JP5974054B2 - 温度制御式ホットエッジリング組立体 - Google Patents

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Description

プラズマ処理装置は、エッチング、物理蒸着(PVD)、化学蒸着(CVD)、イオン注入、およびレジスト剥離を含む手法により基板を処理するために使用される。プラズマ処理に使用されるプラズマ処理装置の一種は、上部および底部電極を有する反応チャンバを含む。電極間には電場を確立し、処理ガスを励起してプラズマ状態とし、反応チャンバ内の基板を処理する。
一実施形態によれば、プラズマ反応チャンバ内において支持された半導体基板を囲むように構成された温度制御式ホットエッジリング組立体は、基板支持面を囲む環状支持面を有する基板支持部を含む。高周波(RF)結合リングは、環状支持面の上に位置する。下部ガスケットは、環状支持面とRF結合リングとの間に位置する。下部ガスケットは、熱伝導性および電気伝導性を有する。ホットエッジリングは、RF結合リングの上に位置する。基板支持部は、基板の外縁部がホットエッジリングの上に張り出す状態で基板を支持するように構成される。上部熱伝導媒体は、ホットエッジリングとRF結合リングとの間に位置する。
他の実施形態によれば、プラズマ反応チャンバ内の半導体基板を囲むように構成された温度制御式ホットエッジリング組立体は、基板支持面を囲む環状支持面を有する基板支持部を含む。高周波(RF)結合リングは、環状支持面に機械的にクランプされ、熱絶縁媒体は、環状支持面とRF結合リングとの間に位置する。ホットエッジリングは、RF結合リングに機械的にクランプされ、熱伝導媒体は、ホットエッジリングとRF結合リングとの間に位置する。
他の実施形態によれば、プラズマ反応チャンバ内において支持された半導体基板を囲むように構成された温度制御式ホットエッジリング組立体は、基板支持面を囲む環状支持面を有する基板支持部を含む。高周波(RF)結合リングは、環状支持面に機械的にクランプされ、下部熱伝導媒体は、環状支持面とRF結合リングとの間に位置する。ホットエッジリングは、RF結合リングに機械的にクランプされ、上部熱伝導媒体は、ホットエッジリングとRF結合リングとの間に位置する。基板支持部は、基板の外縁部がホットエッジリングの上に張り出す状態で基板を支持するように構成される。
ホットエッジリング組立体を含む、プラズマ処理装置用のシャワーヘッド電極組立体および基板支持部の実施形態の一部を示す図である。 ホットエッジリング組立体を含む、プラズマ処理装置用のシャワーヘッド電極組立体および基板支持部の実施形態の一部を示す図である。
下部および上部熱伝導媒体を含む、ホットエッジリングと、RF結合リングと、環状支持部を有する基板支持部とを備えたホットエッジリング組立体の実施形態を示す図である。 下部および上部熱伝導媒体を含む、ホットエッジリングと、RF結合リングと、環状支持部を有する基板支持部とを備えたホットエッジリング組立体の実施形態を示す図である。
熱伝導媒体として加圧熱伝達ガスを含む、ホットエッジリングと、RF結合リングと、基板支持部とを備えたホットエッジリング組立体の別の実施形態を示す図である。 熱伝導媒体として加圧熱伝達ガスを含む、ホットエッジリングと、RF結合リングと、基板支持部とを備えたホットエッジリング組立体の別の実施形態を示す図である。 熱伝導媒体として加圧熱伝達ガスを含む、ホットエッジリングと、RF結合リングと、基板支持部とを備えたホットエッジリング組立体の別の実施形態を示す図である。
熱伝導媒体として加圧熱伝達ガスを含む、ホットエッジリングと、加熱要素を有するRF結合リングと、基板支持部とを備えたホットエッジリング組立体の別の実施形態を示す図である。 熱伝導媒体として加圧熱伝達ガスを含む、ホットエッジリングと、加熱要素を有するRF結合リングと、基板支持部とを備えたホットエッジリング組立体の別の実施形態を示す図である。 熱伝導媒体として加圧熱伝達ガスを含む、ホットエッジリングと、加熱要素を有するRF結合リングと、基板支持部とを備えたホットエッジリング組立体の別の実施形態を示す図である。
様々な下部および上部熱伝導媒体を使用した複数のプラズマ処理サイクル中のホットエッジリングの温度プロフィールを示すグラフである。
ヘリウム熱伝達ガスの変化する静圧の関数として、ホットエッジリングの温度プロフィールを示すグラフである。 ヘリウム熱伝達ガスの変化する静圧の関数として、ホットエッジリングの温度プロフィールを示すグラフである。
環状流路におけるヘリウム熱伝達ガスの変化する静圧の関数として、ホットエッジリングの温度プロフィールを示すグラフである。 環状流路におけるヘリウム熱伝達ガスの変化する静圧の関数として、ホットエッジリングの温度プロフィールを示すグラフである。
ホットエッジリングの温度プロフィールに対するOリングの影響を示すグラフである。
様々な下部および上部熱伝導媒体を備えたホットエッジリング組立体を使用したフォトレジストのエッチング速度均一性を示すグラフである。 様々な下部および上部熱伝導媒体を備えたホットエッジリング組立体を使用したフォトレジストのエッチング速度均一性を示すグラフである。 様々な下部および上部熱伝導媒体を備えたホットエッジリング組立体を使用したフォトレジストのエッチング速度均一性を示すグラフである。
集積回路デバイスの製造には、フォトレジストマスク内の開口部により画成された選択層をエッチング可能なプラズマエッチングチャンバの使用が含まれる。処理チャンバは、処理チャンバの1個以上の電極に高周波(RF)電力が印加される間に、処理ガス(即ち、エッチング化学物質)を受領するように構成される。処理チャンバ内部の圧力も、特定の処理のために制御される。所望のRF電力を電極(群)に印加すると、チャンバ内の処理ガスは、活性化され、プラズマが形成されるようになる。プラズマを、このようにして生成して、ウェーハ等の半導体基板の選択層において所望のエッチングを実行する。しかしながら、ウェーハのプラズマ処理に関連する課題の1つには、プラズマの不均一性によるプロセスドリフトが含まれる(即ち、一定の時間量に渡るプロセス性能の変化)。
ウェーハ等の半導体基板上のエッチング速度均一性を制御するため、特に、ウェーハ中心部におけるエッチング速度を、ウェーハ縁部における速度に一致させるために、ウェーハ境界条件を設計して、ウェーハ縁部の化学物質への露出、プロセス圧力、およびRF電界強度について、ウェーハ全体での連続性を確保することが好ましい。公知であるように、静電クランプ電極の下にある電力供給電極により、プラズマ処理中のウェーハに対して、RFバイアスを印加することができる。しかしながら、電力供給電極から、静電クランプ電極およびウェーハを介してプラズマに至るRFインピーダンス経路は、電力供給電極の外側部分からプラズマに至るRFインピーダンス経路とは異なる場合があるため、ウェーハの縁部に生じる不均一なプラズマ密度が、ウェーハの不均一な処理につながる恐れがある。
