JP7356446B2 - 封止表面を有する静電チャック - Google Patents
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Description
本出願の一部として、PCT願書が本明細書と同時に提出される。同時に提出されたPCT願書において特定されているように、本出願が利益または優先権を主張する出願の各々は、その全体があらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
いくつかの概念を特定の実施形態と併せて説明することになるが、これら実施形態は限定することを意図するものではないことが理解されるであろう。いくつかのタイプの半導体処理では、ウェハまたは基板は処理チャンバ内で処理され、処理チャンバは、この処理中にウェハが置かれ得るペデスタルまたは支持構造体を有し得る。本出願では、「半導体ウェハ」、「ウェハ」、「基板」、「ウェハ基板」、および「部分的に作製された集積回路」という用語は交換可能に用いられる。当業者は、「部分的に作製された集積回路」という用語は、シリコンウェハ上に作製される集積回路製造の多くの段階のいずれかの間のシリコンウェハを指し得ることを理解するであろう。半導体デバイス業界で使用されるウェハまたは基板は典型的には、200mm、または300mm、または450mmの直径を有する。以下の詳細な説明は、本発明が、そのようなウェハと共に使用して実現されることを想定している。しかしながら、本発明はそのように限定されない。ワークピースは、様々な形状、サイズ、および材料を有してよい。半導体ウェハに加えて、本発明を利用し得る他のワークピースには、プリント回路基板、磁気記録媒体、磁気記録センサ、ミラー、光学要素、微小機械デバイスなどの様々な物品が含まれる。
1.第1の前駆体への基板表面の暴露。
2.基板が位置している反応チャンバのパージ。
3.典型的にはプラズマおよび/または第2の前駆体を用いた、基板表面の反応の活性化。
4.基板が位置している反応チャンバのパージ。
本明細書に記載されるESCの様々な実施形態が、基板への裏側堆積の低減を実現した。ある実験では、300ボルト以上のクランプ電圧の使用が、クランプ力を使用しない場合と比較して、裏側堆積を改善することを示した。図9は、第1の堆積実験の結果を示す。ここでは、材料の材料の層を、1つのステーションにおいて様々な静電クランプ電圧を使用して多数の基板上に堆積させた。処理された基板の各々について、基板の外周エッジの周囲の72ポイントおよびノッチでの測定値(例えば、方位角測定値)を取得し、水平軸を形成した。垂直軸は無次元単位での厚さである。図9で分かるように、クランプ力が印加されていない、すなわち電圧がゼロである基板は、エッジポイント40~60において約70~約700の裏側堆積を有した。対照的に、残りの基板は各々には、堆積処理中に約300Vから約1000Vの範囲のクランプ力が印加され、これら基板については、裏側堆積は約30以下であった。ゼロ点付近の高い測定値は基板のノッチの位置であり、それにより、クランプに関係なく、ノッチの周囲の領域おける裏側堆積が増加している。
実現形態1:
本体を備えるペデスタルを含む実現形態であって、本体は、平面であり、本体の垂直中心軸に直角をなし、半径方向厚さを有する、上側環状封止表面と、第1の距離だけ上側環状封止表面からオフセットされた下側凹部表面と、下側凹部表面から突出する複数の微小接触領域(MCA)であって、各MCAは、第1の距離以下である第2の距離だけ下側凹部表面からオフセットされた上部表面を有する、複数の微小接触領域(MCA)と、本体内の1つ以上の電極と、を含み、上側環状封止表面は、半導体基板がペデスタルによって支持されている時に、半導体基板の外側エッジを支持するように構成され、上側環状封止表面およびMCAの上部表面は、半導体基板がペデスタルによって支持されている時に、半導体基板を支持するように構成され、1つ以上の電極は、無線周波数(RF)電力供給源、電気的接地、および直流(DC)電力供給源からなる群から選択される1つ以上の物品に電気的に接続するように構成されている、実現形態。
