JP6660658B2 - 単体静電チャック - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、概して、静電チャックに関する。
背景
半導体産業では、デバイスは、ますます減少したサイズの構造体を生産する多くの製造
プロセスによって製造される。いくつかの製造プロセス（例えば、プラズマエッチングプ
ロセス及びプラズマ洗浄プロセス）は、基板をエッチング又は洗浄するためにプラズマの
高速流に基板支持体（例えば、ウェハ処理時の基板支持体の縁部及びチャンバ洗浄時の基
板支持体全体）を曝露させる。プラズマは、非常に腐食性がある可能性があり、処理チャ
ンバや、プラズマに曝露される他の表面を腐食させる可能性がある。
また、従来の静電チャックは、金属冷却板にシリコーン接着されたセラミックスパック
を含む。このような従来の静電チャック内のセラミックスパックは、埋め込み電極及び加
熱要素を形成するために費用がかかる可能性がある多段階の製造プロセスによって製造さ
れる。
概要
一実施形態では、静電チャックは、熱伝導性ベース内に複数の加熱要素を有する熱伝導
性ベースを含む。金属層が、熱伝導性ベースの少なくとも一部を覆い、金属層は、複数の
加熱要素を高周波（ＲＦ）結合から遮蔽し、静電チャック用の電極として機能する。耐プ
ラズマ性誘電体層が、金属層を覆う。
本発明は、添付図面の図の中で、限定としてではなく、例として示され、同様の参照符
号は同様の要素を示す。この開示における「一」又は「１つの」実施形態への異なる参照
は、必ずしも同じ実施形態への参照ではなく、そのような参照は、少なくとも１つを意味
することに留意すべきである。
処理チャンバの一実施形態の断面図を示す。 基板支持アセンブリの一実施形態の分解図を示す。 静電チャックの一実施形態の側面図を示す。 静電チャック内の補助加熱要素の一実施形態の分解側面図を示す。 静電チャックの製造プロセスの一実施形態を示す。
実施形態の詳細な説明
本発明の実施形態は、単体の静電チャックを提供する。単体の静電チャックは、内部コ
ンポーネントを集めたものと一連のコーティングを有する熱伝導性ベースを含む。コーテ
ィングは、クランプ電極及び／又は高周波（ＲＦ）電極として機能することができる金属
層コーティングと、耐プラズマ性セラミックスである誘電体層コーティングを含むことが
できる。１以上の凹部を、熱伝導性ベースの上面上に形成することができる。これらの凹
部は、支持される基板（例えば、チャックされたウェハ）全域に亘る温度均一性を維持す
るために局所的な加熱を提供することができる補助加熱要素を含むことができる。金属層
は、補助加熱要素を覆うことができ、ＲＦ結合から補助加熱要素を保護するＲＦシールド
を提供することができる。
従来の静電チャックとは異なり、単体の静電チャックは、（伝統的に電極及び加熱要素
を含む）静電パックを欠くことが可能である。この結果、単体静電チャックの実施形態は
、従来の静電チャックよりも安価に製造できる。また、単体静電チャックの実施形態は、
従来の静電チャックと比較して改善された温度均一性を提供することができ、従来の静電
チャックと比較して耐プラズマ性を向上させることができる。更に、実施形態は、急速に
温度を調整することができる静電チャックを提供する。静電チャック及び支持される基板
は、素早く加熱又は冷却することができ、いくつかの実施形態では、２℃／秒又はそれ以
上の温度変化が可能である。これは、（例えば、ウェハが２０〜３０℃で処理され、次い
で更なる処理のために８０〜９０℃まで急速に上昇されることができる）多段階プロセス
で静電チャックが使用されることを可能にする。本明細書に記載される実施形態は、クー
ロン静電チャック用途及びジョンソン・レイベックチャック用途の両方に使用することが
できる。
図１は、基板支持アセンブリ１４８が内部に配置された半導体処理チャンバ１００の一
実施形態の断面図である。処理チャンバ１００は、チャンバ本体１０２と、内部容積１０
６を取り囲む蓋１０４を含む。チャンバ本体１０２は、アルミニウム、ステンレス鋼、又
は他の適切な材料から製造することができる。チャンバ本体１０２は、一般的に、側壁１
０８及び底部１１０を含む。外側ライナー１１６は、チャンバ本体１０２を保護するため