こうした不均一性を軽減するために、ウェーハの周囲に取り付けるホットエッジリングおよびRF結合リングが実装されてきた。プラズマ処理中のウェーハの中心部および縁部に同様のRFインピーダンス経路を提供することにより、プラズマ均一性を改善することができる。RFインピーダンス経路は、RF結合リングの材料の選択により操作することができる。上に位置するホットエッジリングは、RF結合リングをプラズマの浸食から保護する消耗部品である。
エッジリングの材料は、より均一なRFインピーダンス経路をウェーハの中心部および縁部に提供して、より高いプラズマ密度均一性をウェーハ全体に提供するように選択することができる。しかしながら、RFプラズマ等の熱源に晒されると、エッジリングは、十分に冷却できず、温度の着実な上昇につながる。この温度上昇は、複数のウェーハを短期間に連続して処理する時に、ウェーハ縁部でのエッチング速度におけるプロセスドリフト(即ち、プロセス不均一性)につながる恐れがある。このように、プラズマ処理中にホットエッジリングおよびRF結合リングの温度を制御できないことは、問題となり、ウェーハ最外縁部(例えば、直径300mmのシリコンウェーハの外側5ないし7mm)におけるエッチング速度の増加、ポリマ堆積、または「第1のウェーハ効果」を発生させる場合がある。
第1のウェーハ効果は、最初に処理されたウェーハの加熱により間接的に引き起こされる後続のウェーハの二次加熱を意味する。具体的には、第1のウェーハの処理の完了後、加熱された処理済みウェーハと、処理チャンバの側壁とは、上部電極に向けて熱を放射する。上部電極は、その後、チャンバにおいて処理される後続のウェーハに対して、間接的に二次加熱の作用をもたらす。結果として、システムにより処理された第1のウェーハは、システムにより処理された後続のウェーハに比べて、所望のものより大きな限界寸法(CD)の変化を示す恐れがあり、これは、ウェーハ温度の変化が高アスペクト比のコンタクトビアのエッチング中にCDに影響する場合があるためである。後続の処理済みウェーハは、チャンバ内の温度の安定化のため、第1の処理済みウェーハと比較して、CDの変化が異なるおよび/または小さい場合がある。したがって、複数のウェーハの処理に渡るエッジリング温度の着実な上昇によりプロセスドリフトが発生する恐れがあるため、次のウェーハが処理される前のエッジリングの冷却、或いは、エッジリングの温度制御を改善することが可能であり且つこれによりエッチング速度のドリフトを低減するホットエッジリング組立体は、望ましいものとなる。
図1Aは、半導体基板、例えば、シリコンウェーハが処理されるプラズマ処理装置用のシャワーヘッド電極組立体10の実施形態例を示す。シャワーヘッド電極組立体10は、上部電極12、上部電極12に固定されたバッキング部材14と、熱制御板16とを含んだシャワーヘッド電極を含む。底部電極と静電クランプ電極(例えば、静電チャック)とを含む基板支持部18(図1に一部のみ図示)は、プラズマ処理装置の真空処理チャンバ内において、上部電極12の下方に位置決めされる。プラズマ処理を施される基板20は、基板支持部18の基板支持面22上において静電的にクランプされる。
例示した実施形態において、シャワーヘッド電極の上部電極12は、内側電極部材24と、任意の外側電極部材26とを含む。内側電極部材24は、円筒プレート(例えば、シリコン製のプレート)であることが好ましい。内側電極部材24は、処理対象のウェーハ以上または以下の直径を有し、例えば、プレートがシリコン製である場合、12インチ(300mm以下、またはそれ以上にすることができる。好適な実施形態において、シャワーヘッド電極組立体10は、直径300mm以上の半導体ウェーハ等、大型の基板を処理する上で十分な大きさを有する。300mmウェーハ用として、上部電極12は、少なくとも300mmの直径を有する。しかしながら、シャワーヘッド電極組立体は、他のウェーハサイズ、或いは円形以外の形状を有する基板を処理するようにサイズを定めることも可能である。
例示した実施形態において、内側電極部材24は、基板20よりも幅が広い。300mmウェーハを処理するために、外側電極部材26を設けて、上部電極12の直径を約15インチから約17インチに拡張する。外側電極部材26は、連続した部材(例えば、連続したポリシリコンリング)またはセグメント化した部材(例えば、シリコン製のセグメント等、リング形状に配置された2ないし6個の別々のセグメントを含む)にすることができる。複合セグメントの外側電極部材26を含む上部電極12の実施形態において、セグメントは、下の接合材料をプラズマへの露出から保護するために互いに重複する縁部を有することが好ましい。
内側電極部材24は、上部電極12と基板支持部18との間の空間へプロセスガスを噴射するために、バッキング部材14内に形成された複数のガス通路30を介して延びると共にこれらに対応する、複数のガス通路28を含むことが好ましい。バッキング部材14は、内側電極部材24およびバッキング部材14のそれぞれのガス通路28および30へ処理ガスを分配する複数のプレナム32を含む。
シリコンは、内側電極部材24および外側電極部材26のプラズマ露出面に好適な材料となる。高純度単結晶シリコンは、プラズマ処理中に基板の汚染を最小化すると共に、プラズマ処理中に円滑に摩耗することにより、微粒子を最小限に抑える。上部電極12のプラズマ露出面に使用可能な他の材料には、例えば、SiCまたはAlNが含まれる。
例示した実施形態において、バッキング部材14は、バッキングプレート34と、バッキングプレート34の周囲を囲んで延びるバッキングリング36とを含む。本実施形態において、内側電極部材24は、バッキングプレート34と同一範囲に広がり、外側電極部材26は、周囲のバッキングリング36と同一範囲に広がる。しかしながら、バッキングプレート34は、単一のバッキングプレートを使用して、内側電極部材24と外側電極部材26とに対応できるように、内側電極部材24を超えて延長可能である。内側電極部材24および外側電極部材26は、接合部材および/または機械的な留め具によりバッキング部材14に取り付けられることが好ましい。
バッキングプレート34およびバッキングリング36は、プラズマ処理チャンバでの半導体基板の処理に使用される処理ガスと化学的に適合し、電気および熱伝導性を有する材料により作成することが好ましい。バッキング部材14を作成するために使用可能な適切な材料の例には、アルミニウム、アルミニウム合金、グラファイト、およびSiCが含まれる。
上部電極12は、熱応力に適応すると共に、上部電極12とバッキングプレート34およびバッキングリング36との間において熱および電気エネルギを伝達する適切な熱および電気伝導性のエラストマ接合材料により、バッキングプレート34およびバッキングリング36に取り付け可能である。電極組立体の表面を互いに接合するためのエラストマの使用は、例えば、出典を明記することによりその開示内容全体を本願明細書の一部とした、本願出願人所有の米国特許第6,073,577号において説明されている。