実現形態1に記載のペデスタルであって、1つ以上の電極は静電クランプ電極であり、1つ以上の静電クランプ電極は、半導体基板がペデスタルによって支持されている時、かつ1つ以上の静電クランプ電極がDC電力供給源によって給電されている時に、半導体基板に静電クランプ力を提供するように構成されている、ペデスタル。
実現形態2に記載のペデスタルであって、半導体基板がペデスタルによって支持されている時、かつ1つ以上の静電クランプ電極が半導体基板上に静電クランプ力を提供する時に、上側環状封止表面と半導体基板との間に封止が形成される、ペデスタル。
実現形態1に記載のペデスタルであって、1つ以上の電極が、RF電力供給源と電気的に接続し、RF電力供給源からRF電力を受け取るように構成されている、ペデスタル。
実現形態1に記載のペデスタルであって、上側環状封止表面は、半導体基板の半径よりも小さい内側半径と、半導体基板の半径よりも大きい外側半径とを有する、ペデスタル。
実現形態5に記載のペデスタルであって、内側半径が約142ミリメートルである、ペデスタル。
実現形態6に記載のペデスタルであって、外側半径が約150ミリメートルである、ペデスタル。
実現形態1に記載のペデスタルであって、半径方向厚さが約25ミリメートル以下である、ペデスタル。
実現形態8に記載のペデスタルであって、半径方向厚さが約15ミリメートル以下である、ペデスタル。
実現形態1に記載のペデスタルであって、上側環状封止表面と、MCAの上部表面とが同一平面上にあり、第1の距離が第2の距離に等しい、ペデスタル。
実現形態10に記載のペデスタルであって、第1の距離および第2の距離は、0.0127ミリメートルおよび0.0381ミリメートルに等しいか、または0.0127ミリメートルと0.0381ミリメートルの間である、ペデスタル。
実現形態11に記載のペデスタルであって、第1の距離および第2の距離は0.0254ミリメートルである、ペデスタル。
実現形態1に記載のペデスタルであって、第1の距離は第2の距離よりも大きい、ペデスタル。
実現形態13に記載のペデスタルであって、第1の距離および第2の距離は、0.0127ミリメートルおよび0.0381ミリメートルに等しいか、または0.0127ミリメートルと0.0381ミリメートルの間である、ペデスタル。
実現形態1に記載のペデスタルであって、複数のMCAは、2,000を超えるMCAを含む、ペデスタル。
実現形態15に記載のペデスタルであって、複数のMCAは、4,000を超えるMCAを含む、ペデスタル。
実現形態15に記載のペデスタルであって、実質的に全てのMCAが、互いに等間隔に配置されている、ペデスタル。
実現形態17に記載のペデスタルであって、実質的に全てのMCAが、互いに3.9ミリメートルだけ間隔を置いている、ペデスタル。
実現形態15に記載のペデスタルであって、複数のMCAは複数のサブ配置に分割され、各サブ配置におけるMCAは、三角形パターン、正方形パターン、対称パターン、放射状配置、および六角形パターンのうちの1つ以上で、下側凹部表面上に位置合わせされている、ペデスタル。
実現形態1に記載のペデスタルであって、下側凹部表面は凹部表面領域を有し、MCA上部表面の各々は上部表面領域を有し、複数のMCAにおけるMCAの全ての上部表面領域の合計が凹部表面領域の3%以下である、ペデスタル。
実現形態1に記載のペデスタルであって、各MCAは、平面の上部表面領域を有する円柱である、ペデスタル。
実現形態21に記載のペデスタルであって、各MCAの半径は、約0.35ミリメートルである、ペデスタル。
実現形態1に記載のペデスタルであって、上側環状封止表面は、約0.8128マイクロメートル~約0.2032マイクロメートルのラフネスを有する、ペデスタル。
実現形態1に記載のペデスタルであって、MCA上部表面の各々は、約0.8128マイクロメートル~約0.2032マイクロメートルのラフネスを有する、ペデスタル。
実現形態1に記載のペデスタルであって、上側環状封止表面が、0.0254ミリメートルの最大範囲を有する平坦度を有する、ペデスタル。
実施形態1に記載のペデスタルであって、MCA上部表面の各々が、0.0254ミリメートルの最大範囲を有する平坦度を有する、ペデスタル。
実現形態1に記載のペデスタルであって、本体がセラミックで構成されている、ペデスタル。
実現形態1に記載のペデスタルであって、本体は金属または金属合金で構成され、本体はセラミックでコーティングされている、ペデスタル。
