JP6792455B2 - エンボス付き頂板および冷却チャネルを有する静電チャック - Google Patents
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Description
静電チャック(ESC)は、プラズマ処理チャンバなどの半導体処理機器内の基板に対する支持を提供するために広く使用されている。エンボス付き静電チャックは、加工物を支持するために、チャックのクランプ表面上に複数の突起を有する。これらの突起は、「メサ」または「エンボスメント」と呼ぶこともある。一般に、そのような突起上に加工物を支持することは、エンボス付きでないクランプ表面と比較して加工物の裏側との接触面積が低減されるため、有益となることができる。加工物の裏側との接触が小さければ小さいほど、概して粒子の生成が少なくなることが、概して認められており、これは、いくつかの処理の応用例で有益である。加えて、いくつかの処理の応用例は、処理中に加工物の裏側を冷却するために、裏側冷却ガスを提供することができる。
いくつかの実施形態では、150mmの基板を保持する静電チャックは、サセプタを含むことができ、サセプタは、1つまたは複数の冷却チャネルが上面内に形成されたアルミニウムのサセプタベースと、1つまたは複数の冷却チャネルの上に配置されたアルミニウムの高くした中心支持体と、高くした中心支持体上に配置された150mmのセラミック頂板とを含み、セラミック頂板は、エンボス付き頂面を有し、セラミック頂板および高くした中心支持体は、セラミック頂板のエンボス付き頂面上に配置されたときの基板の裏側へ1つまたは複数の冷却チャネルによって提供される冷却ガスの送出を容易にするために、複数の孔を含む。
本開示の実施形態について、上記で簡単に要約し、以下でより詳細に論じており、添付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も許容しうるため、添付図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示しており、したがって本開示の範囲を限定すると解釈されるべきでないことに留意されたい。
改善されたエンボスおよび冷却チャネルを有する静電チャック(ESC)が、本明細書に提供される。いくつかの実施形態では、以下でさらに詳細に論じるように、改善されたESCは、垂直またはテーパ状のエッジを有するエンボス付きセラミック頂板を含むことができ、この頂板は、既存のESC設計、たとえば150mmのESC設計で使用することができる。
カソード構造110は、水盤形の形状を有しており、静電チャック100の基礎的な構造支持体として働く。カソード構造110は、典型的には、ステンレス鋼などの頑丈な金属から作られる。カソード構造110内に配置されたディスク状の冷却板112は、サセプタ102を支持し、サセプタ102への冷却流体/ガスの送出を容易にする。冷却板112は、静電チャック100上に配置されたときの基板を位置決めするために使用される1つまたは複数のリフトピン120を収容するために、1つまたは複数のリフトピン孔132を含む。冷却板112はまた、冷却流体/ガスをサセプタ102へ送出するための1つまたは複数の導管124を含む。
サセプタベース104は、サセプタベース104の頂面上に形成された冷却チャネル114へのガスの送出を容易にするために、1つまたは複数の導管124と位置合わせされる1つまたは複数の導管を含む。図2は、本開示の少なくとも1つの実施形態による冷却チャネル114を有するサセプタベース104の上面図を示す。いくつかの実施形態では、導管126を介してサセプタベース104の頂部へ裏側冷却ガス/流体を送出し、冷却チャネル114に流すことができる。サセプタベース104は、いくつかのボルト204によって冷却板112に固定することができる。図2に示すように、いくつかの実施形態では、冷却チャネル114は、実質上円形の外側チャネル206と、既存の静電チャック設計に対応するための平坦部分202とを有する。冷却チャネル114はまた、冷却ガス/流体を均等に分散させるように複数の接続チャネル210を介して外側チャネル206に結合された複数の内側チャネル208を含むことができる。導管126は、複数の放射状チャネル212を介して内側チャネル208に結合することができる。いくつかの実施形態では、冷却チャネル114は、図2に示すように、サセプタベース104の中心軸の周りに軸対称に配置された3組のガス分散チャネル214を構成することができ、分散チャネルの各組は、共通の外側チャネル206に結合される。具体的には、分散チャネルの3組はそれぞれ、入口導管126と、入口導管126を内側チャネル208に結合する放射状チャネル212と、内側チャネル208の各端部を外側チャネル206に結合する2つの接続チャネル210とを含むことができる。
