JPH1174333A - 基板の平面度を静電的に維持する方法及び装置 - Google Patents

基板の平面度を静電的に維持する方法及び装置

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JPH1174333A
JPH1174333A JP10194362A JP19436298A JPH1174333A JP H1174333 A JPH1174333 A JP H1174333A JP 10194362 A JP10194362 A JP 10194362A JP 19436298 A JP19436298 A JP 19436298A JP H1174333 A JPH1174333 A JP H1174333A
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chamber
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エス． ロウ カム
T Gardner James
ティー． ガードナー ジェームズ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理チャンバ内で支持体層上に基板を保持す
る装置及び方法を得ることを目的とする。 【解決手段】 本発明方法は、基板を支持体層から所定
の距離に位置決めする工程と、処理チャンバ内でプラズ
マを誘起する工程と、基板が支持体層と係合する点まで
基板を下げる工程と、所定の時間プラズマを維持する工
程を含む。本発明装置は、基板が静電的に本質的に平ら
に保持される処理チャンバ用のサセプタシステムに向け
られる。本発明装置は、基板支持体及びこの基板支持体
上に配置され誘電体で構成された支持体層を含む。少な
くとも１つの昇降ピンが、支持体層に対応する基板を支
えるために使用される。支持体層に対応する各昇降ピン
を動かす手段が設けられている。また、処理チャンバ内
にプラズマを作り出す手段が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に、本質的に平
らな基板を維持する基板支持体(substrate support)に
関し、より詳細には、基板の平面度を静電的に維持する
熱い(hot)基板支持体に関する。
【０００２】
【従来の技術】サセプタは、接地電極として機能する機
械的部分であり、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）のよう
な製造工程の間に処理チャンバ内の基板を保持する。サ
セプタは、処理チャンバの中で基板を上下するための昇
降機組立体(lift assembly)に沿って、軸(stem)に搭載さ
れた基板支持板(substrate support plate)を具備す
る。基板は、堆積プロセスを容易にするために本質的に
平らに保持される。
【０００３】基板を平らに保持することにより、一般的
に基板表面の全面に亘るより均一な構造パラメータを提
供する。例えば熱応力のために、ある程度の湾曲を有す
る基板の上よりも平らな基板の上に均一な厚さの膜を成
長させるほうが容易である。従って、もし均一な構造パ
ラメータがプロセスにより必要とされれば、基板は本質
的に平らに保持されなければならない。
【０００４】物理的に基板を平らに保持する機構が無い
場合には、多くの理由により処理の間に基板がやや湾曲
する傾向がある。例えば、基板を横切る不均一な温度
は、基板中の異なる領域における熱膨張量が異なるため
に湾曲を起こす傾向がある。例えば５５０×６５０平方
ミリメートル（ｍｍ2）の大きい基板では、基板加熱装
置は基板の大きい寸法の全面に均一な温度を与えられな
い可能性があり、熱膨張には著しい相違が起きるかもし
れない。さらに、基板の周囲は中央の領域より多くの表
面積を有し、従って中央の領域より速く熱を輻射し、温
度の不均一性、熱応力及びその結果として湾曲を生ず
る。例えばおよそ３６０×４５０ｍｍ2のより小さい基
板では、問題は顕著ではないが、しかし明らかである。
【０００５】上述のすべての難点は、処理温度が上昇す
るにつれてもっと困難になる。ガラス基板では普通の温
度である摂氏３２０度（℃）の典型的な処理温度におい
て、ガラス基板は上述のある種の熱応力のためにその平
面度を失う。
【０００６】従って、このような湾曲を防止するために
基板を本質的に平らに保持することは重要である。基板
を平らに保持するための従来の方法及び装置は、基板の
周縁部の周りに物理的に基板と接触するフレームを使用