半導体処理システムを含む実現形態であって、半導体処理システムは、処理チャンバと、処理チャンバ内の1つ以上の処理ステーションと、1つ以上の処理ステーションの各々の中にある静電チャックであって、各静電チャックは本体を有し、本体は上側環状封止表面を含み、上側環状封止表面は平面であり、本体の垂直中心軸に直角をなし、半径方向厚さを有する、静電チャックと、第1の距離だけ上側環状封止表面からオフセットされた下側凹部表面と、下側凹部表面から突出する複数の微小接触領域(MCA)であって、各MCAは、第1の距離以下である第2の距離だけ下側凹部表面からオフセットされた上部表面を有する、複数の微小接触領域(MCA)と、本体内の1つ以上の静電クランプ電極であって、上側環状封止表面は、半導体基板が静電チャックによって支持されている時に、半導体基板の外側エッジを支持するように構成され、上側環状封止表面およびMCAの上部表面は、半導体基板が静電チャックによって支持されている時に、半導体基板を支持するように構成され、1つ以上の静電クランプ電極は、半導体基板が静電チャックによって支持されている時、かつ1つ以上の静電クランプ電極がDC電力供給源によって給電されている時に、半導体基板に静電クランプ力を提供するように構成されている、1つ以上の静電クランプ電極と、静電クランプ電極に電気的に接続されたDC電源と、メモリおよびプロセッサを有するコントローラであって、メモリは命令を記憶しており、命令は、半導体基板が静電チャックによって支持されている時に、静電クランプ力を半導体基板上に提供するために、DC電源に、電力を静電クランプ電極に供給させるように構成されている、コントローラと、を備える実現形態。
実現形態29に記載の半導体処理システムであって、半導体処理システムは、半導体基板を各静電チャック上に配置するように構成されたエンドエフェクタを更に備え、メモリは命令を更に記憶しており、命令は、エンドエフェクタに、半導体基板を各静電チャック上に位置合わせさせ、半導体基板を静電チャックのうちの1つの上に位置合わせさせた後に、その半導体基板上に静電クランプ力を提供するために、DC電源に、その1つの静電チャック内の静電クランプ電極に電力を供給させるように構成されている、半導体処理システム。
実現形態30に記載の半導体処理システムであって、メモリは命令を更に記憶しており、命令は、エンドエフェクタが半導体基板を静電チャックのうちの1つの上に位置合わせしている間に、その半導体基板上に、より低い静電クランプ力を提供するために、DC電源に、その1つの静電チャックの静電クランプ電極に電力を供給させるように構成されている、半導体処理システム。
半導体処理の実施形態を含む実現形態であって、実施形態は、処理チャンバと、処理チャンバ内の1つ以上の処理ステーションと、1つ以上の処理ステーションの各々の中にあるペデスタルであって、各ペデスタルは本体を有し、本体は上側環状封止表面を含み、上側環状封止表面は平面であり、本体の垂直中心軸に直角をなし、半径方向厚さを有する、ペデスタルと、第1の距離だけ上側環状封止表面からオフセットされた下側凹部表面と、下側凹部表面から突出する複数の微小接触領域(MCA)であって、各MCAは、第1の距離以下である第2の距離だけ下側凹部表面からオフセットされた上部表面を有する、複数の微小接触領域(MCA)と、本体内の1つ以上の電極であって、上側環状封止表面は、半導体基板がペデスタルによって支持されている時に、半導体基板の外側エッジを支持するように構成され、上側環状封止表面およびMCAの上部表面は、半導体基板がペデスタルによって支持されている時に、半導体基板を支持するように構成され、1つ以上の電極は、無線周波数(RF)電力供給源に電気的に接続するように構成された、1つ以上の電極と、を含む、ペデスタルと、電気的接地に電気的に接続されたペデスタルの上方にあるシャワーヘッドと、1つ以上の電極に電気的に接続されたRF電力供給源と、メモリおよびプロセッサを有するコントローラであって、メモリは命令を記憶しており、命令は、ペデスタルとシャワーヘッドとの間にプラズマを発生させるために、RF電源に、RF電圧を1つ以上の電極に供給させるように構成されている、実現形態。