いくつかの実施形態では、サセプタベース104は、アルミニウム、銅、または他の材料から作ることができる。同様に、高くした中心支持体106もまた、アルミニウム、銅、または他の材料から作ることができる。
誘電体頂板108はまた、既存の静電チャック設計に対応するために、実質上円形の外径306と、平坦部分302とを含むことができる。いくつかの実施形態では、誘電体頂板108は、エンボス付き頂面308を含む。エンボスは、基板に接触する支持表面の表面積を低減させる。エンボスは、高くした突出部310をもたらすように、エンボスプロセスによって形成することができる。高くした突出部310の高さは、約5〜25μmとすることができる。いくつかの実施形態では、高くした突出部310は、エンボス付きでない表面の接触面積の約55%〜約70%のエンボス接触面積を形成することができる。概して、そのようなエンボス付き表面上で基板を支持することは、エンボス付きでないクランプ表面と比較して基板の裏側との接触面積が低減されるため、有益である。概して、基板の裏側との接触面積が小さければ小さいほど、粒子の生成が少なくなり、これは、いくつかの処理の応用例で有利である。いくつかの実施形態では、誘電体頂板108は、窒化アルミニウム、窒化ホウ素などのセラミック材料から作られる。
本発明のESCは、任意のタイプのプロセスチャンバと併せて利用することができる。例示的なプロセスチャンバには、たとえばカリフォルニア州サンタクララのApplied Materials,Inc.から入手可能なエッチングリアクタのDPS(登録商標)ラインまたは他のプロセスチャンバなど、エッチングプロセスに使用される任意のプロセスチャンバが含まれる。他の製造者のものを含む他のプロセスチャンバも、同様に使用することができる。
たとえば、図5は、本明細書に論じる本開示の実施形態を実施するために使用することができる種類の例示的なシステム500の概略図を示す。システム500のプロセスチャンバ510は、単独で利用することができ、または、カリフォルニア州サンタクララのApplied Materials,Inc.から入手可能なCENTURA(登録商標)の一体化された半導体基板処理システムなど、一体化された半導体基板処理システムの処理モジュール、もしくはクラスタツールとして利用することができる。適したエッチングリアクタの例には、やはりApplied Materials,Inc.から入手可能なエッチングリアクタのADVANTEDGE(商標)ライン(AdvantEdgeG3もしくはAdvantEdgeG5など)、エッチングリアクタのDPS(登録商標)ライン(DPS(登録商標)、DPS(登録商標)II、DPS(登録商標)AE、DPS(登録商標)HT、DPS(登録商標)G3ポリエッチャなど)、または他のエッチングリアクタが含まれる。他のプロセスチャンバおよび/またはクラスタツールも、同様に適切に使用することができる。
上記のプロセスチャンバ510の制御を容易にするために、コントローラ540は、様々なチャンバおよびサブプロセッサを制御するために工業環境で使用することができる任意の形態の汎用コンピュータプロセッサの1つとすることができる。CPU544のメモリ542またはコンピュータ可読媒体は、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読取り専用メモリ(ROM)、フロッピーディスク、ハードディスク、またはローカルもしくは遠隔の任意の他の形態のデジタルストレージなど、容易に入手可能なメモリの1つまたは複数とすることができる。支援回路546は、従来の方法でプロセッサを支援するようにCPU544に結合される。これらの回路には、キャッシュ、電源、クロック回路、入出力回路、およびサブシステムなどが含まれる。本明細書に記載する本発明の方法は、概して、メモリ542内にソフトウェアルーチンとして記憶される。ソフトウェアルーチンはまた、CPU544によって制御されているハードウェアから遠隔に位置する第2のCPU(図示せず)によって記憶および/または実行することもできる。
Claims (13)
- 基板を保持する静電チャックであって、
サセプタを備え、前記サセプタは、
1つまたは複数の冷却チャネルが上面内に形成された導電性のサセプタベースであって、前記1または複数の冷却チャネルは、環状の外側チャネルと、複数の接続チャネルを介して前記外側チャネルに接続される複数の内側チャネルとを含み、複数の放射状のチャネルを介して前記内側チャネルに接続される導管を有し、裏側冷却ガスが、前記導管を介して前記導電性のサセプタベースの頂部に送出される、導電性のサセプタベースと、
前記導電性のサセプタベースの上面に形成された前記冷却チャネルを覆うためにキャップを提供するように前記1つまたは複数の冷却チャネルの上に配置された高くした中心支持体と、