300mmウェーハのような大型基板を処理するための容量結合RFプラズマチャンバでは、接地電極に加えて、二次接地を更に使用し得る。例えば、基板支持部18は、1つ以上の周波数でRFエネルギが供給される底部電極を含むことが可能であり、処理ガスは、接地された上部電極であるシャワーヘッド電極12を介して、チャンバの内部へ供給することができる。基板支持部18内の底部電極の外側に配置された二次接地は、処理対象の基板20を含むがホットエッジリング38により分離された平面に全体として延びる、電気的に接地された部分を含むことができる。ホットエッジリング38は、プラズマ生成中に加熱された状態となる導電性材料または半導体材料製にすることができる。
図1Bは、ホットエッジリング38を囲む図1Aの領域Aの拡大図である。基板20上のエッチング速度均一性を制御し、基板中心部におけるエッチング速度を基板縁部における速度に一致させるために、基板境界条件を設計して、基板縁部の化学物質への露出、プロセス圧力、およびRF電界強度について、基板全体での連続性を確保することが好ましい。基板の汚染を最小化するために、ホットエッジリング38は、基板自体に適合する材料から作成される。一例において、ホットエッジリングの材料は、シリコン、グラファイト、炭化ケイ素等を含むことができる。別の例において、ホットエッジリングの材料は、石英を含むことができる。
ホットエッジリング38は、基板支持部18の外周において基板支持面22を囲む環状支持面42上に設置されたRF結合リング40の上に位置する。基板支持部18は、基板の外縁部がホットエッジリング38の上に張り出す状態で基板20を支持するように構成される。基板支持部18は、基板支持部の内部(図1Aに図示せず)に配置した冷却通路内を循環する冷却液により、能動的に冷却することができる。RF結合リング40の材料は、基板20の縁部においてRF電界強度を漸減させて、エッチング速度均一性を高めるために選択される。例えば、RF結合リング40は、セラミック(例えば、石英、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム)または伝導性材料(例えば、アルミニウム、シリコン、炭化ケイ素)により作成することができる。ホットエッジリング38は、誘電材料により構成されるホットエッジリングカバー44により囲まれる。ホットエッジリングカバー44は、基板20上方の領域にプラズマを閉じ込める、石英により構成可能なフォーカスリング46の上に位置する。
ホットエッジリングカバー44は、基板20上方の領域にプラズマを閉じ込めるフォーカスリング46の上に位置し、ホットエッジリングカバー44は、石英により構成可能である。更に、ホットエッジリングカバー44は、接地リングカバー48により囲まれる。ホットエッジリングカバー44は、接地延長部をプラズマによる侵襲から保護する。例えば、ホットエッジリングカバー44および接地リングカバー48は、石英またはイットリアにより構成可能である。接地延長部49は、アルミニウムにより構成可能である。
基板20のプラズマ処理中、ホットエッジリング38と、RF結合リング40と、基板支持部18とは、真空環境(即ち、50mTorr未満)に晒される。結果として、ホットエッジリング38とRF結合リング40との間の界面Bと、RF結合リング40と基板支持部18との間の界面Cにおいて、真空が形成される。RF電力に晒される間にホットエッジリング38の温度が上昇する際、ホットエッジリング38からRF結合リング40および基板支持部18への熱伝導による熱の移動は、適切な界面における真空の存在により、最小限となる。したがって、基板20のプラズマ処理中にホットエッジリング38の温度を制御する能力に対する必要性が存在する。
図2Aは、温度制御式ホットエッジリング組立体200の一実施形態を示す。基板支持部218は、基板支持部218の外周において基板支持面222を囲む環状支持面242を含む。RF結合リング240は、環状支持面242とRF結合リング240との間に下部熱伝導媒体250が存在する状態で、環状支持面242の上に位置する。ホットエッジリング238は、ホットエッジリング238とRF結合リング240との間に上部熱伝導媒体260が存在する状態で、RF結合リング240の上に位置する。基板支持部218は、基板220の外縁部がホットエッジリング238の上に張り出す状態で基板220を支持するように構成される。
一実施形態において、下部熱伝導媒体250は、下部ガスケット252を備え、上部熱伝導媒体260は、上部ガスケット262を備える。下部ガスケット252および上部ガスケット262は、熱および電気伝導性ガスケットである。好適な実施形態において、下部ガスケット252および上部ガスケット262は、金属またはポリマ材料の積層材、シリコンに基づくシート(例えば、日本、東京のGELTECHから入手可能なλGEL(R)COH−4000)、アルミニウム(またはアルミニウム合金)および充填シリコーンゴム(例えば、ミネソタ州チャンハッセンのBergquist Company製のQ−PAD(R)II)の積層材、またはポリイミド材料および充填シリコンゴム(例えば、ミネソタ州チャンハッセンのBergquist Company製のSIL−PAD(R)K−10)の積層材、或いは、ポリイミド材料(例えば、DU PONT(R)製のKAPTON(R)ポリイミドフィルム)から成る。
下部ガスケット252および上部ガスケット262用の他の材料の例として、窒化ホウ素を充填したシリコーン等のサーマルフィラー材料(例えば、CHOMERICS製のCHO−THERM(R)1671)、グラファイト材料(例えば、GRAFTECH製のeGRAF(R)705)、インジウム箔、相変化材料(PCM)(例えば、THERMAGON製のT−pcm HP105)を含むことができる。
図2Bは、ホットエッジリング238がRF結合リング240に機械的にクランプされ、RF結合リング240が環状支持面242に機械的にクランプされた、温度制御式ホットエッジリング組立体200の実施形態を示す。RF結合リング240は、下部ボルト(例えば、周方向に間隔を空けた2ないし12本のボルト)により、環状支持面242にボルト留めすることができる。ホットエッジリング238は、半径方向に延びるフランジ272Aを含むクランプリング272により、RF結合リング240に対して機械的にクランプされる。ホットエッジリング238は、周辺陥凹部238Aを含む。半径方向に延びるフランジ272Aは、周辺陥凹部に接合し、ホットエッジリング238をRF結合リング240に固定するように構成される。クランプリング272は、上部ボルト274(例えば、周方向に間隔を空けた2ないし12本のボルト)により、RF結合リングにボルト留めされる。クランプ中のクランプリング272およびホットエッジリング238への損傷を防止すするために、平坦ポリイミドリング276(例えば、KAPTON(R)ポリイミドフィルム)をクランプリング272とホットエッジリング238との間に設置することができる。ホットエッジリング238は、約1ft・lbないし約10ft・lbのトルクによりRF結合リング240に対してクランプすることができる。同様に、RF結合リング240は、約1ft・lbないし約10ft・lbのトルクにより環状支持面242に対してクランプすることができる。