実現形態32に記載の半導体処理システムであって、プラズマがペデスタルとシャワーヘッドとの間に生成されている間、静電クランプ力が基板に印加されない、半導体処理システム。
実現形態32に記載の半導体処理システムであって、半導体処理システムは直流(DC)電源を更に備え、DC電源は、1つ以上の電極に電気的に接続され、1つ以上の電極は、半導体基板がペデスタルによって支持されている時、かつ1つ以上の電極がDC電源によって給電されている時に、半導体基板に静電クランプ力を提供するように構成され、メモリは命令を更に記憶しており、命令は、半導体基板がペデスタルによって支持されている時に、静電クランプ力を半導体基板上に提供するために、DC電源に、電力を1つ以上の電極に供給させるように構成されている、半導体処理システム。
Claims (33)
- ペデスタルであって、
本体を備え、前記本体は、
平面であり、前記本体の垂直中心軸に直角をなし、半径方向厚さを有する、上側環状封止表面と、
第1の距離だけ前記上側環状封止表面からオフセットされた下側凹部表面と、
前記下側凹部表面から突出する複数の微小接触領域(MCA)と、前記MCAの各々は、前記第1の距離以下である第2の距離だけ前記下側凹部表面からオフセットされた上部表面を有し、
前記本体内の1つ以上の電極と、を含み、
前記上側環状封止表面は、半導体基板が前記ペデスタルによって支持されている時に、前記半導体基板の外側エッジを支持するように構成され、
前記上側環状封止表面および前記MCAの前記上部表面は、前記半導体基板が前記ペデスタルによって支持されている時に、前記半導体基板を支持するように構成され、
前記1つ以上の電極は、無線周波数(RF)電力供給源、電気的接地、および直流(DC)電力供給源からなる群から選択される1つ以上の物品に電気的に接続するように構成され、
前記下側凹部表面は、凹部表面領域を有し、
前記MCAの前記上部表面の各々は、上部表面領域を有し、
前記複数のMCAにおける前記MCAの全ての前記上部表面領域の合計は、前記凹部表面領域および前記上部表面領域の合計の総和の3%以下である、ペデスタル。 - 請求項1に記載のペデスタルであって、
前記1つ以上の電極は静電クランプ電極であり、
前記1つ以上の静電クランプ電極は、前記半導体基板が前記ペデスタルによって支持されている時、かつ前記1つ以上の静電クランプ電極が前記DC電力供給源によって給電されている時に、前記半導体基板に静電クランプ力を提供するように構成されている、ペデスタル。 - 請求項2に記載のペデスタルであって、前記半導体基板が前記ペデスタルによって支持されている時、かつ前記1つ以上の静電クランプ電極が前記半導体基板上に前記静電クランプ力を提供する時に、前記上側環状封止表面と前記半導体基板との間に封止が形成される、ペデスタル。
- 請求項1に記載のペデスタルであって、前記1つ以上の電極は、
前記RF電力供給源に電気的に接続し、
前記RF電力供給源からRF電力を受け取るように構成されている、ペデスタル。 - 請求項1に記載のペデスタルであって、前記上側環状封止表面は、前記半導体基板の半径よりも小さい内側半径と、前記半導体基板の半径よりも大きい外側半径とを有する、ペデスタル。
- 請求項5に記載のペデスタルであって、前記内側半径は約142ミリメートルである、ペデスタル。
- 請求項6に記載のペデスタルであって、前記外側半径は約150ミリメートルである、ペデスタル。
- 請求項1に記載のペデスタルであって、前記半径方向厚さは約25ミリメートル以下である、ペデスタル。
- 請求項8に記載のペデスタルであって、前記半径方向厚さは約15ミリメートル以下である、ペデスタル。
- 請求項1に記載のペデスタルであって、
前記上側環状封止表面と、前記MCAの前記上部表面とが同一平面上にあり、
前記第1の距離は前記第2の距離に等しい、ペデスタル。 - 請求項10に記載のペデスタルであって、前記第1の距離および前記第2の距離は、0.0127ミリメートルおよび0.0381ミリメートルに等しいか、または0.0127ミリメートルおよび0.0381ミリメートルの間である、ペデスタル。
- 請求項11に記載のペデスタルであって、前記第1の距離および前記第2の距離は0.0254ミリメートルである、ペデスタル。
- 請求項1に記載のペデスタルであって、前記第1の距離は前記第2の距離よりも大きい、ペデスタル。