に、側壁１０８に隣接して配置することができる。外側ライナー１１６は、プラズマ又は
ハロゲン含有ガス耐性のある材料で製造及び／又はコーティングすることができる。一実
施形態では、外側ライナー１１６は、酸化アルミニウムから製造される。別の一実施形態
では、外側ライナー１１６は、イットリア、イットリウム合金、又はその酸化物から製造
されるか、それでコーティングされる。
排気口１２６は、チャンバ本体１０２内に画定されることができ、内部容積１０６をポ
ンプシステム１２８に結合することができる。ポンプシステム１２８は、排気して処理チ
ャンバ１００の内部容積１０６の圧力を調整するために使用される１以上のポンプ及びス
ロットルバルブを含むことができる。
蓋１０４は、チャンバ本体１０２の側壁１０８上で支持されることができる。蓋１０４
は、処理チャンバ１００の内部容積１０６にアクセス可能にするために開くことができ、
閉じながら処理チャンバ１００に対して密閉を提供することができる。ガスパネル１５８
は、処理チャンバ１００に結合され、これによって蓋１０４の一部であるガス分配アセン
ブリ１３０を通して内部容積１０６に処理ガス及び／又は洗浄ガスを供給することができ
る。処理ガスの例は、とりわけハロゲン含有ガス（例えば、Ｃ２Ｆ６、ＳＦ６、ＳｉＣｌ
４、ＨＢｒ、ＮＦ３、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ３、Ｃｌ２及びＳｉＦ４）及び他のガ
ス（例えば、Ｏ２又はＮ２Ｏ）を含み、処理チャンバ内で処理するために使用することが
できる。キャリアガスの例は、Ｎ２、Ｈｅ、Ａｒ、及び処理ガスに不活性な他のガス（例
えば、非反応性ガス）を含む。ガス分配アセンブリ１３０は、ガス分配アセンブリ１３０
の下流面上に複数の開口部１３２を有し、これによって基板１４４の表面にガス流を導く
ことができる。更に、ガス分配アセンブリ１３０は、ガスがセラミックスガスノズルを通
して供給される中央孔を有することができる。ガス分配アセンブリ１３０は、セラミック
ス材料（例えば、炭化ケイ素、酸化イットリウムなど）によって製造及び／又はコーティ
ングされ、これによってハロゲン含有化学物質に対する耐性を提供し、ガス分配アセンブ
リ１３０が腐食するのを防止することができる。
基板支持アセンブリ１４８は、ガス分配アセンブリ１３０の下方の処理チャンバ１００
の内部容積１０６内に配置される。基板支持アセンブリ１４８は、処理中に基板１４４（
例えば、ウェハ）を保持する。内側ライナー１１８は、基板支持アセンブリ１４８の周縁
部の上でコーティングされることができる。内側ライナー１１８は、ハロゲン含有ガスレ
ジスト材料（例えば、外側ライナー１１６を参照して説明した材料）とすることができる
。一実施形態では、内側ライナー１１８は、外側ライナー１１６と同じ材料から製造する
ことができる。
一実施形態では、基板支持アセンブリ１４８は、台座１５２を支持する取付板１６２と
、静電チャック１５０を含む。石英リング１４６又は他の保護リングは、静電チャック１
５０の一部を取り囲み、覆う。静電チャック１５０は、複数の内部機能と複数のコーティ
ングを有する熱伝導性ベース１６４を含む。一実施形態では、熱伝導性ベース１６４は、
支持アセンブリ１４８の横方向の温度プロファイルを制御するための１以上の埋め込まれ
た加熱要素１７６、埋め込まれた熱絶縁体１７４及び／又は導管１６８を含む金属体（例
えば、アルミニウム）である。導管１６８は、導管１６８を通して温度調節流体を循環さ
せる流体源１７２に流体結合することができる。埋め込まれた熱絶縁体１７４は、一実施
形態では、導管１６８間に配置することができる。加熱要素１７６は、ヒータ電源１７８
によって調節される。導管１６８及び加熱要素１７６は、熱伝導性ベース１６４の温度を
制御するために利用することができ、これによって静電チャック１５０及び被処理基板（
例えば、ウェハ）１４４を加熱及び／又は冷却する。熱伝導性ベース１６４の温度は、コ
ントローラ１９５を使用して監視することができる複数の温度センサを使用して監視する
ことができる。
加熱要素１７６に加えて、熱伝導性ベース１６４は、１以上の補助加熱要素１７０を含
むことができる。補助加熱要素１７０は、熱伝導性ベース１６４及び／又は基板１４４の
