存在するプラズマ条件下で可変又は制御可能なインピーダンスを許容する任意の回路でありうる。図示されるようないくつかの実施形態では、第１の同調回路１２８は、接地と第１の電子センサ１３０との間に並列に接続された第１の回路脚と第２の回路脚とを含みうる。第１の回路脚は、第１のインダクタ１３２Ａを含みうる。第２の回路脚は、第１の電子コントローラ１３４と直列に接続された第２のインダクタ１３２Ｂを含みうる。第２のインダクタ１３２Ｂは、第１の電子コントローラ１３４と、第１及び第２の回路脚の両方を第１の電子センサ１３０に接続するノードとの間に配置されうる。第１の電子センサ１３０は、電圧センサ又は電流センサであってもよく、第１の電子コントローラ１３４と接続されてもよい。これにより、処理空間１２０内のプラズマ条件をある程度閉ループ制御することができる。

［００２９］第２の電極１２２は、基板支持体１０４と接続されうる。第２の電極１２２は、基板支持体１０４内に埋め込まれてもよく、基板支持体１０４の表面と接続されてもよい。第２の電極１２２は、プレート、穿孔板、メッシュ、ワイヤスクリーン、又は導電性素子の他の分散配置物でありうる。第２の電極１２２は、同調電極であり、例えば基板支持体１０４のシャフト１４４内に配置された、５０オームなどの選択された抵抗を有するケーブルといった、導管１４６によって、第２の同調回路１３６と接続されうる。第２の同調回路１３６は、第２の電子センサ１３８と、第２の可変キャパシタでありうる第２の電子コントローラ１４０とを有しうる。第２の電子センサ１３８は、電圧センサ又は電流センサであり、処理空間１２０内のプラズマ条件に対して更なる制御を行うために、第２の電子コントローラ１４０に接続されうる。

［００３０］バイアス電極及び／又は静電チャック電極でありうる第３の電極１２４は、基板支持体１０４と接続されうる。第３の電極は、インピーダンス整合回路でありうるフィルタ１４８を通して、第２の電力源１５０と接続されうる。第２の電力源１５０は、ＤＣ電力、パルスＤＣ電力、ＲＦバイアス電力、パルスＲＦ源若しくはバイアス電力、又はこれら若しくは他の電源の組み合わせでありうる。いくつかの実施形態では、第２の電力源１５０は、ＲＦバイアス電力でありうる。

［００３１］図１のリッドアセンブリ１０６及び基板支持体１０４は、プラズマ処理又は熱処理のための任意の処理チャンバと共に使用されうる。動作中、処理チャンバ１００は、処理空間１２０内のプラズマ条件をリアルタイムで制御することができる。基板１０３は、基板支持体１０４上に配置されうる。任意の所望の流れ計画に従って、プロセスガスが、入口１１４を使用してリッドアセンブリ１０６を通って流されうる。ガスは、出口１５２を通じて処理チャンバ１００から排出されうる。電力は、処理空間１２０内にプラズマを確立するために、ガス分配器１１２と接続されうる。いくつかの実施形態では、基板は、第３の電極１２４を用いて電気バイアスを受けうる。

［００３２］処理空間１２０内のプラズマを励起すると、プラズマと第１の電極１０８との間に電位差が確立されうる。また、プラズマと第２の電極１２２との間に電位差が設けられてもよい。次に、２つの同調回路１２８、１３６によって表される接地経路の流動特性を調整するために、電子コントローラ１３４、１４０が使用されうる。堆積速度の独立した制御及び中心からエッジまでのプラズマ密度の均一性の制御を提供するために、設定点が第１の同調回路１２８及び第２の同調回路１３６に供給されうる。電子コントローラが両方とも可変キャパシタでありうる実施形態では、電子センサは、独立して、堆積速度を最大化し、厚さの不均一性を最小化するように、可変キャパシタを調整しうる。