し、支持体の重量により基板を基板支持体に対して保持
する。このようなシステムは、幾つかの難点を有するこ
とが判明している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】第１に、フレームによ
りカバーされる基板領域が犠牲にされる。従って、デバ
イスあるいは堆積のために使用される基板の表面積が少
なくなる。もし基板周縁部の全部がフレームの下にあれ
ば、結果として表面積の相当な損失を生じる。
【０００８】第２に、フレームの近くでは堆積する材料
の厚さが一定ではない。これは本来幾何学的効果であ
り、フレームの厚さのために生ずる。基板の中心近くの
領域では、入射する堆積ガス分子あるいは原子は、半球
に対応する２πステラジアンの立体角で基板の表面に衝
突する。基板の周縁部の近くでは、フレームは角度２π
のかなりの部分で部分的にガス分子を遮断する。フレー
ムの隅の近くでは、遮断はさらに悪くなる。従って、基
板の周縁部の近くでは、より少数のガス分子が基板に衝
突すると予想される。その結果として、堆積の厚さは基
板の周縁部の近くでは通常均一ではない。
【０００９】第３に、堆積した材料がフレームの下に滲
出するかもしれない。このような材料は、その厚さが制
御できないから膜には使用できない。通常、フレームは
境界が明確に基板と接触していないので、この問題が生
ずる。換言すれば、フレームの有効な堆積「影(shado
w)」（フレームの縁が堆積を阻止し始める点）は、フレ
ームが基板に物理的に接触する点と同一の点ではない。
この１つの理由は、フレームが基板に密接に接触した
時、両者は完全に平行ではないかもしれないことであ
る。その結果として、フレームの下の基板上に若干の堆
積が生ずるかもしれない。当然、このような堆積の量は
基板のフレームされていない中央領域上よりも少ない。
この堆積は、それが制御できない意味で問題が多い。
【００１０】第４に、基板を平らに保持するための物理
的なフレームは、処理チャンバに置かれる大きい構造物
を構成する。それはチャンバ内の汚染物質粒子の潜在的
供給源であり、堆積膜の品質を低下させる。フレームと
基板の接触は摩擦により粒子の放出をしばしば起こすの
で、このことは特に本質的である。また、このような粒
子はチャンバの真空特性に不利な影響を与える。
【００１１】第５に、基板が１つのチャンバで処理され
次に他のチャンバでさらに処理されるために移動される
時に、物理的なフレームは搬送の信頼性に影響を与え
る。詳しくは、基板が１つのチャンバから他のチャンバ
へ搬送される時、新しいフレームが通常用いられる。位
置ずれによる基板処理領域の損失を避けるために、各フ
レームは各処理チャンバで同一の位置に配置されなけれ
ばならない。位置ずれが起こると、１つのチャンバで使
用された基板処理領域のいくらかは、次のチャンバでは
フレームにより影になる。さらに、先に１つのチャンバ
でフレームにより影にされた基板のいくらかの領域は、
次のチャンバではカバーされない。両方の場合におい
て、これらの領域は完全には処理されていないので、無
駄にせざるを得ない。この問題点を解決するためには、
各フレームにより同じ領域がカバーされることを保証す
るために、複雑な再位置合わせ機構が使用されなければ
ならない。このような機構は、さらにチャンバ内で表面
領域から多くの粒子を放出し、粒子汚染と絶縁破壊を生
ずる。このような機構はまた、高価で複雑であり処理チ
ャンバの製造コストを著しく増加させる。
【００１２】本発明者らは、使用可能な基板領域を増加
し、この領域の特に基板の縁部近くの膜の均一性を高め
るために、基板を本質的に平らに維持する方法及び装置
を提供する必要を発見した。この方法及び装置は、複雑
な機構を必要とするべきではなく、処理チャンバの汚染
をもたらすべきではない。本発明は、これらの要求を満
足するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】１つの実施形態におい
て、本発明は処理チャンバ内の支持体層(support laye
r)の上に基板を保持するための方法に向けられる。この
方法は、基板を支持体層から所定の距離に位置決めする
工程と、処理チャンバ内でプラズマを始動する工程と、
基板が支持体層と係合する点まで基板を下げる工程と、
所定の時間プラズマを維持する工程とを含む。
【００１４】本発明の実施形態は、次の各項の一つ以上
を具備する。さらに本発明方法は、プラズマを停止する
工程と、基板上に膜を堆積する工程を含んでもよい。プ
ラズマは、基板に対して不活性のガス、例えば窒素、水