目標領域に追加の熱を印加することができる局所的又はブースターヒータとすることがで
きる。加熱要素１７６と補助加熱要素１７０を一緒に用いることによって、静電チャック
１５０は、基板１４４全域に亘って高い温度均一性を（例えば、０．５℃以内に）維持す
ることができる。
金属体１６４の上面は、金属層１８０によって覆われる。金属層１８０はまた、金属体
１６４の１以上の側部を覆うことができる。金属層１８０は、チャッキング電源１８２に
結合することができ、基板１４４を静電チャック１５０にクランプするクランプ電極とし
て機能することができる。チャッキング電源は、金属層１８０に印加される前にローパス
フィルタに通してフィルタリングされることができる直流（ＤＣ）電圧を印加することが
できる。
金属層１８０は、処理チャンバ１００内で処理ガス及び／又は他のガスから形成された
プラズマを維持するために、整合回路１８８を介して１以上のＲＦ電源１８４、１８６に
更に結合することができる。一実施形態では、金属層１８０の整合回路１８８への結合は
、同軸供給ライン（例えば、同軸チューブ）を介して行われる。同軸供給ラインは、金属
チューブに包まれた絶縁チューブを含み、金属チューブは、別の絶縁チューブに包まれる
ことができる。あるいはまた、同軸供給ラインは、絶縁層（例えば、誘電体材料）で内側
と外側をコーティングされた金属チューブを含むことができる。同軸供給ラインを介して
金属層１８０に供給されるＲＦ電力は、金属チューブの外面全域に亘って印加することが
できる。（例えば、コントローラ１９５、ヒータ電源１７８、加熱要素１６８、補助加熱
要素１７０等への）残りの制御線は、同軸供給ラインの内部を通る。したがって、制御線
は、金属チューブによってＲＦ結合から遮蔽される。
１以上のＤＣブロッキングコンデンサ１８６を、整合回路１８８と金属層１８０との間
に介在させることができる。電源１８４、１８６は、一般的に、約５０ｋＨｚ〜約３ＧＨ
ｚの周波数と最大約１０，０００ワットの電力を有するＲＦ信号を生成することができる
。一実施形態では、ＲＦ信号が金属層１８０に印加され、交流電流（ＡＣ）がヒータに印
加され、直流電流（ＤＣ）がまた金属層１８０に印加される。あるいはまた、別個のＲＦ
電極が、熱伝導性ベース１６４内に埋め込まれてもよく、整合回路１８８は、別個のＲＦ
電極に結合されてもよい。
金属層１８０は、耐プラズマ性であることが可能な誘電体層１３６によって被覆される
。一実施形態では、誘電体層１３６は、金属層１８０上の金属体１６４の上面上に配置さ
れる。別の一実施形態では、誘電体層１３６は、金属体１６４の側部に延び、また、側部
上の金属層１８０を覆う。
誘電体層１３６は、Ｙ２Ｏ３（イットリア又は酸化イットリウム）、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９（
ＹＡＭ）、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）、ＹＡｌＯ３（ＹＡＰ
）、石英、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、Ｓｉ３Ｎ４（窒化ケイ素）、サイアロン、ＡｌＮ（窒
化アルミニウム）、ＡｌＯＮ（酸窒化アルミニウム）、酸化チタン（チタニア）、ＺｒＯ
２（ジルコニア）、ＴｉＣ（炭化チタン）、ＺｒＣ（炭化ジルコニウム）、ＴｉＮ（窒化
チタン）、ＴｉＣＮ（チタンカーボンナイトライド）、Ｙ２Ｏ３安定化ＺｒＯ２（ＹＳＺ
）などの蒸着（堆積）された、溶射された又は成長されたセラミックスとすることができ
る。誘電体層１３６はまた、Ａｌ２Ｏ３のマトリックス中に分散されたＹ３Ａｌ５Ｏ１２
、Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体、又はＳｉＣ−Ｓｉ３Ｎ４固溶体などのセラミックス複合体
とすることができる。誘電体層１３６はまた、酸化イットリウム（イットリア及びＹ２Ｏ
３として知られる）含有固溶体を含むセラミックス複合材料とすることができる。例えば
、誘電体層１３６は、化合物Ｙ４Ａｌ２Ｏ９（ＹＡＭ）と固溶体Ｙ２−ｘＺｒｘＯ３（Ｙ
２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体）で構成される高機能材料（ＨＰＭ）とすることができる。なお