［００３３］同調回路１２８、１３６の各々は、それぞれの電子コントローラ１３４、１４０を使用して調整されうる可変インピーダンスを有しうる。電子コントローラ１３４、１４０が可変キャパシタである場合、可変キャパシタの各々のキャパシタンス範囲、及び第１のインダクタ１３２Ａ及び第２のインダクタ１３２Ｂのインダクタンスは、インピーダンス範囲を提供するように選択されうる。この範囲はプラズマの周波数特性及びと電圧特性に依存する場合があり、各可変キャパシタの容量範囲に最小値が存在しうる。したがって、第１の電子コントローラ１３４の容量が最小又は最大であるとき、第１の同調回路１２８のインピーダンスは高くなり、その結果、基板支持体上の空中又は側方の被覆率が最小となるプラズマ形状が得られる可能性がある。第１の電子コントローラ１３４の容量が、第１の同調回路１２８のインピーダンスを最小化する値に近づくと、プラズマの空中被覆率が最大になり、基板支持体１０４の作業領域全体を効果的に覆うことができる。第１の電子コントローラ１３４の容量が最小インピーダンス設定から逸脱すると、プラズマ形状がチャンバ壁から収縮し、基板支持体の空中被覆率が低下する可能性がある。第２の電子コントローラ１４０は、第２の電子コントローラ１４０の容量が変更されうるので、基板支持体上のプラズマの空中被覆率を増減させる、同様の効果を有しうる。

［００３４］電子センサ１３０、１３８は、それぞれの回路１２８、１３６を閉ループで調整するために使用されうる。使用されるセンサの種類に応じて、電流又は電圧の設定点が各センサに設置される。センサは、設定点からの偏差を最小化するために各電子コントローラ１３４、１４０の調整を決定する制御ソフトウェアを備えうる。その結果、処理中にプラズマ形状が選択され、動的に制御されうる。前述の議論は、可変キャパシタでありうる電子コントローラ１３４、１４０に基づいているが、調整可能なインピーダンスを有する同調回路１２８、１３６を提供するために、調整可能な特性を有する任意の電子部品が使用されてもよいことを理解されたい。

［００３５］図２Ａ～２Ｃは、本技術のいくつかの実施形態による例示的な半導体処理チャンバ２００の概略部分断面図を示す。図２Ａ～２Ｃは、図１に関して上述した１つ以上の構成要素を含み、そのチャンバに関する更なる詳細を示しうる。チャンバ２００は、先に説明したように、誘電体材料のスタックの堆積を含む半導体処理工程を実行するために使用されうる。チャンバ２００は、半導体処理システムの処理領域の部分図を示し、チャンバ２００のいくつかの実施形態に組み込まれると理解される、先に説明した追加のリッドスタック構成要素などの構成要素のすべてを含まなくてもよい。

［００３６］前述のように、図２Ａ～２Ｃは、処理チャンバ２００の一部を図示しうる。チャンバ２００は、基板支持アセンブリ２１０と同様に、シャワーヘッド２０５を含みうる。チャンバ側壁２１５とともに、シャワーヘッド２０５及び基板支持体２１０は、プラズマが生成されうる基板処理領域２２０を画定しうる。基板支持アセンブリは、静電チャック本体２２５を含みうる。この静電チャック本体２２５は、本体内に埋め込まれた又は配置された１つ以上の構成要素を含みうる。上部パック内に組み込まれた構成要素は、いくつかの実施形態では処理材料にさらされず、チャック本体２２５内に完全に保持されうる。静電チャック本体２２５は、基板支持面２２９を有する基板プラットフォーム２２７を画定し、チャック本体２２５の特定の形状寸法に応じた厚さ及び長さ又は直径を特徴としうる。いくつかの実施形態では、基板支持面２２９は、基板プラットフォーム２２７の上面に対して凹設されうる（ｍａｙ ｂｅ ｒｅｃｅｓｓｅｄ）。いくつかの実施形態では、チャック本体は楕円形であり、チャック本体２２５を通る中心軸からの１つ以上の半径方向の寸法を特徴としうる。上部パックは、任意の形状寸法であり、半径方向の寸法について説明する場合、チャック本体２２５の中心位置から任意の長さを画定しうることを理解されたい。

［００３７］静電チャック本体２２５は、ステム２３０に接続されうる。このステム２３０は、チャック本体２２５を支持し、かつチャック本体２２５の内部構成部品と接続しうる電気ライン及び／又は流体ラインを送受信するための、後述するようなチャネルを含みうる。チャック本体２２５は、静電チャックとして動作するように、関連するチャネル又は構成要素を含みうるが、いくつかの実施形態では、アセンブリは、真空チャック、又は他の任意のタイプのチャッキングシステムとして動作しうる又はそのための構成要素を含みうる。ステム２３０は、基板支持面の反対側のチャック本体の第２の表面でチャック本体に接続されうる。静電チャック本体２２５は、基板支持面に近接してチャック本体内に埋め込まれた、ＤＣ電極でありうる電極２３５を含みうる。電極２３５は、電源２４０と電気的に接続されうる。電源２４０は、導電性チャック電極２３５にエネルギー又は電圧を供給するように構成されうる。これは、半導体処理チャンバ２００の処理領域２２０内に前駆体のプラズマを形成するために動作させてもよいが、他のプラズマ動作が同様に持続されてもよい。例えば、電極２３５はまた、シャワーヘッド２０５と電気的に接続されたＲＦ源２０７を含む容量性プラズマシステムの電気的接地として動作するチャッキングメッシュであってもよい。例えば、電極２３５は、ＲＦ源２０７からのＲＦ電力の接地経路として動作すると同時に、基板プラットフォーム２２７に基板を静電クランプするための基板への電気バイアスとしても動作しうる。電源２４０は、フィルタ、電源、及びチャッキング電圧を供給するように構成された多数の他の電気部品を含みうる。