- 請求項13に記載のペデスタルであって、前記第1の距離および前記第2の距離は、0.0127ミリメートルおよび0.0381ミリメートルに等しいか、または0.0127ミリメートルおよび0.0381ミリメートルの間である、ペデスタル。
- 請求項1に記載のペデスタルであって、前記複数のMCAは、2,000を超えるMCAを含む、ペデスタル。
- 請求項15に記載のペデスタルであって、前記複数のMCAは、4,000を超えるMCAを含む、ペデスタル。
- 請求項15に記載のペデスタルであって、実質的に全ての前記MCAは、互いに等間隔に配置されている、ペデスタル。
- 請求項17に記載のペデスタルであって、実質的に全ての前記MCAは、互いに3.9ミリメートル間隔で配置されている、ペデスタル。
- 請求項15に記載のペデスタルであって、
前記複数のMCAは複数のサブ配置に分割され、
前記サブ配置の各々における前記MCAは、三角形パターン、正方形パターン、対称パターン、放射状配置、および六角形パターンの1つ以上で、前記下側凹部表面上に位置合わせされている、ペデスタル。 - 請求項1に記載のペデスタルであって、前記MCAの各々は、平面の上部表面領域を有する円柱である、ペデスタル。
- 請求項20に記載のペデスタルであって、前記MCAの各々の半径は、約0.35ミリメートルである、ペデスタル。
- 請求項1に記載のペデスタルであって、前記上側環状封止表面は、約0.8128マイクロメートルから約0.2032マイクロメートルのラフネスを有する、ペデスタル。
- 請求項1に記載のペデスタルであって、前記MCAの前記上部表面の各々は、約0.8128マイクロメートルから約0.2032マイクロメートルのラフネスを有する、ペデスタル。
- 請求項1に記載のペデスタルであって、前記上側環状封止表面は、0.0254ミリメートルの最大範囲を有する平坦度を有する、ペデスタル。
- 請求項1に記載のペデスタルであって、前記MCAの前記上部表面の各々は、0.0254ミリメートルの最大範囲の平坦度を有する、ペデスタル。
- 請求項1に記載のペデスタルであって、前記本体はセラミックで構成されている、ペデスタル。
- 請求項1に記載のペデスタルであって、
前記本体は金属または金属合金を備え、
前記本体はセラミックでコーティングされ、
前記本体はさらに、前記金属または金属合金と前記1つ以上の電極との短絡を防止するように構成されている少なくとも1つの電気的絶縁層を備えている、ペデスタル。 - 半導体処理システムであって、
処理チャンバと、
前記処理チャンバ内の1つ以上の処理ステーションと、
前記1つ以上の処理ステーションの各々の中にある静電チャックと、前記静電チャックの各々は本体を有し、前記本体は、
平面であり、前記本体の垂直中心軸に直角をなし、半径方向厚さを有する、上側環状封止表面と、
第1の距離だけ前記上側環状封止表面からオフセットされた下側凹部表面と、
前記下側凹部表面から突出する複数の微小接触領域(MCA)と、前記MCAの各々は、前記第1の距離以下である第2の距離だけ前記下側凹部表面からオフセットされた上部表面を有し、
前記本体内の1つ以上の静電クランプ電極であって、
前記上側環状封止表面は、半導体基板が前記静電チャックによって支持されている時に、前記半導体基板の外側エッジを支持するように構成され、
前記上側環状封止表面および前記MCAの前記上部表面は、前記半導体基板が前記静電チャックによって支持されている時に、前記半導体基板を支持するように構成され、
前記1つ以上の静電クランプ電極は、前記半導体基板が前記静電チャックによって支持されている時、かつ前記1つ以上の静電クランプ電極がDC電力供給源によって給電されている時に、前記半導体基板に少なくとも1つの静電クランプ力を提供するように構成されている、1つ以上の静電クランプ電極とを含み、
前記DC電力供給源は前記静電クランプ電極に電気的に接続されており、
前記半導体基板を前記静電クランプ上に配置するように構成されているエンドエフェクタと、
メモリおよび1以上のプロセッサを有するコントローラとを備え、
前記メモリは前記1つ以上のプロセッサによる実行時に前記1つ以上のプロセッサに、
前記エンドエフェクタに、前記半導体基板を前記静電チャック上に配置させ、