図3Aは、加圧熱伝達ガスが上部熱伝導媒体360として使用される、温度制御式ホットエッジリング組立体300の追加実施形態を示す。基板支持部318は、基板支持部318の外周において基板支持面322を囲む環状支持面342を含む。RF結合リング340は、環状支持面342とRF結合リング340との間に下部熱伝導媒体350として下部ガスケット352が存在する状態で、環状支持面342の上に位置する。ホットエッジリング338は、ホットエッジリング338とRF結合リング340との間に上部熱伝導媒体360が存在する状態で、RF結合リング340の上に位置する。
上部熱伝導媒体360は、同心状に配置された上部内側Oリング363Aおよび上部外側Oリング363Bを含む。ホットエッジリング338、RF結合リング340、上部内側Oリング363A、および上部外側Oリング363Bは、上部容積366を画成する。上部容積366は、ヘリウム、ネオン、アルゴン、または窒素を含む一定量の加圧熱伝達ガスを収容するように構成される。一実施形態において、上部容積366内のヘリウムの静圧は、約30Torrまでにすることができる。好適な実施形態において、Oリングは、耐熱性フルオロエラストマ(例えば、DUPONT(R)製のVITON(R)フルオロエラストマ)により構成される。
図3Bに示したように、上部内側Oリング363Aおよび上部外側Oリング363Bは、RF結合リング340およびホットエッジリング338に形成された溝365内に配置することができる。別の実施形態では、図3Cに示したように、上部内側Oリング363Aと、上部外側Oリング363Bと、溝365と、環状流路364とは、上部内側Oリング363Aおよび上部外側Oリング363Bが環状流路364を囲むように同心状に配置される。環状流路364は、ホットエッジリング338の熱伝達ガス露出面338AとRF結合リング340の熱伝達ガス露出面340Aとの間の表面接触を最小化して、上部容積366内の熱伝達ガスの圧力(例えば、30Torr以下)を調整することによる熱伝導性制御をより正確なものとする。一実施形態において、環状流路364の高さは、約1ミルないし約5ミルにすることができる。
図3Aの実施形態では、下部熱伝導媒体350を下部ガスケット352として示しており、上部熱伝導媒体360を、ホットエッジリング338と、RF結合リング340と、上部内側Oリング363Aと、上部外側Oリング363Bとにより画成された上部容積366として示しているが、下部熱伝導媒体350も加圧熱伝達ガスの下部容積(即ち、下部内側Oリングと、下部外側Oリングと、環状支持面342と、RF結合リング340とにより画成されるもの)にすることが可能であると理解される。同様に、上部熱伝導媒体360は、上部ガスケットにすることができる。
図3Aは、更に、コントローラ380と、温度センサ382と、熱伝達ガス源384と、真空ポンプ386とを示している。温度センサ382は、プラズマ処理中にホットエッジリング338の温度を測定し、コントローラ380に入力信号を供給するように構成される。熱伝達ガス源384および真空ポンプ386は、上部容積366と流体連通する。ガス源384は、コントローラ380に応答して、上部容積366内の静圧を増加させる動作が可能である。同様に真空ポンプは、コントローラ380に応答して、容積366の排出を行う動作が可能である。
温度制御式ホットエッジリング組立体300を備えたプラズマ処理チャンバ内での基板320のプラズマ処理中、基板320は、基板支持面322上で支持される。処理ガスを処理チャンバ内へ導入し、処理ガスを励起してプラズマ状態とする。ホットエッジリング338の温度を測定する。ホットエッジリング338の温度が目標温度を下回っている場合は、上部容積366内の熱伝達ガスの圧力を減少させる。この上部容積366内の熱伝達ガス圧の減少は、ホットエッジリング338からRF結合リング340への熱の移動を制限し(即ち、サーマルチョーク)、これにより、ホットエッジリング338の温度は、RFプラズマへの露出により上昇可能となる。ホットエッジリング338の温度が目標温度を上回っている場合は、上部容積366内の熱伝達ガスの圧力を増加させる。この上部容積366内の熱伝達ガス圧の増加は、ホットエッジリング338からRF結合リング340、更に温度制御された基板支持部318への熱の移動を促進する。基板320のプラズマ処理中、ホットエッジリング338の温度は、連続的に監視可能であり、上部容積366内の熱伝達ガスの圧力は、これに応じて調整して、ホットエッジリング338を所望の目標温度に維持することが可能である。基板320のプラズマ処理は、半導体材料、金属、または誘電材料のプラズマエッチング、或いは導電または誘電材料の堆積を含むことができる。
図4Aは、RF結合リング440に埋め込まれた加熱要素490を含む能動的温度制御式ホットエッジリング組立体400の追加実施形態を示す。基板支持部418は、基板支持部418の外周において基板支持面422を囲む環状支持面442を含む。RF結合リング440は、環状支持面442とRF結合リング440との間に下部熱伝導媒体450が存在する状態で、環状支持面442の上に位置する。ホットエッジリング438は、ホットエッジリング438とRF結合リング440との間に上部熱伝導媒体460として上部ガスケット462が存在する状態で、RF結合リング440の上に位置する。
下部熱伝導媒体450は、同心状に配置された下部内側Oリング463Cおよび下部外側Oリング463Dを含む。環状支持面442、RF結合リング340、下部内側Oリング463C、および下部外側Oリング463Dは、下部容積468を画成する。下部容積468は、ヘリウム、ネオン、アルゴン、または窒素を含む一定量の加圧熱伝達ガスを収容するように構成される。
図4Bに示したように、下部内側Oリング463Cおよび下部外側Oリング463Dは、RF結合リング440に形成された溝465内に配置することができる。別の実施形態では、図4Cに示したように、下部内側Oリング463Cと、下部外側Oリング463Dと、溝465と、環状流路464とは、下部内側Oリング463Cおよび下部外側Oリング463Dが環状流路464を囲むように同心状に配置される。環状流路464は、環状支持面442の熱伝達ガス露出面442AとRF結合リング440の熱伝達ガス露出面440Aとの間の表面接触を最小化して、上部容積468内の熱伝達ガスの圧力(例えば、30Torr以下)を調整することによる熱伝導性制御をより正確なものとする。一実施形態において、環状流路464の高さは、約1ミルないし約5ミルにすることができる。
図4Aは、更に、コントローラ480と、温度センサ482と、熱伝達ガス源484と、真空ポンプ486と、電源488とを示している。温度センサ482は、プラズマ処理中にホットエッジリング438の温度を測定し、コントローラ480に入力信号を供給するように構成される。熱伝達ガス源484および真空ポンプ486は、下部容積468と流体連通する。ガス源484は、コントローラ480に応答して、下部容積468内の静圧を増加させる動作が可能である。同様に真空ポンプ486は、コントローラ480に応答して、容積468の排出を行う動作が可能である。電源488は、加熱要素490に接続され、コントローラ480に応答して加熱要素490に電力を供給する。