［００３８］動作中に、基板は静電チャック本体の基板プラットフォーム２２７に少なくとも部分的に接触していることがある。これにより接点間隙が生じ、ペデスタルの表面と基板との間に基本的に容量性の効果が生じうる。接点間隙には電圧が印加され、チャッキングのための静電気力を発生させうる。電源２４０は、電極から基板支持面２２９に移動して、そこで蓄積する電荷を供給しうる。この電荷は、基板において反対の電荷とクーロン引力を有する電荷層を生成し、基板をチャック本体２２５の基板プラットフォーム２２７に対して静電的に保持しうる。この電荷移動は、ジョンセン・ラーベック型チャッキングの誘電体内の有限抵抗に基づき、チャック本体２２５の誘電体材料を通って流れる電流によって発生し、本技術のいくつかの実施形態で使用されうる。

［００３９］いくつかの実施形態では、静電チャック本体２２５及び／又はステム２３０は、絶縁性又は誘電性の材料でありうる。例えば、構成要素を形成するために、酸化物、窒化物、炭化物、その他の材料が使用されうる。例示的な材料は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、炭化タングステン、及びその他の任意の金属又は遷移金属の酸化物、窒化物、炭化物、ホウ化物、又はチタン酸塩を含むセラミック、ならびにこれらの材料とその他の絶縁性材料又は誘電性材料との組み合わせを含みうる。特定の温度範囲で動作するように構成された複合材を提供するために、異なる等級のセラミック材料が使用されうる。よって、いくつかの実施形態では、類似の材料の異なる等級のセラミックが上部パックとステムに使用されうる。いくつかの実施形態では、以下に更に説明するように、電気的特性を調整するために、ドーパントが組み込まれてもよい。例示的なドーパント材料は、イットリウム、マグネシウム、ケイ素、鉄、カルシウム、クロム、ナトリウム、ニッケル、銅、亜鉛、又はセラミック材料若しくは誘電体材料内に組み込まれることが知られている任意の数の他の元素を含みうる。

［００４０］静電チャック本体２２５はまた、チャック本体２２５内に包含された埋め込み型ヒータ２５０を含みうる。ヒータ２５０は、実施形態において、抵抗加熱器又は流体加熱器を含みうる。いくつかの実施形態において、電極２３５は、ヒータとして動作されうる。しかし、これらの動作を分離することによって、より個別的な制御が可能となり、プラズマ形成のための領域を制限しつつ、拡張されたヒータカバレッジがもたらされうる。ヒータ２５０は、チャック本体材料に接着又は接続されたポリマーヒータを含みうるが、導電性要素が静電チャック本体内に埋め込まれ、上部パックを加熱するためにＡＣ電流などの電流を受け取るように構成されてもよい。電流は、上述したＤＣ電力と同様のチャネルを通して、ステム２３０を通して供給されうる。ヒータ２５０は電源２８５と接続され、関連するチャック本体２２５及び／又は基板を加熱しやすくするために、抵抗加熱素子に電流を供給しうる。ヒータ２５０は、実施形態において複数のヒータを含みうる。各ヒータは、チャック本体のゾーンに関連付けられ、したがって例示的なチャック本体は、ヒータと同数又はそれ以上の数のゾーンを含みうる。チャッキングメッシュ電極２３５は、いくつかの実施形態では、ヒータ２５０と基板プラットフォーム２２７との間に位置付けられうる。以下に更に説明するように、いくつかの実施形態では、チャック本体２２５内の電極と基板プラットフォーム２２７との間に、距離が維持されうる。