前記高くした中心支持体上に配置された誘電体頂板とを含み、前記誘電体頂板が、エンボス付き頂面を有し、前記誘電体頂板および高くした中心支持体が、前記誘電体頂板の前記エンボス付き頂面上に配置されたときの前記基板の裏側へ前記1つまたは複数の冷却チャネルによって提供される冷却ガスの送出を容易にするために、複数の孔を含み、
前記サセプタが、テーパ状のエッジを含む、静電チャック。 - 前記サセプタベースおよび前記高くした中心支持体が、アルミニウムを含む、請求項1に記載の静電チャック。
- 前記誘電体頂板が、セラミック頂板である、請求項1に記載の静電チャック。
- 前記誘電体頂板が、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、または窒化ホウ素から作られる、請求項1に記載の静電チャック。
- 前記誘電体頂板が、150mmの基板を支持するように寸法設定される、請求項1に記載の静電チャック。
- 前記サセプタベース、前記高くした中心支持体、および前記誘電体頂板を通って配置された1つまたは複数のリフトピン孔
をさらに備える、請求項1に記載の静電チャック。 - 前記誘電体頂板が、
前記誘電体頂板の上面から延びる複数のエンボス付き特徴をさらに備え、各エンボス付き特徴の横断面が、前記誘電体頂板上に配置されたときの前記基板の表面に対して平行な平面内でなめらかに変化する周縁エッジを有する、請求項1から6までのいずれか1項に記載の静電チャック。 - 基板を処理する装置であって、
プロセス領域を画定するチャンバと、
前記プロセス領域内で基板を保持する静電チャックとを備え、前記静電チャックは、
ペデスタルと、
前記ペデスタル上に配置されたサセプタとを備え、前記サセプタは、
1つまたは複数の冷却チャネルが上面内に形成された導電性のサセプタベースであって、前記1または複数の冷却チャネルは、環状の外側チャネルと、複数の接続チャネルを介して前記外側チャネルに接続される複数の内側チャネルとを含み、複数の放射状のチャネルを介して前記内側チャネルに接続される導管を有し、裏側冷却ガスが、前記導管を介して前記導電性のサセプタベースの頂部に送出される、導電性のサセプタベースと、
前記導電性のサセプタベースの上面に形成された前記冷却チャネルを覆うためにキャップを提供するように前記1つまたは複数の冷却チャネルの上に配置された高くした中心支持体と、
前記高くした中心支持体上に配置された誘電体頂板とを含み、前記誘電体頂板が、エンボス付き頂面を有し、前記誘電体頂板および高くした中心支持体が、前記誘電体頂板の前記エンボス付き頂面上に配置されたときの前記基板の裏側へ前記1つまたは複数の冷却チャネルによって提供される冷却ガスの送出を容易にするために、複数の孔を含み、
前記サセプタが、テーパ状のエッジを含む、装置。 - 前記静電チャックが、前記サセプタを前記ペデスタルに固定する単一の捕獲リングをさらに備える、請求項8に記載の装置。
- 前記ペデスタルが、
ベースカソード構造と、
前記ベースカソード構造によって支持された冷却板とを備え、前記サセプタが、前記冷却板上に配置される、請求項8に記載の装置。 - 前記誘電体頂板が、セラミック頂板である、請求項8から10までのいずれか1項に記載の装置。
- 前記誘電体頂板が、150mmの基板を支持するように寸法設定される、請求項8から10までのいずれか1項に記載の装置。
- 150mmの基板を保持する静電チャックであって、
サセプタを備え、前記サセプタは、
1つまたは複数の冷却チャネルが上面内に形成されたアルミニウムのサセプタベースであって、前記1または複数の冷却チャネルは、環状の外側チャネルと、複数の接続チャネルを介して前記外側チャネルに接続される複数の内側チャネルとを含み、複数の放射状のチャネルを介して前記内側チャネルに接続される導管を有し、裏側冷却ガスが、前記導管を介して前記アルミニウムのサセプタベースの頂部に送出される、アルミニウムのサセプタベースと、
前記アルミニウムのサセプタベースの上面に形成された前記冷却チャネルを覆うためにキャップを提供するように前記1つまたは複数の冷却チャネルの上に配置されたアルミニウムの高くした中心支持体と、
前記高くした中心支持体上に配置された150mmのセラミック頂板とを含み、前記セラミック頂板が、エンボス付き頂面を有し、前記セラミック頂板および高くした中心支持体が、前記セラミック頂板の前記エンボス付き頂面上に配置されたときの前記基板の裏側へ前記1つまたは複数の冷却チャネルによって提供される冷却ガスの送出を容易にするために、複数の孔を含み、
前記サセプタが、テーパ状のエッジを含む、静電チャック。
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