能動的温度制御式ホットエッジリング組立体400を備えたプラズマ処理チャンバ内での基板420のプラズマ処理中、基板420は、基板支持面422上で支持される。処理ガスを処理チャンバ内へ導入し、処理ガスを励起してプラズマ状態とする。ホットエッジリング438の温度を測定する。
ホットエッジリング438の温度が目標温度を下回っている場合は、電源488から加熱要素490へ電力を供給することにより、RF結合リング440を加熱する。一実施形態において、目標温度は、約40℃ないし約200℃である。RF結合リング440とホットエッジリング438との間の上部ガスケット462は、RF結合リング440からホットエッジリング438への熱の移動を促進する。電源488から加熱要素490へ電力を供給する一方で、下部容積468内の熱伝達ガスの圧力を減少させる。この下部容積468内の熱伝達ガス圧の減少は、加熱要素490から温度制御された基板支持部418への熱の移動を制限する(即ち、サーマルチョーク)。
ホットエッジリング438の温度が目標温度を上回っている場合は、電源488からの電力を停止し(加熱要素490が稼働中の場合)、下部容積468内の熱伝達ガスの圧力を増加させる。この下部容積468内の熱伝達ガス圧の増加は、ホットエッジリング438からRF結合リング440、更に温度制御された基板支持部418への熱の移動を促進する。
基板420のプラズマ処理中、ホットエッジリング438の温度は、連続的に監視可能であり、下部容積468内の熱伝達ガスの圧力および加熱要素490への電力は、これに応じて調整して、ホットエッジリング438を所望の目標温度に維持することが可能である。
[実施例1]
一連の試験を実施して、プラズマ処理中にホットエッジリング238から熱を放散する際の図2Aの実施形態における下部熱伝導媒体250および上部熱伝導媒体260の有効性を判定した。
試験は、カリフォルニア州フレモント所在のLam Research Corporation製のEXELAN(R)FLEXTMエッチングシステムにおいて行った。各試験では、4枚の300mmシリコンウェーハにプラズマ処理を約1分間施した。25SCCMのO2/35SCCMのC48/500SCCMのArのガス混合物を45mTorrの圧力でエッチングチャンバ内へ導入した。二重周波数の電力として、周波数約2MHzで約100W、周波数27MHzで約100W(総電力2kW)を底部電力に印加した。ホットエッジリング238の温度は、プラズマ処理中に光ファイバ温度プローブにより測定した。ホットエッジリング238およびRF結合リング240は、約2in・lbないし約6in・lbのトルクで機械的にクランプした。下部熱伝導媒体250および上部熱伝導媒体260の材料には、λGEL(R)COH−4000ガスケット、Q−PAD(R)IIガスケット、およびKAPTON(R)ガスケットを含めた。
図5は、総電力2kWでの4回のプラズマサイクルについてホットエッジリングの温度プロフィールを時間の関数として示している。図5では、次の8種類の熱伝導媒体を試験している:(A)Q−PAD(R)下部ガスケット、KAPTON(R)上部ガスケット、トルク2in・lb、(B)Q−PAD(R)下部ガスケット、KAPTON(R)上部ガスケット、トルク4in・lb、(C)Q−PAD(R)下部ガスケット、KAPTON(R)上部ガスケット、トルク6in・lb、(D)Q−PAD(R)下部および上部ガスケット、トルク2in・lb、(E)Q−PAD(R)下部および上部ガスケット、トルク4in・lb、(F)Q−PAD(R)下部および上部ガスケット、トルク6in・lb、(G)λGEL(R)上部ガスケット、下部熱伝導媒体無し、および(H)下部および上部熱伝導媒体無し。
図5の温度プロフィール(A)ないし(H)のそれぞれにおいて、局所的な温度極小は、それぞれ次のプラズマ処理サイクルの開始を表す。温度プロフィール(H)(下部および上部熱伝導媒体無し)に示したように、各局所的極小(図5の矢印により示す)の温度は、反復される各プラズマ処理サイクルと共に、徐々に増加している。しかしながら、温度プロフィール(A)ないし(G)では、各局所的温度極小は、より遅い速度で増加しているか、或いは一定に維持されている。図5は、下部熱伝導媒体250および上部熱伝導媒体260が、ホットエッジリング238からの熱の放散と第1のウェーハ効果の低減とにおいて、より効果的であることを示している。更に高いRF電力(例えば、3kWおよび4.5kW)での試験も同様の傾向を示す。
[実施例2]
一連の試験を実施して、プラズマ処理中にホットエッジリング338から熱を放散する際の図3Bの実施形態における(上部熱伝導媒体360としての)上部容積366内の加圧ヘリウムの有効性を判定した。
試験は、カリフォルニア州フレモント所在のLam Research Corporation製のEXELAN(R)FLEXTMエッチングシステムにおいて行った。各試験では、4枚の300mmシリコンウェーハにプラズマ処理を1分間施した。その後、第5の300mmシリコンウェーハを6分間プラズマ処理した。25SCCMのO2/35SCCMのC48/500SCCMのArのガス混合物を45mTorrの圧力でエッチングチャンバ内へ導入した。二重周波数の電力を底部電力に印加し、総RF電力は、約1kWから約4.5kWまで変化させ、総ヘリウム圧は、約0Torrから約30Torrまで変化させた。ホットエッジリング338の温度は、プラズマ処理中に光ファイバ温度プローブにより測定した。ホットエッジリング338およびRF結合リング340は、それぞれ約4in・lbおよび約10in・lbのトルクで機械的にクランプした。下部熱伝導媒体350の材料は、Q−PAD(R)IIガスケットとした。
図6Aは、(A)約0Torrのヘリウム静圧および(B)約30Torrのヘリウム静圧について、ホットエッジリング338の温度プロフィールを総RF電力の関数として示している。ホットエッジリング338の温度は、第5の300mmシリコンウェーハを約6分間処理した後で測定した。図6Aに示したように、約30Torrの加圧ヘリウムは、RF電力4.5kWにおいて最大20℃まで、ホットエッジリング338の温度を低下させることができる。
図6Bは、ヘリウム静圧を0Torrから30Torrまで5Torrずつ変化させた際のホットエッジリング338の温度応答を示している。最初に、4.5kWのRF電力を印加した状態で、上部容積366内のヘリウムの静圧を約0Torrとした。ホットエッジリング338の温度が約93℃を超えた後、ヘリウムの静圧を約1分間に渡り5Torrに増加させ、結果として、ホットエッジリングの温度は約85℃に降下した。静圧を約1分間、10Torrに増加させると、温度は約85℃に降下した。静圧を約1分間、15Torrに増加させると、温度は約79℃に降下した。静圧を約1分間、20Torrに増加させると、温度は約73℃に降下した。静圧を約1分間、25Torrに増加させると、温度は約72℃に降下した。静圧を約1分間、30Torrに増加させると、温度は約70℃に降下した。