［００４１］基板支持面２２９は、多数の突出部２３１を画定し、この突出部２３１は、基板支持面２２９から上方に延びうる。各突出部２３１は、基板の底面を支持するための概ね平坦な上面を有しうる。突出部２３１は、本技術の実施形態において、任意の数の形状寸法及び輪郭を特徴としうる。いくつかの実施形態では、突出部２３１は、円形の断面を有しうる。例えば、突出部２３１は、概ね円筒形及び／又は円錐形の錐体形状を有しうる。種々の実施形態では、突出部の他の形状が使用されてもよいことが理解されよう。突出部２３１の密度は、基板支持面２２９にわたって、一定であってもよく及び／又は変化してもよい。例えば、複数の突出部の密度は、基板支持面２２９の中心付近よりも基板支持面２２９の外周エッジ付近の方が大きくなりうる。

［００４２］各突出部２３１は、約０．５ｍｍと約３ｍｍとの間の直径又は幅を特徴としうる。例えば、各突出部２３１は、約０．５ｍｍ以上、約１ｍｍ以上、約１．５ｍｍ以上、約２ｍｍ以上、又はこれを上回る直径又は幅を有しうる。基板支持面２２９は、いくつかの実施形態では、約０．５ｍｍと３ｍｍとの間の様々な直径の突出部２３１の組み合わせを含みうる。

［００４３］各突出部２３１の上部の角は、丸みを帯びうることが多く、これにより、突出部２３１のエッジと基板との間の鋭い接触が減少又は制限されうる。突出部２３１に丸みを帯びた角を設けることで、基板がたわみ始めると、基板とのエッジ相互作用が低減され、基板の裏側の傷が低減又は制限されうる。丸みの量は、突出部２３１又は基板支持体の任意の数の特性に応じて変化しうるが、いくつかの実施形態では、角の半径は、突出部２３１の高さの約３０％以下であり、高さの約２５％以下、高さの約２０％以下、高さの約１８％以下、高さの約１５％以下、高さの約１４％以下、高さの約１３％以下、高さの約１２％以下、高さの約１１％以下、高さの約１０％以下、高さの約９％以下、又はこれを下回りうる。しかし、いくつかの実施形態では、角の半径は、突出部２３１の短縮されたエッジが確実に基板に接触するように、約５％以上であってもよい。

［００４４］例えば、高さ３０μｍの突出部２３１の場合、角の半径は約１０μｍ以下であり、約９μｍ以下、約８μｍ以下、約７μｍ以下、約６μｍ以下、約５μｍ以下、約４μｍ以下、約３μｍ以下、約２μｍ以下、又はこれを下回りうる。しかし、いくつかの実施形態では、角の半径は、エッジの接触を制限するために十分な丸みを確保するために約３μｍ以上であってもよい。本技術の実施形態に包含される突出部２３１は、前述したように、他の任意の高さ又は直径を特徴としうることを理解されたい。丸みを帯びたエッジ輪郭を特徴とする突出部２３１によって特徴付けられる基板支持アセンブリを提供することによって、本技術は、処理される基板上の裏側損傷を低減し、落下粒子及びリソグラフィの焦点ぼけを制限し、加えて、デバイスの歩留まりを向上させうる。

［００４５］図２Ｂに最もよく見られるように、基板支持面２２９は、基板支持面２２９の一次領域２６５に対して窪んでいる及び／又は上昇している１つ以上の領域を画定しうる。例えば、窪んだ領域２７０は、環状溝の形態であり、基板支持面２２９の一部内に画定されうる。窪んだ領域２７０の断面は、一定であってよく、及び／又は窪んだ領域２７０の長さに沿って変化してもよい。窪んだ領域２７０は、任意の断面形状を有しうる。例えば、いくつかの実施形態では、窪んだ領域２７０は、深さが窪んだ領域２７０の幅にわたって一定であるような長方形の断面形状を有しうる。他の実施形態では、窪んだ領域２７０の断面は、窪んだ領域２７０の深さが窪んだ領域２７０の幅にわたって変化するように、テーパー状であり及び／又は輪郭が決定されうる。突出部２３１ａのサブセットは、窪んだ領域２７０内に配置され、サブセット内の突出部２３１ａの上面は、サブセットに含まれない突出部２３１の上面と実質的に平面でありうる（例えば、約５μｍ以下の範囲内）。その結果、サブセット内の突出部２３１ａは、サブセット内の各突出部２３１ａの基部の位置が低いため、残りの突出部２３１よりも大きな高さを有しうる。