素、アルゴン、ヘリウム、クリプトン、キセノン、ネオ
ン、ラドン及びこれらの混合物、又は他の同様なガス、
分子、あるいはプラズマを形成できるもの、から成る群
から選択したガスから構成されてもよい。ガスの圧力
は、約２００ミリトル(mTorr)から約１トル(Torr)の範
囲内である。プラズマの電力は、約１００ワットから約
１０００ワットの範囲内である。プラズマの出力密度
は、基板領域の１平方センチメートル当たり約０．０２
ワットから約０．５ワット、あるいはチャンバ容積の１
立方センチメートル当たり約０．４ワットから約４ワッ
トの範囲内である。基板はガラスで作られていてもよ
い。支持体層は、陽極処理されたアルミニウムあるいは
アルミナ（Ａｌ2Ｏ3)のような誘電体であることが望ま
しい。本発明方法はまた、支持体層の上端上にコーティ
ングを堆積する工程を含んでもよい。望ましいコーティ
ングは、シリコン窒化物、シリコン酸化物、炭化ケイ
素、及びこれらの混合物から成る群から選択される。
【００１５】他の実施形態において、本発明は基板が本
質的に平らに静電的に保持される処理チャンバ用のサセ
プタシステムに向けられる。このシステムは、基板支持
体及び誘電体で構成され基板支持体上に配置された支持
体層を含む。少なくとも１つの昇降ピンが、支持体層に
対応する基板を支えるために使用される。支持体層に対
応する各昇降ピンを動かす手段が設けられている。ま
た、処理チャンバ内のプラズマに点火する手段が設けら
れている。ガス供給手段は、処理チャンバの内部にガス
を供給する。
【００１６】他の実施形態において、本発明は処理チャ
ンバ内の基板を処理する方法に向けられる。この方法
は、基板を支持体層から所定の距離に位置する工程と、
処理チャンバ内でプラズマを始動する工程と、基板が支
持体層と係合する点まで基板を下げる工程と、所定の時
間プラズマを維持する工程と、及び基板上に薄膜を堆積
あるいは成長させる工程とを含む。
【００１７】本発明の利点には、次のことが挙げられ
る。基板を本質的に平らな位置に維持するための方法及
び装置が提供される。使用可能な基板領域の増加が実現
され、その上に成長された膜の均一性が高められる。本
発明方法及び装置は複雑なフレーム機構を必要とせず、
従って処理チャンバの中に潜在的に汚染物質を発生する
構造物を配置しない利点を有する。本発明方法及び装置
は、半導体処理チャンバの中で基板の処理に使用しても
よい。
【００１８】本発明の１つ以上の実施形態が、添付図面
及び以下の説明に詳述される。本発明の他の特徴、目的
及び利点は、説明と図面から、また特許請求の範囲から
明らかである。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明は、基板を本質的に平らに
保持するための方法及び装置に向けられる。以下の実施
形態において、本発明はＣＶＤチャンバについて説明さ
れる。しかしながら、本発明はまた、他の種類の処理チ
ャンバにも適用できる。例えば、本発明は次の製造工程
を実行するチャンバで使用されてもよく、すなわち、Ｃ
ＶＤ、ＰＥＣＶＤ、エッチングプロセス、物理的気相堆
積（ＰＶＤ）及び短時間アニーリング（ＲＴＡ）のよう
な短時間熱処理である。説明した細部のいくつかは、実
施形態に特有のものであって、処理条件及びパラメータ
により必要に応じて変更されてもよい。
【００２０】本発明は、米国カリフォルニア州サンタク
ララのアプライド・コマツ・テクノロジー(Applied Kom
atsu Technology)により製造される「ＡＫＴ−３５００
ＰＥＣＶＤ」システムで使用されてもよい。この「Ａ
ＫＴ−３５００ ＰＥＣＶＤ」は、大型液晶フラットパ
ネル表示装置用基板の生産に使用するために設計された
ものである。このシステムは、多数のプロセス・チャン
バを有するモジュール式のシステムであり、アモルファ
スシリコン、シリコン窒化物、シリコン酸化物及び酸窒
化膜を堆積するために使用できる。このシステムに関す
るより詳細は、本発明の被譲渡人に譲渡され参考文献と
して本明細書に包含される、「大電力遠隔励起源を用い
る堆積チャンバ・クリーニング技術」と題する１９９６
年９月１６日出願の米国特許出願番号第０８／７０７，
４９１号に見られる。しかしながら、本発明は任意の市
販されている堆積システムで使用されてもよい。
【００２１】ＰＥＣＶＤあるいはＣＶＤは、基板上に薄
膜層を堆積するために用いられるプロセスである。我々
は用語「基板」が、プロセス・チャンバで処理される任
意の目的物を概括的に包含すると解釈する。用語「基
板」は、例えば、フラットパネル表示装置及びガラスあ