図6Bは、ホットエッジリング338の温度を1分間のタイムスケールで調整可能であることをと示している。更に、より低い静圧(例えば、0Torr、5Torr、または10Torr)において、より大きな温度降下を達成することができる。加えて、図3Bの実施形態は、ヘリウム静圧を約0Torrから約30Torrまで変化させることにより、総RF電力4.5kWにおいて、ホットエッジリングの温度を最大約20℃ないし25℃まで調整する能力を提供する。
[実施例3]
一連の試験を実施して、プラズマ処理中にホットエッジリング338から熱を放散する際の図3Cの実施形態における上部熱伝導媒体360としての環状流路364内の加圧ヘリウムの有効性を判定した。この一連の試験の実験条件は、実施例2において説明したものと同一にした。環状流路364の高さは、約2ミルとした。
図7Aは、(A)約0Torrのヘリウム静圧および(B)約30Torrのヘリウム静圧について、ホットエッジリング338の温度プロフィールを総RF電力の関数として示している。ホットエッジリング338の温度は、第5の300mmシリコンウェーハを約6分間処理した後で測定した。図7Aは、更に、図6Aの実施形態による温度プロフィールを含む。図7Aに示したように、環状流路364は、ホットエッジリング338から放散される熱を減少させ、これにより、図3Bの実施形態と比較してホットエッジリング338の温度を上昇させる上で効果的である。
図7Aおよび7Bに示したように、図3Cの実施形態は、ヘリウム静圧を約0Torrから約30Torrまで変化させることにより、総RF電力4.5kWにおいて、ホットエッジリング338の温度を最大約25℃ないし30℃まで調整する能力を提供する。加えて、ホットエッジリング338の温度は、図3Bの実施形態と比較して、総RF電力約4.5kWにおいて、約20℃ないし約50℃増加している。特定のエッチング用途では、ホットエッジリング338の温度が約70℃ないし約90℃を下回ると、望ましくないポリマ堆積がホットエッジリング338上に形成される恐れがある。
[実施例4]
プラズマ処理中にホットエッジリング338から熱を放散する際の上部内側Oリング363Aおよび上部外側Oリング363Bの有効性を示すために試験を実施した。25SCCMのO2/35SCCMのC48/500SCCMのArのガス混合物を45mTorrの圧力で、総RF電圧3kWと共にエッチングチャンバ内へ導入した。ホットエッジリング338の温度は、300mmシリコンウェーハのプラズマ処理中に測定した。容積365内のヘリウムの静圧は、約0Torrに維持した。内側Oリング363Aおよび外側Oリング363Bは、VITON(R)フルオロエラストマにより構成した。
図8は、総RF電力3kWでのプラズマ処理中のホットエッジリングの温度プロフィールを時間の関数として示している。図8では、次の2種類の条件を試験している:(A)上部内側Oリングおよび上部外側Oリング、静圧約0Torr、(B)Oリング無し、静圧約0Torr。図8において確認されるように、VITON(R)フルオロエラストマOリングの効果として、総RF電力3kWでの約3分間のプラズマ処理後、ホットエッジリングの温度は約25℃降下した。
[実施例5]
一連のエッチング試験を実施して、300mmシリコンウェーハの直径に渡って均一なエッチング速度を達成する際の図2Aの実施形態における下部熱伝導媒体250および上部熱伝導媒体260の有効性を判定した。
試験は、カリフォルニア州フレモント所在のLam Research Corporation製のEXELAN(R)FLEXTMエッチングシステムにおいて行った。各試験では、300mmシリコンウェーハに対して有機フォトレジスト層によるブランケットコーティングを施した。25SCCMのO2/35SCCMのC48/500SCCMのArのガス混合物を45mTorrの圧力でエッチングチャンバ内へ導入した。二重周波数の電力を底部電力に印加し、総RF電力は、約1kWから約3kWまで変化させた。ホットエッジリング238およびRF結合リング240は、約2in・lbないし約5in・lbのトルクで機械的にクランプした。下部熱伝導媒体250および上部熱伝導媒体260の材料には、SIL−PAD(R)ガスケット、Q−PAD(R)IIガスケット、およびKAPTON(R)ガスケットを含めた。ブランケットフォトレジスト層のエッチングが完了した後、ウェーハの直径に渡ってエッチング速度(nm/分)を測定した。
図9Aないし9Cは、それぞれ約1kW、約2kW、および約3kWの総RF電力に対するフォトレジストエッチング速度プロフィールを半径位置の関数として示す。図9Aないし9Cでは、次の5種類の熱伝導媒体を試験している:(A)Q−PAD(R)下部および上部ガスケット、トルク2in・lb、(B)Q−PAD(R)下部および上部ガスケット、トルク5in・lb、(C)2個のSIL−PAD(R)下部ガスケット、KAPTON(R)上部ガスケット、トルク5in・lb、(D)下部熱伝導媒体無し、2個のSIL−PAD(R)上部ガスケット、および(E)下部および上部熱伝導媒体無し。
図9Aないし9C(矢印で示した囲み領域)に示したように、下部熱伝導媒体250および/または上部熱伝導媒体260の存在(曲線AないしD)は、ウェーハの縁部近く(即ち、±150mm近くの半径位置)のフォトレジストのエッチング速度に影響する。図9Aないし9Cから、総RF電力2kWおよび3kWにおけるトルク2in・lbおよびトルク5in・lbのQ−PAD(R)下部および上部ガスケットが、最も均一なフォトレジストエッチング速度を発生させると判定された。
以上、具体的な実施形態を参照して本発明を詳細に説明してきたが、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、様々な変更および変形の実施および等価物の利用が可能であることは、当業者には明らかであろう。例えば、本発明は以下の適用例としても実施可能である
[適用例1]プラズマ反応チャンバ内において支持された半導体基板を囲むように構成された温度制御式ホットエッジリング組立体であって、
基板支持面を囲む環状支持面を有する基板支持部と、
前記環状支持面の上に位置する高周波(RF)結合リングと、
前記環状支持面と前記RF結合リングとの間に位置し、熱伝導性および電気伝導性を有する下部ガスケットと、
前記RF結合リングの上に位置するホットエッジリングであり、前記基板支持部は、基板を、前記基板の外縁部が前記ホットエッジリングの上に張り出す状態で支持するように構成される、ホットエッジリングと、
前記ホットエッジリングと前記RF結合リングとの間に位置する上部熱伝導媒体と
を備える組立体。
[適用例2]適用例1記載の組立体であって、前記熱伝導媒体は、
同心状に配置された内側Oリングおよび外側Oリングを備え、前記内側Oリング、前記外側Oリング、前記ホットエッジリング、および前記RF結合リングは、加圧熱伝達ガスを収容するように構成された容積を定め、前記熱伝達ガスは、ヘリウム、ネオン、アルゴン、または窒素を含む組立体。