、純酸化イットリウム並びに酸化イットリウム含有固溶体は、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｓ
ｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３、Ｙｂ
２Ｏ３、又は他の酸化物のうちの１以上をドープすることができることに留意すべきであ
る。また、純窒化アルミニウム、並びにＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｅ
ｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、又は他の酸化
物のうちの１以上をドープした窒化アルミニウムを使用できることにも留意すべきである
。あるいはまた、誘電体層は、サファイア又はＭｇＡｌＯＮとすることができる。
一実施形態では、誘電体層は、Ｙ２Ｏ３粉末、ＺｒＯ２粉末、及びＡｌ２Ｏ３粉末の混
合物から製造されるＨＰＭセラミックス複合材料である。一実施形態では、ＨＰＭセラミ
ックス複合材料は、７７％のＹ２Ｏ３、１５％のＺｒＯ２、及び８％のＡｌ２Ｏ３を含む
。別の一実施形態では、ＨＰＭセラミックス複合材料は、６３％のＹ２Ｏ３、２３％のＺ
ｒＯ２、及び１４％のＡｌ２Ｏ３を含む。更に別の一実施形態では、ＨＰＭセラミックス
複合材料は、５５％のＹ２Ｏ３、２０％のＺｒＯ２、及び２５％のＡｌ２Ｏ３を含む。相
対的な割合は、モル比であってもよい。例えば、ＨＰＭセラミックス複合材料は、７７モ
ル％のＹ２Ｏ３、１５モル％のＺｒＯ２、及び８モル％のＡｌ２Ｏ３を含んでもよい。こ
れらのセラミックス粉末の他の配分もまた、ＨＰＭ材料用に使用することができる。
絶縁体（例えば、誘電体材料）である取付板１６２は、チャンバ本体１０２の底部１１
０に取り付けられ、ユーティリティ（例えば、流体、電力線、センサのリード線など）を
熱伝導性ベース１６４へルーティングするための通路を含む。誘電体層１３６は、複数の
ガス通路（例えば、溝、メサ、及びパック１６６及び／又は保護層の上面に形成すること
ができる他の表面構造）を更に含むことができる。ガス通路は、熱伝導性ベース１６４、
金属層１８０、及び誘電体層１３６内に穿孔された孔（図示せず）を介して熱伝達（又は
裏面）ガス（例えば、Ｈｅ）の供給源に流体結合されることが可能である。これらの孔は
、セラミックスプラグで充填することができる。セラミックスプラグは、多孔質とするこ
とができ、ヘリウムの流れを許容することができる。しかしながら、セラミックスプラグ
は、流れたプラズマのアーク放電を防止することができる。動作中、裏面ガスは、ガス通
路内に制御された圧力で供給され、これによって静電チャック１５０と基板１４４との間
の熱伝達を向上させることができる。
図２は、基板支持アセンブリ１４８の一実施形態の分解図を示す。基板支持アセンブリ
１４８は、静電チャック１５０及び台座１５２の分解図を示す。静電チャック１５０は、
金属層（図示せず）によって覆われた熱伝導性ベース１６４と、誘電体層１３６を含む。
熱伝導性ベース１６４は、上に位置する基板１４４の形状及び大きさに実質的に一致する
ことができる環状の周縁部２２２を有する円盤状の形状を有する。一実施形態では、熱伝
導性ベース１６４は、金属（例えば、アルミニウム、ステンレス鋼）又は他の好適な材料
から製造することができる。代替の一実施形態では、熱伝導性ベース１６４は、熱伝導性
セラミックスとすることができる。例えば、熱伝導性ベース１６４は、セラミックスの複
合材料（例えば、アルミニウム−ケイ素合金浸潤ＳｉＣ又はモリブデン）から製造するこ
とができる。熱伝導性ベース１６４は、良好な強度及び耐久性、並びに熱伝達特性を提供
するべきである。保護層１３６の上面２０６は、外側リング２１６、複数のメサ２１０、
及びメサ間のチャネル２０８、２１２を有することができる。
図３は、静電チャック１５０の断面側面図である。図３を参照すると、静電チャック１
５０の熱伝導性ベース１６４は、複数の加熱要素１７６、１以上の熱障壁１７４、及び導
管１６８を含み、これによって熱伝導性ベース１６４及び基板１４４の全域に亘って比較