るいはセラミックの極板あるいはディスクを含む。本発
明は、３６０×４５０平方ミリメートル、５５０×６５
０平方ミリメートル及びそれより大きい面積を有するガ
ラス板のような大きい基板に特に適用できる。この詳細
説明の残りの部分は、ガラス基板が使用される実施形態
を説明する。しかしながら、上述のように他の基板も使
用可能である。
【００２２】一般に、基板は真空堆積プロセスチャンバ
中に支持され、摂氏数百度に加熱される。堆積ガスがチ
ャンバに注入され、基板上に薄膜層を堆積するように化
学反応が起きる。薄膜堆積層は、誘電体層（シリコン窒
化物あるいはシリコン酸化物等）、半導体層（アモルフ
ァスシリコン等）、あるいは金属層（タングステン等）
である。堆積プロセスは、ＰＥＣＶＤあるいは熱ＣＶＤ
でもよい。図１に図示するチャンバでは、プラズマが使
用される。従って、以下に説明する無線周波（ＲＦ）電
圧のような、適切なプラズマ点火手段が一般に必要であ
る。
【００２３】図１に示すように、ＣＶＤ装置１３０は、
ステム(stem)１３７の上に搭載された基板支持プレート
(substrate support plate)２０を含むサセプタ１３５
を含む。基板支持板２０は、例えば非陽極処理の高純度
鋳造アルミニウムあるいはアルミニウム合金で作製され
ている。サセプタ１３５は、真空堆積プロセス・チャン
バ１３３内の中心に置かれて示されている。基板処理す
なわち反応領域１４１中のガラスパネル（図４に図示）
のような基板を支えるために、支持体層２２が基板支持
プレート２０の支持板表面１７６上に置かれている。本
発明により以下に詳細に説明するように、支持体層２２
は誘電体を構成する。サセプタ１３５を上下するため
に、昇降機構（図示せず）が設けられる。昇降機構への
命令は、既知の方法でコントローラにより与えられる。
基板は、チャンバ１３３の側壁１３４中の開口部１４２
を通ってロボットブレード（図示せず）により、チャン
バ１３３の中へまた中から搬送される。
【００２４】堆積プロセスガス（矢印１２３により示
す）は、入口マニホルド１２６を介してチャンバ１３３
内に流入する。次にガスは、穴あき遮断板(perforated
blocker plate)１２４及びプロセスガス分配フェイスプ
レート１２２の中の穴１２１（図１の基板処理領域１４
１で小さい矢印により示される）を通って流れる。支持
プレート２０の支持体層２２は、フェイスプレート１２
２に平行であり、かつ接近して位置する。プロセスガス
混合物を励起してプラズマを形成するために、ＲＦ電源
１７２（図４に図示）がガス分配フェイスプレート１２
２とサセプタ１３５との間に電力を印加するために使用
される。プラズマの成分は、反応して支持プレート２０
上の基板表面に所望の膜を堆積する。
【００２５】堆積プロセスガスは、チャンバから反応領
域１４１を取り囲むスロット状のオリフィス１３１を介
して排気プレナム(exhaust plenum)１５０の中に排気さ
れる。排気プレナム１５４からのガスは、真空遮断バル
ブ１５２により外部真空ポンプ（図示せず）に接続する
排気口１５４の中に流入する。
【００２６】図２を参照すると、上述した支持プレート
２０はサセプタ１３５のステム１３７に取り付けられて
いる。支持プレート２０は、上部プレート４０、底部プ
レート４２及びその間の突起領域４４を含む。支持プレ
ート２０の上部プレート４０と底部プレート４２との間
には、ヒータ２４と２６が配置されている。図示する実
施形態において、一つ以上の加熱素子管５０（１個のみ
が図２に示されている）が、ステム１３７の中空芯中に
配置されている。各加熱素子管５０は、加熱素子のフィ
ラメントの終端に取り付けるために導電性リード線５２
を含む。加熱素子管５０はステム１３７の端で終端し、
リード線５２はヒータコントローラに接続される。ヒー
タコントローラは加熱素子に電力を供給し、支持プレー
ト２０の温度を監視する。ヒータは、支持プレート２０
上の支持体層２２の最も高い表面の下約０．２５インチ
（０．６３５ｃｍ）に配置される。本実施形態において
は、一方のヒータはプレートの外縁から約０．６６イン
チ（１．６８ｃｍ）にあり、他方のヒータは外縁から約
７．７５インチ（１９．７ｃｍ）にある。この構成は、
支持プレート２０の上に置かれた基板１６５の均一な加
熱のためである。
【００２７】ステム１３７は中空芯を含み、支持プレー
ト２０の底部プレート４２と連動するように設計されて
いる。耐真空継手８５は、中空芯の内側が周囲（大気）
圧力になるように作られている。
【００２８】図３は、基板支持プレート２０の平面図を