［００４６］１つ以上の窪んだ領域２７０を含みつつ、突出部２３１の上面を一定の垂直位置に維持することによって、基板の底面と基板支持面２２９の上面との間の間隙のサイズ（これは、各突出部２３１の高さによって表されうる）を基板にわたって変化させ、その結果、基板の表面全体で異なる堆積速度が得られうる。例えば、基板の底面と基板支持面２２９の上面との間のより大きな間隙により、堆積工程中に基板の下方に多量のガス（空気及び／又はアルゴンなどのパージガスなど）が閉じ込められうる。この大きな間隙（及びその中のガス）により、間隙に近接する基板支持面２２９がプラズマによって発生した熱が、より効果的に吸収及び放散されうる。その結果、大きな間隙に近接する基板の部分は、一次領域２６５（高い上面を有する）の上方に配置される基板の部分よりもわずかに低い温度になりうる。この低い温度は、窪んだ領域２７０の上方に位置する基板の位置において堆積速度を低下させうる。いくつかの実施形態では、窪んだ領域２７０の熱効果は、窪んだ領域２７０の真上にある基板の領域及び／又は窪んだ領域２７０に近接する領域の両方で表れうる。例えば、熱効果（例えば、温度の低下）は、窪んだ領域２７０のエッジから約３０ｍｍ以内、約２５ｍｍ以内、約２０ｍｍ以内、約１５ｍｍ以内、約１０ｍｍ以内、約５ｍｍ以内、又はこれを下回る基板の領域で表れうる。この熱シフトは、窪んだ領域２７０の内側及び／又は外側に生じ、熱効果は２つの方向で同一又は異なりうる。

［００４７］窪んだ領域２７０は、膜の厚さの高い既知の領域の下に位置しうる。多くの場合、膜の厚さの高い領域は、基板の外周エッジのすぐ内側にある外側領域でありうる。例えば、膜の厚さが高い領域は、いくつかの実施形態では、基板の外側７０％～９０％の範囲内にありうる（ただし、他の実施形態では、基板の中心付近及び／又は外周エッジ領域など、他の領域で高い膜の厚さが見られうる）。いくつかの実施形態では、窪んだ領域２７０は、基板支持面の半径の外側５０％の範囲内、基板支持面の半径の外側４０％の範囲内、基板支持面の半径の外側３０％の範囲内、基板支持面の半径の外側２０％の範囲内、基板支持面の半径の外側１０％の範囲内、又は更に半径方向外側に位置しうるが、基板支持面２２９の任意の領域（例えば、基板支持体の半径の内側約５０％の範囲内、基板支持体の半径の内側約４０％の範囲内、基板支持体の半径の内側約３０％の範囲内、基板支持体の半径の内側約２０％の範囲内、基板支持体の半径の内側約１０％の範囲内、又はこれを下回る領域）は、様々な実施形態では、窪んだ領域を含みうる。

［００４８］各窪んだ領域２７０の深さは、基板における所与の温度変化に対応し、それ自体が、窪んだ領域の位置での基板上の所与の膜の厚さ変化に対応しうる。一例として、所与の方向への０．８ミル（又はその他の距離）の深さの変化により、約２．１℃と２．３℃との間の温度範囲（又はその他の温度範囲）が得られうる。１℃の温度調整は、窪んだ領域２７０の上方に位置する基板の部分におけるおよそ５００Å（又は他の厚さ）の膜の厚さ補正に対応しうる。例えば、基板支持面の一次領域２５０内の突出部２３１が１．２ミルの高さを有し、窪んだ領域２７０内に配置されるサブセット内の突出部２３１ａが２．４ミルの高さ（１．２ミルの窪んだ領域の深さに対応する）を有する場合、窪んだ領域２７０の上方に位置する基板の部分は、約１５００Å～１８００Åの膜の厚さの減少をもたらしうる。窪んだ領域２７０の深さと温度／膜の厚さとの関係に基づいて、基板の膜の厚さプロファイルを変更するために、各窪んだ領域のサイズ、位置、及び／又は形状が選択されうる。例えば、１つ以上の窪んだ領域２７０は、高い膜の厚さの領域に対応する基板支持面２２９上に位置しうる（おそらく、上述の熱シフトを考慮して、窪んだ領域の半径方向の位置が３０ｍｍもシフトされうる）。各窪んだ領域２７０の深さは、約３ミル以下、約２ミル以下、約１．５ミル以下、約１ミル以下、約０．５ミル以下、又はこれを下回りうる。一次領域２６５の各突出部は、約０．２ミル～４ミル、約０．４ミル～３．５ミル、約０．６ミル～３．０ミル、約０．８ミル～２．５ミル、約１．０ミル～２．０ミル、約１．２ミル～１．８ミル、又は約１．４ミル～１．６ミルの高さを有しうる。窪んだ領域２７０内のサブセット内の各突出部２３１ａは、約０．３ミル～７ミル、約０．４ミル～６．５ミル、約０．５ミル～６．０ミル、約０．６ミル～５．５ミル、約０．７ミル～５．０ミル、約０．８ミル～４．５ミル、約０．９ミル～４．０ミル、約１．０ミル～３．５ミル、約１．２ミル～３．０ミル、約１．４ミル～２．５ミル、又は約１．６ミル～２．０ミルの高さを有しうる。いくつかの実施形態では、窪んだ領域２７０内に配置されるサブセット内の各突出部２３１ａは、少なくとも１．５ミルの高さを有しうる。１つ以上の領域内に配置されない各突出部は、約１．５ミル未満の高さを有しうる。