前記エンドエフェクタが前記半導体基板を前記静電チャック上に位置合わせしている間に、前記半導体基板上に第1の静電クランプ力を生じさせるために、前記DC電力供給源に、前記少なくとも1つの静電クランプ電極に対して電力を供給させ、
前記エンドエフェクタが前記半導体基板を前記静電チャック上に位置合わせした後に、前記半導体基板上に前記第1の静電クランプ力とは異なる第2の静電クランプ力を生じさせるために、前記DC電力供給源に、前記少なくとも1つの静電クランプ電極に対して電力を供給させる、命令を格納する、半導体処理システム。 - 請求項28に記載の半導体処理システムであって、
前記メモリは更に、前記1つ以上のプロセッサによる実行時に前記1つ以上のプロセッサに、
前記半導体基板を前記静電チャック上に位置合わせする前に、前記第1の静電クランプ力を前記半導体基板上に提供するために、前記DC電力供給源に、電力を前記少なくとも1つの静電クランプ電極に供給させる命令を格納する、半導体処理システム。 - 請求項29に記載の半導体処理システムであって、
前記第2の静電クランプ力の大きさは、前記第1の静電クランプ力の大きさよりも大きい、半導体処理システム。 - 半導体処理システムであって、
処理チャンバと、
前記処理チャンバ内の1つ以上の処理ステーションと、
前記1つ以上の処理ステーションの各々の中にあるペデスタルと、前記ペデスタルの各々は本体を有し、前記本体は、
平面であり、前記本体の垂直中心軸に直角をなし、半径方向厚さを有する、上側環状封止表面と、
第1の距離だけ前記上側環状封止表面からオフセットされた下側凹部表面と、
前記下側凹部表面から突出する複数の微小接触領域(MCA)と、前記MCAの各々は、前記第1の距離以下である第2の距離だけ前記下側凹部表面からオフセットされた上部表面を有し、
前記本体内の1つ以上の電極であって、
前記上側環状封止表面は、半導体基板が前記ペデスタルによって支持されている時に、前記半導体基板の外側エッジを支持するように構成され、
前記上側環状封止表面および前記MCAの前記上部表面は、前記半導体基板が前記ペデスタルによって支持されている時に、前記半導体基板を支持するように構成され、
前記1つ以上の電極は、無線周波数(RF)電力供給源に電気的に接続するように構成された、1つ以上の電極と、を含み、
電気的接地に電気的に接続さている前記ペデスタルの上方にあるシャワーヘッド
と、
前記1つ以上の電極に電気的に接続されている前記RF電力供給源と、
前記半導体基板を前記ペデスタル上に配置するように構成されているエンドエフェクタと、
前記1つ以上の電極に電気的に接続されている直流(DC)電源と、
メモリおよび1以上のプロセッサを有するコントローラとを備え、
前記メモリは前記1つ以上のプロセッサによる実行時に前記1つ以上のプロセッサに、
前記エンドエフェクタに、前記半導体基板を前記ペデスタル上に配置させ、
前記半導体基板が前記ペデスタル上に位置合わせされる前に、前記半導体基板上に静電クランプ力を提供するために、前記DC電力供給源に、前記少なくとも1つの静電クランプ電極に対して電力を供給させ、
前記ペデスタルと前記シャワーヘッドとの間にプラズマを発生させるために、前記RF電力供給源に、RF電圧を前記1つ以上の電極に供給させる、命令を格納する、半導体処理システム。 - 請求項31に記載の半導体処理システムであって、前記プラズマが前記ペデスタルと前記シャワーヘッドとの間に生成されている間、前記静電クランプ力は前記基板に印加されない、半導体処理システム。
- 請求項31に記載の半導体処理システムであって、
前記1つ以上の電極の少なくとも1つは、前記半導体基板が前記ペデスタルによって支持されている時、かつ前記1つ以上の電極の少なくとも1つが前記DC電源によって給電されている時に、前記半導体基板に静電クランプ力を提供するように構成され、
前記メモリは、さらに、前記1つ以上のプロセッサによる実行時に前記1つ以上のプロセッサに、前記半導体基板が前記ペデスタルによって支持されている時に、前記静電クランプ力を前記半導体基板上に提供するために、前記DC電源に、電力を前記1つ以上の電極に供給させる命令を格納する、半導体処理システム。
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