[適用例3]前記内側Oリングおよび外側Oリングは、前記RF結合リング内に形成された環状流路を囲み、前記内側Oリング、前記外側Oリング、および前記環状流路は、同心状に配置される適用例2記載の組立体。
[適用例4]適用例2記載の組立体であって、更に、
コントローラと、
プラズマ処理中に前記ホットエッジリングの温度を測定して前記コントローラに入力信号を供給するように構成された温度センサと、
前記容積に接続され、前記コントローラに応答して前記容積内のガス静圧を増加させる動作が可能な熱伝達ガス源および前記コントローラに応答して前記容積の排出を行う動作が可能な真空ポンプと
を備える組立体。
[適用例5]前記熱伝導媒体は、熱伝導性および電気伝導性を有する上部ガスケットである適用例1記載の組立体。
[適用例6]適用例5記載の組立体であって、
前記上部ガスケットおよび下部ガスケットは、
シリコンに基づくシート、
金属およびポリマ材料の積層材、
(a)アルミニウムまたはアルミニウム合金および(b)充填シリコーンゴムの積層材、
(a)ポリイミド材料および(b)充填シリコーンゴムの積層材、または
フルオロエラストマ
から成る組立体。
[適用例7]前記基板支持部は、冷却液により能動的に冷却される適用例1記載の組立体。
[適用例8]前記RF結合リングは、前記環状支持面に機械的にクランプされ、前記ホットエッジリングは、前記RF結合リングに機械的にクランプされる適用例1記載の組立体。
[適用例9]適用例1記載の組立体であって、
前記RF結合リングは、前記環状支持面にボルト留めされ、更に、半径方向に延びるフランジを有するクランプリングを備え、前記ホットエッジリングは、前記フランジに接合して前記ホットエッジリングを前記RF結合リングに固定するように構成された周辺陥凹部を有し、前記クランプリングは前記RF結合リングにボルト留めされる組立体。
[適用例10]更に、前記クランプリングと前記ホットエッジリングとの間にポリイミドリングを備える適用例9記載の組立体。
[適用例11]前記RF結合リングは、酸化アルミニウム、シリコン、炭化ケイ素、または窒化アルミニウムにより構成され、前記ホットエッジリングは、シリコン、炭化ケイ素、または石英により構成され、前記クランプリングは、セラミック材料により構成される適用例1記載の組立体。
[適用例12]プラズマ処理チャンバ内の基板のプラズマ処理中に適用例4記載のホットエッジリング組立体の温度を制御する方法であって、
前記基板支持部上において前記基板を支持するステップと、
前記プラズマ処理チャンバ内に処理ガスを導入するステップと、
前記処理ガスを励起してプラズマ状態とするステップと、
前記ホットエッジリングの温度を測定するステップと、
前記ホットエッジリングの前記温度が目標温度を下回る場合、前記容積に対する熱伝達ガスの圧力を減少させるステップ、或いは、前記ホットエッジリングの前記温度が目標温度を上回る場合、前記容積に対する前記熱伝達ガスの前記圧力を増加させるステップと、
前記プラズマにより前記基板を処理するステップと
を備える方法。
[適用例13]前記基板を前記プラズマにより処理するステップは、(a)半導体材料、金属、または誘電材料の層のプラズマエッチング、または(b)導電または誘電材料の堆積を含む適用例12記載の方法。
[適用例14]適用例1の組立体を備えるプラズマ処理装置であって、前記プラズマ反応チャンバは、半導体、金属、または誘電材料をエッチングするように構成されたプラズマエッチャ、或いは導電または誘電材料を堆積させるように構成された堆積チャンバである、プラズマ処理装置。
[適用例15]プラズマ反応チャンバ内に指示された半導体基板を囲むように構成された温度制御式ホットエッジリング組立体であって、
基板支持面を囲む環状支持面を有する基板支持部と、
前記環状支持面上に位置し、前記環状支持面に機械的にクランプされる高周波(RF)結合リングと、
前記環状支持面とRF結合リングとの間に位置する熱絶縁媒体と、
前記RF結合リングの上に位置し、前記RF結合リングに機械的にクランプされるホットエッジリングと、
前記ホットエッジリングと前記RF結合リングとの間に位置する熱伝導媒体と
を備える組立体。
[適用例16]適用例15記載の温度制御式ホットエッジリング組立体であって、前記熱絶縁媒体は、
同心状に配置された第1の内側Oリングおよび第1の外側Oリングであり、前記RF結合リングおよび前記環状支持面と共に、減圧状態でガスを収容するように構成された第1の容積を画成する、前記第1の内側Oリングおよび第1の外側Oリング、または
下部ガスケット
を備える組立体。
[適用例17]適用例15記載の温度制御式ホットエッジリング組立体であって、前記熱伝導媒体は、
同心状に配置された第2の内側Oリングおよび第2の外側Oリングであり、前記ホットエッジリングおよび前記RF結合リングと共に、加圧熱伝達ガスを収容するように構成された第2の容積を画成する、前記第2の内側Oリングおよび第2の外側Oリング、または
熱伝導性および電気伝導性を有する上部ガスケット
を備える組立体。
[適用例18]適用例17記載の温度制御式ホットエッジリング組立体であって、更に
コントローラと、
プラズマ処理中に前記ホットエッジリングの温度を測定して前記コントローラに入力信号を供給するように構成された温度センサと、
前記第1の容積および第2の容積に接続され、前記コントローラに応答して前記第1の容積および前記第2の容積内のガス静圧を増加させる動作が可能な熱伝達ガス源および前記コントローラに応答して前記第1の容積および前記第2の容積の排出を行う動作が可能な真空ポンプと、
前記RF結合リングに埋め込まれた加熱要素と、
前記コントローラに応答して、前記加熱要素に電力を供給するように構成された電源と
を備える組立体。
[適用例19]プラズマ処理チャンバ内の基板のプラズマ処理中に適用例15記載のホットエッジリング組立体の温度を制御する方法であって、
前記基板支持部上において前記基板を支持するステップと、
前記プラズマ処理チャンバ内に処理ガスを導入するステップと、
前記ホットエッジリングの温度を測定するステップと、
前記ホットエッジリングの前記温度が目標温度を下回る場合、前記ホットエッジリングの前記温度を上昇させるために前記加熱要素に電力を供給するステップ、或いは、前記ホットエッジリングの前記温度が目標温度を上回る場合、前記加熱要素への電力を停止すると共に前記容積内の熱伝達ガスの圧力を増加させるステップと、
前記処理ガスを励起してプラズマ状態とするステップと、
前記プラズマにより前記基板を処理するステップと
を備える方法。
[適用例20]プラズマ反応チャンバ内において支持された半導体基板を囲むように構成された温度制御式ホットエッジリング組立体であって、
基板支持面を囲む環状支持面を有する基板支持部と、
前記環状支持面の上に位置する高周波(RF)結合リングと、
前記環状支持面と、前記環状支持面に機械的にクランプされた前記RF結合リングとの間に位置する下部熱伝導媒体と、
前記RF結合リングの上に位置するホットエッジリングであり、前記基板支持部は、基板を、前記基板の外縁部が前記ホットエッジリングの上に張り出す状態で支持するように構成される、ホットエッジリングと、