的均一な温度を維持する。熱伝導性ベース１６４を加熱するために、加熱要素１７６に電
圧を印加することができ、温度制御のための導管を通して加熱又は冷却された液体を流す
ことができる。熱伝導性ベース１６４は、熱障壁１７４を使用することによって、複数の
熱的に分離されたゾーンに分割することができる。一実施形態では、熱障壁１７４は、エ
アギャップである。あるいはまた、熱障壁１７４は、低い熱伝導体（例えば、シリコーン
又はガラス）である材料を含むことができる。
一実施形態では、加熱要素１７６は、誘電体材料３１０によって、熱伝導性ベース１６
４から電気的に絶縁される。一実施形態では、加熱要素１７６は、金属体１６４の下面内
に凹部を形成することによって形成される。凹部は、部分的に誘電体材料３１０で充填す
ることができ、その後、加熱要素１７６を凹部内に配置又は形成することができる。加熱
要素１７６は、堆積された金属（例えば、タングステン、アルミニウム、又はモリブデン
）とすることができる。あるいはまた、加熱要素１７６は、凹部内に配置することができ
る金属ワイヤ又はトレースとすることができる。凹部は、その後、誘電体材料３１０で充
填することができる。
熱伝導性ベース１６４は、加熱要素１７６に加えて、１以上の補助加熱要素１７０を含
むことができ、これらのすべては、抵抗加熱要素とすることができる。補助加熱要素は、
加熱要素１７６よりも低い消費電力とすることができ、支持された基板１４４の目標領域
の温度を調節するために使用することができる。図示されるように、補助加熱要素１７０
は、上面に比較的近い熱伝導性ベース１６４の上面内の凹部３１５内に配置することがで
きる。こうして、加熱要素１７６及び補助加熱要素１７０は、熱伝導性ベース１６４内の
異なる平面上に位置することができる。凹部３１５は、エッチング又は機械加工プロセス
によって形成することができる。凹部３１５を形成した後、誘電体材料を堆積し、続いて
補助加熱要素１７０の堆積をすることができる。誘電体材料は、例えば、酸化アルミニウ
ム、酸化イットリウム、酸化マグネシウム、又は他の誘電体材料とすることができる。補
助加熱要素は、堆積された金属とすることができる。補助加熱要素に使用される金属は、
好ましくは、低い膨張係数を有する非ＲＦ加熱金属である。補助加熱要素１７０用に使用
することができる金属の例は、モリブデン、アルミニウム、及びタングステンを含む。補
助加熱要素１７０は、同心又は非同心円の形状、局所的な楕円形、又は他の形状を有する
ことができる。局所的な加熱要素の数量及び配置は、温度の均一性のための温度の微調整
を容易にするために戦略的に選択することができる。
金属層１８０は、金属体１６４の上面上に、並びに補助加熱要素１７０上に形成される
。一実施形態では、金属層は、熱伝導性ベース１６４の上面及び側壁を覆う。また、金属
層は、熱伝導性ベース１６４の下面の一部を覆うことができる。熱伝導性ベース１６４が
導電性でもある（例えば、金属である）実施形態では、金属層１８０及びベース１６４は
、補助加熱要素１７０の周りにＲＦエンベロープ又はＲＦボックスを形成する。これは、
補助加熱要素１７０をＲＦ結合から遮蔽することができる。このようなＲＦ結合は、防止
されない場合は、補助加熱要素を制御不能に加熱させ、静電チャック１５０及び／又は基
板１４４に熱い領域及び／又は損傷をもたらす可能性がある。
金属層１８０は、熱伝導性ベース１６４の底部側の導電性表面に電気的に結合すること
ができる。熱伝導性ベース１６４が金属の場合、金属層１８０は、金属に電気的に結合す
ることができる。金属層１８０は、電気的な接続を介してＲＦ信号及び／又はクランプ用
のＤＣ電圧を受け取ることができる。こうして、金属層１８０は、クランプ電極又はＲＦ
電極の一方又は両方として作用することができる。一実施形態では、金属層１８０は、約
２０〜５０ミルの厚さを有する。しかしながら、代替の一実施形態では、金属層は、より
厚く又はより薄くてもよい。
誘電体層１３６は、金属層１８０の上に形成される。誘電体層１３６の厚さは、所望の
誘電特性（例えば、特定の絶縁破壊電圧）を提供するように選択することができる。一実
施形態では、静電チャックがクーロンモードで使用される場合、誘電体層は、約１５０ミ