示す。上述したように、支持プレート２０は、真空堆積
プロセス・チャンバ内で基板１６５（影線で示す）を支
持するための支持体層２２を含む。ヒータ２４及び２６
（両者共に破線で示す）は、支持プレート２０上の支持
体層２２の下に配置されている。支持プレート２０は、
矩形の形状であり、約２６．２６インチ（６６．７ｃ
ｍ）の幅「ｗ」と約３２．２６インチ（８１．９ｃｍ）
の長さ「ｌ」を有する。
【００２９】図４には、支持プレート２０の厚さ「ｄ」
と長さが示されている。支持プレート２０の典型的な厚
さは、約１インチ（２．５４ｃｍ）である。これは、最
大約１平方メートル（ｍ2）のフラットパネル表示装置
用のガラス基板の処理を可能にする。支持プレート２０
の寸法は、大小の基板を収容するために拡大縮小可能で
ある。
【００３０】支持体層２２は、支持プレート２０の上部
に配置される。支持体層２２は、支持プレート２０の表
面１７６上に密接に接触して置かれた別のプレート、あ
るいは支持プレート２０の表面１７６上に塗布された材
料の厚い層である。支持体層２２が誘電体の特性を有す
るように、支持体層２２を構成する材料は陽極処理され
るか、あるいは他の方法で処理されている。例えば、陽
極処理されたアルミニウムあるいはアルミナ（Ａｌ
2Ｏ3)を使用できる。この方法では、支持体層２２の表
面２３の上に誘起された電荷は静止している。
【００３１】支持体層２２の誘電特性を高めるために、
支持体層２２の表面２３上にコーティング（図示せず）
を堆積してもよい。換言すれば、もし支持体層２２自体
が良い誘電体でなければ、コーティングが誘電特性を改
善する。このようなコーティングは誘電体を構成し、例
えば、シリコン窒化物（ＳｉxＮy)、酸化ケイ素（Ｓｉw
Ｏz)、炭化ケイ素（ＳｉrＣs)あるいは他の誘電体であ
る。ＳｉＮ堆積の１つの型式が、本発明の被譲渡人に譲
渡され参考文献として本明細書に包含される米国特許第
５，３９９，３８７号で説明されている。このコーティ
ングは本発明の効果を高めるが、その実施のために本来
的に要求されるものではない。
【００３２】上述のように、チャンバ１３３の側壁１３
４中の開口部１４２を通して、チャンバ１３３の中へ又
は中からの基板の搬送をロボットブレードが容易にす
る。一旦ロボットブレードが基板１６５を位置へ移動す
ると、処理位置へ下げる前に昇降ピン１７１は基板１６
５を支えるために上方に移動する。詳しくは、昇降ピン
１７１は昇降ピン穴１６２を通って動き、基板１６５に
接触し支持する。既知の搬送機構あるいはリニアフィー
ドスルーのような昇降手段１８０の動作によって、昇降
ピン１７１は昇降ピン穴１６２を通って移動する。
【００３３】基板１６５は昇降ピン１７１により接触及
び支持された後、ロボットブレードは引き込まれ、基板
１６５は処理のための位置に下げられる。本発明方法で
は、チャンバ内でプラズマ１６９が点火されるまで、基
板１６５は支持体層２２（又はコーティング）と密接に
接触するまでには引き下げられない。
【００３４】詳しくは、昇降ピン１７１は格納し、基板
１６５の底部表面１７３が、支持体層２２の表面２３の
上約２０から５０ミル（０．５０８ｍｍから１．２７ｍ
ｍ）の範囲内である所定の隔離距離になるまで基板１６
５を引き下げる。この位置は「中間高さ」(intermediat
e height)と呼ばれる。昇降ピン１７１は、コントロー
ラ１７７により遠隔的に及び／又はコンピュータ制御さ
れる作動手段に取り付けらる。ここで、プレート電荷誘
起プラズマ(plate charge inducing plasma)1６９が開
始される、すなわち、チャンバ１３３内で点火される。
このプラズマが基板１６５と支持体層２２との間に入り
込むのに十分広いように隔離距離が選択される。もし距
離が小さ過ぎれば、この間にプラズマが入り込めず電荷
効果は生じない。もし距離が大き過ぎれば、基板１６５
の縁部近傍でのプラズマが不安定になる。
【００３５】プレート電荷誘起プラズマ１６９は、窒素
（Ｎ2)、水素（Ｈ2）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム
（Ｈｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、ラ
ドン（Ｒｎ）又はこれらの混合物のような、基板に対し
て比較的不活性のガスから構成されている。同様なプラ
ズマ特性を持つ他のガスを使用してもよい。使用するガ
スの必要条件は、それ自身が基板１６５上に堆積しない
ことである。プラズマ１６９の電力は比較的低く、例え