前記RF結合リングに機械的にクランプされた前記ホットエッジリングと前記RF結合リングとの間に位置する上部熱伝導媒体と
を備える組立体。

Claims (14)

  1. プラズマ反応チャンバ内において支持された半導体基板を囲むように構成された温度制御式ホットエッジリング組立体であって、
    基板支持面を囲む環状支持面を有する基板支持部と、
    前記環状支持面の上に位置する電気伝導性の高周波(RF)結合リングと、
    前記環状支持面と前記RF結合リングとの間に位置し、熱伝導性および電気伝導性を有する下部ガスケットと、
    プラズマを閉じ込めるフォーカスリングとは別体に、前記RF結合リングの上に位置するよう設けられたホットエッジリングであり、前記基板支持部は、基板を、前記基板の外縁部が前記ホットエッジリングの上に張り出す状態で支持するように構成される、ホットエッジリングと、
    前記ホットエッジリングと前記RF結合リングとの間に位置し、熱伝導性および電気伝導性を有する上部ガスケットと
    を備える組立体。
  2. 請求項1記載の組立体であって、
    前記上部ガスケットおよび下部ガスケットは、
    シリコンに基づくシート、
    金属およびポリマ材料の積層材、
    (a)アルミニウムまたはアルミニウム合金および(b)充填シリコーンゴムの積層材、
    (a)ポリイミド材料および(b)充填シリコーンゴムの積層材、または
    フルオロエラストマ
    から成る組立体。
  3. 前記基板支持部は、冷却液により能動的に冷却される請求項1記載の組立体。
  4. 前記RF結合リングは、前記環状支持面に機械的にクランプされ、前記ホットエッジリングは、前記RF結合リングに機械的にクランプされる請求項1記載の組立体。
  5. 請求項1記載の組立体であって、
    前記RF結合リングは、前記環状支持面にボルト留めされ、更に、半径方向に延びるフランジを有するクランプリングを備え、前記ホットエッジリングは、前記フランジに接合して前記ホットエッジリングを前記RF結合リングに固定するように構成された周辺陥凹部を有し、前記クランプリングは前記RF結合リングにボルト留めされる組立体。
  6. 更に、前記クランプリングと前記ホットエッジリングとの間にポリイミドリングを備える請求項5記載の組立体。
  7. 前記RF結合リングは、アルミニウム、シリコン、または炭化ケイ素により構成され、前記ホットエッジリングは、シリコン、炭化ケイ素、または石英により構成され、前記クランプリングは、セラミック材料により構成される請求項1記載の組立体。
  8. プラズマ処理チャンバ内の基板のプラズマ処理中に請求項1記載のホットエッジリング組立体の温度を制御する方法であって、
    前記基板支持部上において前記基板を支持するステップと、
    前記プラズマ処理チャンバ内に処理ガスを導入するステップと、
    前記処理ガスを励起してプラズマ状態とするステップと、
    記プラズマにより前記基板を処理するステップと
    を備える方法。
  9. 前記基板を前記プラズマにより処理するステップは、(a)半導体材料、金属、または誘電材料の層のプラズマエッチング、または(b)導電または誘電材料の堆積を含む請求項8記載の方法。
  10. 請求項1の組立体を備えるプラズマ処理装置であって、前記プラズマ反応チャンバは、半導体、金属、または誘電材料をエッチングするように構成されたプラズマエッチャ、或いは導電または誘電材料を堆積させるように構成された堆積チャンバである、プラズマ処理装置。
  11. プラズマ反応チャンバ内に指示された半導体基板を囲むように構成された温度制御式ホットエッジリング組立体であって、
    基板支持面を囲む環状支持面を有する基板支持部と、
    前記環状支持面上に位置し、前記環状支持面に機械的にクランプされる電気伝導性の高周波(RF)結合リングと、
    前記環状支持面とRF結合リングとの間に位置する熱絶縁媒体であり、前記熱絶縁媒体は、同心状に配置された第1の内側Oリングおよび第1の外側Oリングを備え、前記第1の内側Oリング,第1の外側Oリングは、前記RF結合リングおよび前記環状支持と共に、減圧状態でガスを収容するように構成された第1の容積を画成する、熱絶縁媒体と、
    プラズマを閉じ込めるフォーカスリングとは別体に、前記RF結合リングの上に位置するように設けられたホットエッジリングであって、前記RF結合リングに機械的にクランプされるホットエッジリングと、
    前記ホットエッジリングと前記RF結合リングとの間に位置し、熱伝導性および電気伝導性を有するガスケットと
    を備える組立体。
  12. 請求項11記載の温度制御式ホットエッジリング組立体であって、更に
    コントローラと、
    プラズマ処理中に前記ホットエッジリングの温度を測定して前記コントローラに入力信号を供給するように構成された温度センサと、
    記RF結合リングに埋め込まれた加熱要素と、
    前記コントローラに応答して、前記加熱要素に電力を供給するように構成された電源と
    を備える組立体。
  13. プラズマ処理チャンバ内の基板のプラズマ処理中に請求項11記載のホットエッジリング組立体の温度を制御する方法であって、
    前記基板支持部上において前記基板を支持するステップと、
    前記プラズマ処理チャンバ内に処理ガスを導入するステップと、
    前記ホットエッジリングの温度を測定するステップと、
    前記ホットエッジリングの前記温度が目標温度を下回る場合、前記ホットエッジリングの前記温度を上昇させるために前記加熱要素に電力を供給するステップ、或いは、前記ホットエッジリングの前記温度が目標温度を上回る場合、前記加熱要素への電力を停止すると共に前記容積内の熱伝達ガスの圧力を増加させるステップと、
    前記処理ガスを励起してプラズマ状態とするステップと、
    前記プラズマにより前記基板を処理するステップと
    を備える方法。
  14. プラズマ反応チャンバ内において支持された半導体基板を囲むように構成された温度制御式ホットエッジリング組立体であって、
    基板支持面を囲む環状支持面を有する基板支持部と、
    前記環状支持面の上に位置する電気伝導性の高周波(RF)結合リングと、
    前記環状支持面と、前記環状支持面に機械的にクランプされた前記RF結合リングとの間に位置する下部熱伝導媒体と、
    プラズマを閉じ込めるフォーカスリングとは別体に、前記RF結合リングの上に位置するように設けられたホットエッジリングであり、前記基板支持部は、基板を、前記基板の外縁部が前記ホットエッジリングの上に張り出す状態で支持するように構成される、ホットエッジリングと、
    前記RF結合リングに機械的にクランプされた前記ホットエッジリングと前記RF結合リングとの間に位置し、熱伝導性および電気伝導性を有する上部熱伝導ガスケット
    を備える組立体。
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