クロン〜１ｍｍの間（例示的な一実施形態では、約２００〜３００ミクロン）の厚さを有
する。静電チャックがジョンソン・レイベックモードで使用される場合、誘電体層は、約
１ｍｍ〜約１．５ｍｍの厚さを有することができる。
前述したように、誘電体層１３６は、溶射、蒸着又はスパッタリング等された金属とす
ることができる。一実施形態では、誘電体層は、プラズマ処理中に（基板とパックとの間
の熱特性の不一致に起因する相対運動による）摩耗に抵抗する高い硬度を有するＨＰＭセ
ラミックス複合材料である。一実施形態では、ＨＰＭセラミックス複合材料は、約５ＧＰ
ａ〜約１１ＧＰａの間のビッカース硬さ（５Ｋｇｆ）を提供する。一実施形態では、ＨＰ
Ｍセラミックス複合材料は、約９〜１０ＧＰａのビッカース硬さを提供する。また、ＨＰ
Ｍセラミックス複合材料は、一実施態様では、約４．９０ｇ／ｃｍ３の密度、約２１５Ｍ
Ｐａの曲げ強度、約１．６ＭＰａ・ｍ１／２の破壊靱性、約１９０ＧＰａのヤング率、約
８．５×１０−６／Ｋ（２０〜９００℃）の熱膨張率、約３．５Ｗ／ｍＫの熱伝導率、約
１５．５の誘電率（２０℃、１３．５６ＭＨｚで測定）、約１１×１０−４の誘電正接（
２０℃、１３．５６ＭＨｚ）、室温で１０１５Ω・ｃｍより大きい体積抵抗率を有するこ
とができる。
別の一実施形態では、誘電体層は、ＹＡＧである。別の一実施形態では、誘電体層は、
サファイアである。更に別の一実施形態では、誘電体層は、イットリウム・アルミニウム
酸化物（ＹｘＡｌｙＯｚ）である。
メサ（図示せず）を、誘電体層１３６の表面上に形成することができ、誘電体層１４６
、金属層１８０、及び熱伝導性ベース１６４は、ヘリウムの流れのための孔（図示せず）
を含むことができる。他の構造（例えば、シールバンド及びヘリウム溝）もまた、誘電体
層１４６の表面上に形成することができる。誘電体層１３６が熱伝導性ベース１６４の上
に形成された後に、孔、メサ、及び／又は他の構造を形成することができる。一実施形態
では、メサは、誘電体層１３６の表面をビードブラスト、塩ブラスト、又は別な方法で粗
面化することによって形成される。一実施形態では、孔は、層及び熱伝導性ベース１６４
内にレーザ穿孔される。
図４は、静電チャック１５０内の補助加熱要素１７０の一実施形態の分解側面図４００
を示す。補助加熱要素１７０は、誘電体材料４０５の第１層の上の熱伝導性ベース１８４
内の凹部内に形成される。その後、誘電体材料４０５の１以上の追加の層が、補助加熱要
素１７０の上に形成される。誘電体材料４０５は、堆積されたセラミックス（例えば、酸
化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化チタン（ＴｉＯ）、
窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、酸化マグネシ
ウム（ＭｇＯ）など）とすることができる。あるいはまた、誘電体材料は、他の誘電体材
料（例えば、他の酸化物）とすることができる。補助加熱要素１７０の上に堆積された金
属層１８０は、補助加熱要素１７０をＲＦ結合から遮蔽することができる。耐プラズマ性
誘電体層１３６は、金属層１８０の上に配置することができる。耐プラズマ性誘電体層１
３６は、静電吸着を行うのに十分な絶縁破壊電圧を提供することができ、プラズマによる
攻撃から静電チャック１５０を保護することができる。
図５は、静電チャックを製造するためのプロセス５００の一実施形態を示す。プロセス
５００のブロック５０５では、熱伝導性ベースが提供される。提供される熱伝導性ベース
は、内部コンポーネント（例えば、加熱要素、熱断層、及び／又は冷却及び／又は加熱す
るための内部チャネル）を有する金属ディスクとすることができる。これらの内部要素は
、例えば、機械加工、エッチング及び堆積プロセスを使用して、金属ベース内に形成する
ことができる。例えば、補助加熱要素を参照して以下に説明する操作は、加熱要素を形成
するために、熱伝導性ベースの下面に実行してもよい。
ブロック５１０では、熱伝導性ベースの上面内に凹部が形成される。凹部は、エッチン
グ又は機械加工によって形成することができる。ブロック５１２では、誘電体材料の層が
、凹部内に堆積される。誘電体材料の層は、一実施形態では、熱伝導性ベースの上面全体