ば２５０立方センチメートルの容積と５５０×６５０平
方ミリメートルの基板処理面積を有するチャンバに対し
て、約１００ワットから１０００ワットの範囲内であ
る。この電力は、チャンバ容積の大小あるいは基板処理
面積の大小に応じてそれぞれ増減する。例えば基板１６
５の寸法に応じて電力が増減すると、出力密度の使用可
能な範囲は、基板面積の平方センチメートル当たり０．
０２ワットから平方センチメートル当たり０．５ワット
である。またチャンバ１３３の容積に応じて電力が増減
すると、出力密度の使用可能な範囲は、チャンバ容積の
立方センチメートル当たり０．４ワットから立方センチ
メートル当たり４ワットである。
【００３６】プレート電荷誘起プラズマ１６９の圧力
は、約２００ミリトルと３トルの間である。基板１６５
と支持体層２２との間により大きいバイアスを誘起する
ので（後述するように）、一般に低い圧力が望ましい。
このバイアスは、基板１６５の底部表面１７３上に誘起
された電荷の量と、支持体層２２上に誘起された電荷の
量に関連する。これらの電荷は以下に説明する特徴と利
点を含む電界の原因である。
【００３７】プラズマ１６９が点火された後、昇降ピン
１７１を格納することにより、基板１６５は支持体層２
２上の「処理高さ」に引き下げられる。基板が引き下げ
られる速度は、数秒ごとに約１インチ、例えば３秒ごと
に１インチである。支持体層２２の上に基板１６５を配
置した後に、プラズマ１６９は所定の時間維持され、秒
単位で測定される。例えば、大型のガラス基板に対して
は、１０秒が適切であることがわかる。しかし、この時
間の長さには広範囲の変動幅があることに注目するべき
である。基板材料、プラズマ電力、支持体層材料、塗布
材料、及びプラズマに使用されるガスのタイプによっ
て、より長い、あるいはより短い時間が使用される。
【００３８】支持体層２２上に基板１６５を係合し、数
秒間プラズマ１６９を維持した後、基板１６５は本質的
に平らに支持体層２２に対して保持され、湾曲に対して
高度に抵抗力がある。
【００３９】何故基板１６５が支持体層２２に支持され
るかの１つの理由は、静電引力のためであると信じられ
る。詳しくは、プレート電荷誘起プラズマ１６９が電子
（図４に「−ｅ」と表示）及び正イオン（図４に「＋
ｉ」と表示）で構成されていることが指摘される。プラ
ズマ１６９に点火するために電圧源１７２を介して印加
された電圧は、正の値と負の値を交互に繰り返すＲＦ電
圧である。サセプタ１３５の電位は接地されている。印
加電圧が正である時、電子がフェイスプレート１２２に
引き寄せられる。印加電圧が負である時、正イオンがフ
ェイスプレート１２２に引き寄せられる。最も小さい正
イオンでさえも電子よりも約２０００倍大きく重いの
で、電子は慣性が低いためにより速く動く。電子がフェ
イスプレート１２２に引き寄せられる時、プラズマ１６
９の中に残留している核種の大部分が正イオンであるか
ら、正味の陽電荷がプラズマ１６９の中に残留してい
る。電圧源１７２の負の電圧振幅により電子が反発され
る時でも、プラズマ１６９の正味の電荷を中和する迄電
子が反発されるとは信じられていない。フェイスプレー
ト１２２に隣接して数個の電子を配置することにより、
これを図４に示す。プラズマ１６９の正味の陽電荷（プ
ラズマ１６９中の正イオンの優勢により図４に示す）
は、同時に基板１６５の上部表面１７５上に陰電荷を誘
起する（表面１７５の付近の一連の負符号により示
す）。電荷の保存により、同様にこの誘導陰電荷は基板
１６５の下部表面１７３上に陽電荷を誘起する（表面１
７３上の一連の正符号により示す）。次にこの陽電荷は
支持体層２２の上部表面２３上に陰電荷を誘起する（表
面２３上の一連の負符号により示す）。
【００４０】もう１つの要因が上部表面２３上の誘起陰
電荷を増加させる。表面２３はプラズマ１６９から電気
的に完全に遮蔽されていないので（このような部分的な
遮蔽は基板１６５を配置したために起きる）、プラズマ
１６９の正味陽電荷も支持体層２２の表面２３上に陰電
荷を誘起する傾向がある。従って、支持体層２２の表面
２３と基板１６５の底部表面１７３の間に静電引力が形
成される。
【００４１】要約すると、基板１６５の底部表面１７３
には誘起陽電荷が残され、支持体層２２の上部表面２３
には誘起陰電荷が残される。クーロン静電引力によっ
て、基板１６５は支持体層２２に対して実質的に平らに
保持される。
【００４２】プラズマ１６９は数秒間の後に、停止さ
れ、あるいは消滅し、基板１６５の次の処理が始まる。
次の処理はプラズマ１６９を停止しないで始められても
よい。この方法では、不活性ガスあるいはプラズマ１６