［００４９］窪んだ領域２７０の幅にわたる窪んだ領域２７０の高さ及び／又は深さは、基板の所与の領域内の膜の厚さの所望の変化に対応するように選択されうる。このように、各窪んだ領域２７０のサイズ及び形状は、既知の膜化学物質の膜の厚さプロファイルにおける膜の厚い領域を低減又は除去し、厚い領域の大きさを効果的に低減し、基板の表面全体にわたってより均一な膜の厚さを生成するように設計されうる。厚い領域が膜の厚さの勾配を有する場合、窪んだ領域２７０の深さは、勾配をより平坦な膜の厚さまで減少させるよう、勾配に概ね対応するように輪郭が決定されうる。溝又は他の窪んだ領域２７０の幅は、厚の膜さを表す基板上の半径範囲に対応しうる。

［００５０］１つの窪んだ領域が示されているが、任意の数の窪んだ領域が基板支持表面に含まれうることが理解されよう。例えば、図２Ｃは、追加の環状溝の形態の第２の窪んだ領域２７５を有する基板支持面２２９ｃを示し、２つの環状溝２７０、２７５は互いに間隔をあけて配置されている。他の実施形態では、２つの窪んだ領域２７０、２７５は、互いに接触しうる。複数の窪んだ領域を有するいくつかの実施形態では、窪んだ領域の各々は、同じ深さ、断面形状、及び／又は幅を有しうるが、他の実施形態では、窪んだ領域の１つ以上の深さ、断面形状、及び／又は幅は異なっていてもよい。例えば、ここに図示されているように、第１の窪んだ領域２７０は、第２の窪んだ領域２７５よりも浅く、幅が広くてもよい（ただし、これは様々な実施形態において逆であってもよい）。

［００５１］環状形状の窪んだ領域は、半径方向の不均一性の問題を修正するのに有用でありうるが、本発明は、環状形状に限定されるものではない。いくつかの実施形態では、窪んだ領域は、基板支持面の全周に及ばない円弧状及び／又はくさび状の領域を含みうる。このような窪んだ領域は、非対称な不均一性の問題を修正するために使用されうる。窪んだ領域は、任意のサイズ又は形状（円形、楕円形、長方形など）を有し、任意のサイズ及び／又は形状の不均一性の問題を修正するために、基板支持面の任意の領域に配置されうる。

［００５２］主に窪んだ領域の文脈で議論されるが、いくつかの実施形態は、突出部の上面よりも低いまま基板支持面の一次領域の上面よりも上に突出する１つ以上の上昇領域を含みうる。上昇領域は、基板の下面と基板支持面との間の間隙のサイズを減少させ（その結果、突出部が短くなり）、上昇領域の上方に位置する基板の領域の温度を上昇させうる。上昇領域は、基板支持体の上面のどこに位置付けられてもよい。いくつかの実施形態では、基板支持体は、上昇領域と窪んだ領域の両方を含みうる。膜の厚さの不均一性の問題に対処するために、様々な実施形態において、上昇領域及び／又は窪んだ領域の任意の組合せが利用されうることが理解されよう。

［００５３］図３は、本技術のいくつかの実施形態による半導体処理の例示的な方法３００の工程を示す。方法３００は、上述した処理システム１００及び／又はチャンバ２００を含む様々な処理チャンバで実行されてもよく、基板プラットフォーム２２７のような、本技術の実施形態による基板プラットフォームを含んでもよい。方法３００は、本技術による方法のいくつかの実施形態に特に関連する場合もあれば、関連しない場合もある、多数のオプションの工程を含みうる。