の上に堆積させることができる。ブロック５１５では、補助加熱要素が、誘電体材料の上
の凹部内に形成される。これは、誘電体材料の層の上に金属層を堆積させることによって
実行することができる。金属層の堆積は、プラズマ溶射、物理蒸着（ＰＶＤ）、スパッタ
リング、又は金属を使用する他の堆積プロセスによって塗布することができる。その後、
金属層は、凹部を除いて、熱伝導性ベースから除去することができる。これは、例えば、
エッチングする部分を画定するためにリソグラフィを使用し、その後、凹部の内部以外の
金属層をエッチング除去することによって実行することができる。
ブロック５２０では、凹部は、誘電体材料で（又は別の誘電体材料で）充填される。こ
れは、熱伝導性ベースの上面並びに凹部内に誘電体材料を堆積することを含むことができ
る。誘電体材料の堆積後、熱伝導性ベースの被覆された表面は、誘電体材料を除去するた
めに研削又は研磨することができる。これは、凹部が完全に誘電体材料によって充填され
ながら、熱伝導性ベースのほぼ平坦な上面をもたらすことができる。
ブロック５２５では、金属層が、熱伝導性ベースの上面上に堆積される。金属層の堆積
は、金属をプラズマ溶射、ＰＶＤ、スパッタリング等することによって塗布することがで
きる。
ブロック５３０では、金属層を覆うために、誘電体層が熱伝導性ベースの上面上に堆積
される。誘電体層は、耐プラズマセラミックス（例えば、先に説明したようなもの）とす
ることができる。誘電体層の堆積は、プラズマ溶射、ゾル−ゲル、エアロゾルデポジショ
ン、ＰＶＤ、又は化学蒸着（ＣＶＤ）プロセスによって塗布することができる。また、こ
れらのプロセスの２以上の組み合わせを、誘電体層を形成するために実行することができ
る。堆積された誘電体層は、熱伝導性ベースの上面並びに熱伝導性ベースの側壁を覆うこ
とができる。一実施形態では、誘電体層は、堆積後に（例えば、化学的機械的平坦化（Ｃ
ＭＰ）又は他の研磨技術を用いて、）特定の厚さまで研磨／研削する。誘電体層のための
最終的な厚さは、例えば、１０〜２０ミルとすることができる。
ブロック５３０では、構造が、誘電体層に形成される。これは、（ビードブラスト又は
塩ブラストなどによって）誘電体層の上面上に形成されるメサを形成することを含むこと
ができる。これはまた、誘電体層、金属層及び／又は熱伝導性ベース内にある孔を（例え
ば、レーザドリル加工によって）穿孔することを含むことができる。その後、孔の中にプ
ラグを形成してもよい。
前述の説明は、本発明のいくつかの実施形態の良好な理解を提供するために、具体的な
システム、構成要素、方法等の例などの多数の具体的な詳細を説明している。しかしなが
ら、本発明の少なくともいくつかの実施形態は、これらの具体的な詳細なしに実施するこ
とができることが当業者には明らかであろう。他の例では、周知の構成要素又は方法は、
本発明を不必要に不明瞭にしないために、詳細には説明しないか、単純なブロック図形式
で提示されている。したがって、説明された具体的な詳細は、単なる例示である。特定の
実装では、これらの例示的な詳細とは異なる場合があるが、依然として本発明の範囲内に
あることが理解される。
本明細書全体を通して「１つの実施形態」又は「一実施形態」への参照は、その実施形
態に関連して記載された特定の構成、構造、又は特性が少なくとも１つの実施形態に含ま
れることを意味している。したがって、本明細書を通じて様々な場所における「１つの実
施形態では」又は「一実施形態では」という語句の出現は、必ずしも全て同じ実施形態を
指すものではない。また、用語「又は」は、排他的な「又は」ではなく包含的な「又は」
を意味することを意図している。用語「約」又は「およそ」は、本明細書で使用される場
合、これは、提示された公称値が±１０％以内で正確であることを意味することを意図し
ている。
本明細書内の本方法の操作が、特定の順序で図示され説明されているが、特定の操作を
逆の順序で行うように、又は特定の操作を少なくとも部分的に他の操作と同時に実行する
ように、各方法の操作の順序を変更することができる。別の一実施形態では、異なる操作
の命令又は副操作は、断続的及び／又は交互の方法とすることができる。一実施形態では
、複数の金属接合操作は、単一工程として実行される。