９を形成するガスは、単に適切なプロセスガスに置換さ
れ、一方電圧源１７２は継続してガスをプラズマ状態に
する。
【００４３】次の処理は膜の堆積を含んでも良い。この
ような処理は、堆積あるいは他のプロセスで使用するた
めの異なるプラズマの復活を伴うかもしれない。このプ
ラズマは不活性ガス又は他のものである。
【００４４】次の処理が完了すると、基板１６５は支持
体層２２から除去される。これは昇降ピン１７１を使用
して支持体層２２から基板を引き離すことにより行われ
る。基板１６５を支持体層２２から引き離す別の方法
は、１９９５年１月１０日付けで付与され、本発明の被
譲渡人に譲渡され参考文献として本明細書に包含される
米国特許第５，３８０，５６６号に説明されている。
【００４５】
【発明の効果】要約すれば、静電的に基板を取り付ける
特徴を有する基板支持体が開示されている。この特徴
は、使用可能な基板面積の損失無しに、基板を支持体層
に対して本質的に平らに保持することを可能にする。
【００４６】本発明の多数の実施形態が説明された。し
かし、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、さま
ざまな修正が行われ得ることは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
図面において、類似の参照番号及び名称は類似の部品を
示す。
【図１】ＣＶＤ処理チャンバの断面図である。
【図２】図１のＣＶＤ処理チャンバで使用される加熱素
子の電気的接続を示す図である。
【図３】図１のＣＶＤ処理チャンバで使用される基板支
持プレートの平面図である。
【図４】本発明により使用される処理チャンバの断面図
であり、基板支持体及び図１のＣＶＤ処理チャンバで使
用されるプラズマの詳細を示す。
【符号の説明】
２０…基板支持プレート、２２…支持体層、２３…上部
表面、２４，２６…ヒータ、４０…上部プレート、４２
…底部プレート、４４…突起領域、５０…加熱素子管、
５２…リード線、８５…耐真空継手、１２１…穴、１２
２…プロセスガス分配フェイスプレート、１３０…ＣＶ
Ｄ装置、１３１…オリフィス、１３３…真空堆積プロセ
ス・チャンバ、１３４…側壁、１３５…サセプタ、１３
７…ステム、１４１…反応領域（基板処理領域）、１４
２…開口部、１５４…排気プレナム、１６５…基板、１
６９…プラズマ、１７１…昇降ピン、１７２…ＲＦ電源
（電圧源）、１７３…底部表面、１７５…表面、１７６
…支持板表面、１８０…昇降手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カム エス． ロウ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， ユニオン シティー， リヴィエラ ドラ イヴ 461 (72)発明者 ジェームズ ティー． ガードナー アメリカ合衆国， カリフォルニア州， クパティノ， タンタウ 10251

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 処理チャンバ内の支持体層上に基板を保
    持する方法であって、 前記基板を前記支持体層から所定の距離に位置決めする
    工程と、 プレート電荷誘起プラズマを前記処理チャンバ内に誘起
    する工程と、 前記基板を前記支持体層上に下げる工程と、 所定時間前記プラズマを維持する工程とを含むことを特
    徴とする方法。
  2. 【請求項２】 前記処理チャンバ内に反応性ガスを導入
    する工程と、及び前記反応性ガスからの材料を前記基板
    上に堆積する工程とをさらに含むことを特徴とする請求
    項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記プラズマは、不活性ガスから構成さ
    れることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記不活性ガスは、窒素、水素、アルゴ
    ン、ヘリウム及びこれらの混合物から成る群から選択さ
    れることを特徴とする請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記ガスの圧力は、約２００ミリトルか
    ら約１トルまでの範囲内にあることを特徴とする請求項
    ３に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記プラズマの電力は、約１００ワット