［００５４］方法３００は、ハードマスク膜を形成するための工程又は他の堆積工程を含みうる処理方法を含みうる。方法は、方法３００を開始する前のオプションの工程を含みうる。或いは、方法は、追加の工程を含みうる。例えば、方法３００は、図示されるのとは異なる順序で実行される工程を含みうる。いくつかの実施形態では、方法３００は、工程３０５において、チャック力を用いて基板プラットフォームの基板支持面に半導体基板をクランプすることを含みうる。チャック力は、真空チャック力及び／又は静電チャック力でありうる。例えば、半導体基板は、基板支持面から上方に延びる多数の突出部の上に位置しうる。基板は、突出部を介して基板プラットフォームと少なくとも部分的に接触しており、これにより接点間隙（ｃｏｎｔａｃｔ ｇａｐ）が生じうる。接点間隙には電圧が印加され、チャッキングのための静電気力を発生させうる。

［００５５］基板支持面は、基板支持面の一次領域よりも基板支持体の本体のより深くまで延びる１つ以上の窪んだ領域を含みうる。例えば、窪んだ領域は、１つ以上の環状溝の形態でありうる。窪んだ領域は、基板の底面と基板支持面との間の間隙のサイズを増大させる。このより大きな間隙内のガスは、基板支持面を基板から熱的に絶縁し、よって、基板支持体がプラズマ形成によって発生する熱をより良好に吸収及び放散しうる。これにより、間隙の上方に位置する基板の部分は、基板支持面の一次領域の上方に配置される基板の部分（より高い上面を有する）よりもわずかに低い温度になりうるようにする。この低い温度は、窪んだ領域に近接して配置される基板の位置での堆積速度を低下させうる。

［００５６］いくつかの実施形態では、方法３００は、工程３１０において、１つ以上の前駆体を処理チャンバに流入させることを含みうる。例えば、前駆体がチャンバ２００などのチャンバに流入され、前駆体をチャンバの処理領域内に供給する前に、前駆体をガスボックス、遮蔽板、又はシャワーヘッドのうちの１つ以上を通して流しうる。工程３１５では、プラズマを生成するためにシャワーヘッドにＲＦ電力を供給することなどにより、処理領域内で前駆体からプラズマが生成されうる。プラズマ中で形成された材料は、工程３２０で基板上に堆積されうる。いくつかの実施形態では、堆積された材料は、基板のエッジにおける厚さが基板の中心領域内の厚さとほぼ同じであることを特徴としうる。例えば、堆積された材料は、基板のエッジに近接する厚さが１５００Å未満のターゲット均一性を有することを特徴とする。

［００５７］上記の記載では、説明を目的として、本技術の様々な実施形態の理解を促すために、数々の詳細が提示されてきた。しかしながら、特定の実施形態は、これらの詳細のいくつかがなくても或いは追加の詳細があっても実施されうることが、当業者には明らかだろう。

［００５８］いくつかの実施形態を開示してきたが、当業者には、実施形態の精神から逸脱することなく、様々な修正例、代替構造物、及び均等物を使用できることが認識されよう。更に、本技術を不必要に不明瞭にすることを避けるために、多くの周知のプロセス及び要素については記載していない。従って、上記の説明は、本技術の範囲を限定するものと見なされるべきではない。

［００５９］値の範囲が提供されている場合、文脈上そうでないと明示されていない限り、当然ながら、その範囲の上限値と下限値との間の各介在値は、下限値の最も小さい単位まで具体的に開示されている。記載された範囲の任意の記載値又は記載されていない介在値の間の任意の小さい範囲、そしてその記載範囲のその他の任意の記載された値又は介在する値も含まれる。これら小さい範囲の上限及び下限は、その範囲に個々に含まれ、又はその範囲から除外される場合があり、小さい範囲に限界値のいずれかが含まれる、どちらも含まれない、又は両方が含まれる各範囲もまた、記載された範囲における明確に除外される任意の限界値を条件として、この技術範囲に包含される。記載された範囲に限界値の一方又は両方が含まれる場合、これらの含有限界値のいずれか又は両方を除外する範囲も含まれる。

［００６０］本明細書及び特許請求の範囲で使用される単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈が他のことを明らかに示していない限り、複数の参照対象を含む。したがって、例えば、「あるヒータ（ａ ｈｅａｔｅｒ）」への言及は、複数のこのようなヒータを含み、「その突出部（ｔｈｅ ｐｒｏｔｒｕｓｉｏｎ）」への言及は、当業者に知られている１つ以上の突出部及びその均等物などへの言及を含む。