なお、上記の説明は例示であり、限定的ではないことを意図していることが理解される
べきである。上記の説明を読み理解することにより、多くの他の実施形態が当業者にとっ
て明らかとなるであろう。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を、その
ような特許請求の範囲が権利を与える等価物の全範囲と共に参照して決定されるべきであ
る。

Claims (13)

  1. 単体の静電チャックであって、
    上面内に形成された複数の凹部を有する金属体と、
    金属体内に埋め込まれた複数の主加熱要素と、
    複数の凹部の内部にそれぞれ堆積された複数の第１の誘電体層と、
    複数の補助加熱要素であって、
    各補助加熱要素は、第１の誘電体層上に堆積された金属堆積層から形成され、
    複数の主加熱要素と複数の補助加熱要素は、誘電体材料により金属体から電気的に分離され、
    複数の主加熱要素と複数の補助加熱要素は、金属体内の異なる面にあり、
    複数の補助加熱要素は、複数の主加熱要素よりも低い電力である補助加熱要素と
    対応する凹部を充填する複数の誘電体層スタックであって、各誘電体層スタックは、補助加熱要素上に堆積された１つ以上の第２の誘電体層を含んでいる誘電体層スタックと、
    金属体の少なくとも一部を覆う金属層であって、単体の静電チャックの電極として機能する金属層とを含んでいる単体の静電チャック。
  2. 金属層は、複数の加熱要素を高周波（ＲＦ）結合から遮蔽している、請求項１記載の単体の静電チャック。
  3. 金属層は誘電体層スタックを覆っている、請求項２記載の単体の静電チャック。
  4. 金属層を覆う耐プラズマ性誘電体層を含む請求項３記載の単体の静電チャック。
  5. 耐プラズマ性誘電体層は、イットリウムが支配的なセラミックスを含む請求項４記載の単体の静電チャック。
  6. 耐プラズマ性誘電体層は、Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２の固溶体を含む請求項４記載の単体の静電チャック。
  7. 金属層は、約２０〜５０ミルの厚さを有し、耐プラズマ性誘電体層は約１０〜２０ミルの厚さを有する請求項４記載の単体の静電チャック。
  8. 金属層は、チャック電極とＲＦ電極の両方として機能する請求項２記載の単体の静電チャック。
  9. 複数の主加熱要素と複数の補助加熱要素は、処理中に支持された基板上で０．５℃未満の温度変動を単体の静電チャックに維持させる請求項１記載の単体の静電チャック。
  10. 静電チャックの製造方法であって、
    金属体の下面内に第１の複数の凹部を形成する工程と、
    第１の複数の凹部内に複数の主加熱要素を形成する工程と、
    第１の複数の凹部を誘電体材料で充填する工程と、
    金属体の上面内に第２の複数の凹部を形成する工程と、
    第２の複数の凹部の内部にそれぞれ堆積される複数の第１の誘電体層を形成する工程と、
    複数の補助加熱要素を堆積させる工程であって、
    各補助加熱要素は、第１の誘電体層上に堆積された金属堆積層から形成され、
    複数の主加熱要素と複数の補助加熱要素は金属体内の異なる面にあり、
    複数の補助加熱要素は複数の主加熱要素よりも低い電力である工程と、
    第２の複数の凹部を複数の誘電体層スタックで充填する工程であって、各誘電体層スタックは、補助加熱要素上に堆積された１つ以上の第２の誘電体層を含んでいる工程と、
    金属体の少なくとも一部を覆う金属層を形成する工程であって、金属層は静電チャックの電極として機能している工程とを含む方法。
  11. 金属体の上面上に金属層を堆積させる工程を含み、金属層は複数の補助加熱要素を高周波（ＲＦ）結合から遮蔽し、静電チャック用電極として機能する請求項１０記載の方法。
  12. 金属層を耐プラズマ性誘電体層で覆う工程を含む請求項１１記載の方法。
  13. 耐プラズマ性誘電体層は、Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２の固溶体を含む請求項１２記載の方法。
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