    から約１０００ワットの範囲内にあることを特徴とする
    請求項３に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記プラズマの出力密度は、基板面積の
    平方センチメートル当たり約０．０２ワットから、基板
    面積の平方センチメートル当たり約０．５ワットの範囲
    内であることを特徴とする請求項３に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記プラズマの出力密度は、チャンバ容
    積の立方センチメートル当たり約０．４ワットから、チ
    ャンバ容積の立方センチメートル当たり約４ワットの範
    囲内であることを特徴とする請求項３に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記基板は、ガラスで作られていること
    を特徴とする請求項１に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記基板は、セラミックで作られてい
    ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記支持体層は、誘電体であることを
    特徴とする請求項１に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記誘電体は、陽極処理されたアルミ
    ニウムであることを特徴とする請求項１１に記載の方
    法。
  13. 【請求項１３】 前記誘電体は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）
    であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記支持体層の上にコーティングを堆
    積する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記
    載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記コーティングは、シリコン窒化
    物、シリコン酸化物及びこれらの混合物から成る群から
    選択されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 基板が静電的に本質的に平らに保持さ
    れるサセプタシステムを含む処理チャンバであって、 誘電体で構成された支持体層を有する基板支持体と、 前記支持体層表面に対して中間高さ及び処理高さに位置
    決め可能な少なくとも１つの昇降要素と、 少なくとも１つの前記昇降要素を前記支持体層に対して
    動かす移動手段であって、基板をどの高さにも維持する
    ように操作可能であり、かつコントローラからのコマン
    ドを受信する移動手段と、及び前記基板が少なくとも中
    間の位置にある間に処理チャンバ内にプレート電荷誘起
    プラズマを発生する手段とを含むことを特徴とする処理
    チャンバ。
  17. 【請求項１７】 前記誘電体は、陽極処理されたアルミ
    ニウムであることを特徴とする請求項１６に記載の処理
    チャンバ。
  18. 【請求項１８】 前記誘電体は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）
    であることを特徴とする請求項１６に記載の処理チャン
    バ。
  19. 【請求項１９】 前記支持体層の上に配置されたコーテ
    ィングをさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載
    の処理チャンバ。
  20. 【請求項２０】 前記コーティングは、シリコン窒化
    物、シリコン酸化物及びこれらの混合物から成る群から
    選択されることを特徴とする請求項１９に記載の処理チ
    ャンバ。
  21. 【請求項２１】 処理チャンバ内で基板を処理する方法
    であって、 前記基板を支持体層から所定の距離に位置決めする工程
    と、 前記処理チャンバ内でプラズマを始動する工程と、 前記基板が前記支持体層と係合する点まで前記基板を下
    げる工程と、 前記プラズマを所定時間維持する工程と、及び前記基板
    上に薄膜を堆積あるいは成長させる工程とを含むことを
    特徴とする方法。
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