［００６１］また、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ（ｓ））」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎ（ｓ））」、「含有している（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ（ｓ））」、及び「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、本明細書及び特許請求の範囲で使用された場合、記載された特徴、整数、構成要素、又はステップの存在を特定することを意図しているが、１つ以上のその他の特徴、整数、構成要素、工程、動作、又はグループの存在又は追加を除外するものではない。

Claims (20)

1. 基板支持面を画定するチャック本体であって、
   前記基板支持面が、前記基板支持面から上方に延びる複数の突出部を画定し、
   前記基板支持面が、環状溝を画定し、
   前記複数の突出部のサブセットが、前記環状溝内に配置される、チャック本体と、
   前記チャック本体に接続された支持ステムと
   を備える、基板支持アセンブリ。
2. 前記サブセット内の各突出部が、前記環状溝内に配置されていない前記複数の突出部の各々よりも大きな高さを有している、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
3. 前記複数の突出部の各々の上面が、実質的に同じ垂直位置にある、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
4. 前記環状溝が、前記基板支持面の半径の外側５０％の範囲内に配置される、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
5. 前記基板支持面が、追加の環状溝を画定する、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
6. 前記環状溝と前記追加の環状溝が互いに間隔を置いて配置される、請求項５に記載の基板支持アセンブリ。
7. 前記環状溝と前記追加の環状溝が互いに接触している、請求項６に記載の基板支持アセンブリ。
8. 前記環状溝の深さが、前記環状溝の幅にわたって一定である、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
9. 前記環状溝の深さが、前記環状溝の幅にわたって変化する、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
10. 基板支持面を画定するチャック本体であって、
    前記基板支持面が、前記基板支持面から上方に延びる複数の突出部を画定し、
    前記基板支持面が、前記基板支持面の一次領域に対して窪んでいる１つ以上の領域を画定し、
    前記複数の突出部のサブセットが、前記１つ以上の領域内に配置される、チャック本体と、
    前記チャック本体に接続された支持ステムと
    を備える、基板支持アセンブリ。
11. 前記サブセット内の各突出部が、少なくとも１．５ミルの高さを有し、前記１つ以上の領域内に配置されていない前記複数の突出部の各々が、約１．５ミル未満の高さを有している、請求項１０に記載の基板支持アセンブリ。
12. 前記１つ以上の領域が、第１の領域及び第２の領域を含み、
    前記第１の領域が、前記第２の領域と異なる深さを有している、請求項１０に記載の基板支持アセンブリ。
13. 前記複数の突出部の各々の上面が、実質的に同じ垂直位置にあり、
    前記基板支持面と、前記複数の突出部の各々の前記上面と、の間の距離が、前記基板支持面の幅にわたって変化する、請求項１０に記載の基板支持アセンブリ。
14. 前記複数の突出部の密度が、前記基板支持面の中心付近よりも前記基板支持面の外周エッジ付近の方が大きい、請求項１０に記載の基板支持アセンブリ。
15. 前記チャック本体が、静電チャック又は真空チャックを含む、請求項１０に記載の基板支持アセンブリ。
16. 前記１つ以上の領域の少なくとも１つが環状溝を含む、請求項１０に記載の基板支持アセンブリ。
17. 前記１つ以上の領域の少なくとも１つが、前記基板支持面の外周周囲に部分的にのみ延びる、請求項１０に記載の基板支持アセンブリ。
18. 基板を処理する方法であって、
    チャック力を用いて、基板をチャック本体の基板支持面にクランプすることであって、
    前記基板支持面が、前記基板支持面から上方に延びる複数の突出部を画定し、
    前記基板支持面が、前記基板支持面の一次領域に対して窪んでいる１つ以上の領域を画定し、
    前記複数の突出部のサブセットが、前記１つ以上の領域内に配置される、基板をチャック本体の基板支持面にクランプすることと、
    前駆体を処理チャンバに流入させることと、
    前記処理チャンバの処理領域内に前記前駆体のプラズマを生成することと、
    前記基板上に材料を堆積させることと
    を含む、方法。
19. 前記チャック力が静電チャック力を含む、請求項１８に記載の基板を処理する方法。
20. 前記１つ以上の領域の少なくとも１つが環状溝を含む、請求項１８に記載の基板を処理する方法。

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