特開 2021-145139 プラズマ処理装置のためのペデスタルアセンブリ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-145139(P2021-145139A)

(43)【公開日】2021年9月24日

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置のためのペデスタルアセンブリ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20210827BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20210827BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20210827BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 101G

   H05H1/46 L

   H01L21/302 101C

   H01L21/68 N

【審査請求】有

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2021-92385(P2021-92385)

(22)【出願日】2021年6月1日

(62)【分割の表示】特願2019-553308(P2019-553308)の分割

【原出願日】2018年3月27日

(31)【優先権主張番号】62/479,483

(32)【優先日】2017年3月31日

(33)【優先権主張国】US

(71)【出願人】

【識別番号】502278714

【氏名又は名称】マトソン テクノロジー インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｍａｔｔｓｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｉｎｃ．

(71)【出願人】

【識別番号】520111187

【氏名又は名称】ベイジン イータウン セミコンダクター テクノロジー カンパニー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｅ−Ｔｏｗｎ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】マーティン エル． ザッカー

(72)【発明者】

【氏名】ティンハオ フランク ワン

【テーマコード（参考）】

2G084

5F004

5F131

【Ｆターム（参考）】

2G084BB07

2G084BB14

2G084BB28

2G084CC13

2G084DD03

2G084DD13

2G084DD25

2G084DD35

2G084DD37

2G084DD40

2G084DD55

2G084DD63

5F004AA01

5F004BB13

5F004BB18

5F004BB22

5F004BB23

5F004BB26

5F004BB29

5F131AA02

5F131BA19

5F131CA02

5F131CA18

5F131EA03

5F131EA15

5F131FA13

5F131FA32

5F131FA37

(57)【要約】      （修正有）

【課題】プラズマ処理装置などの処理装置のためのペデスタルアセンブリを提供する。
【解決手段】処理チャンバ内部を有する処理チャンバを有するプラズマ処理装置は、処理チャンバ内部空間２００にプラズマを誘発するように構成されたプラズマ源と、半導体ウェハなど基板１０６の処理中に処理チャンバ内部空間に基板を支持するペデスタル（アセンブリ）１０４と、基板がペデスタルに支持されているとき、基板の周縁部の周囲に配置されるフォーカスリング２１０と、を有する。フォーカスリングは、均等に離間した半径方向に延びる複数のスロット２１５を有する。各スロットは、ペデスタルに配置された対応する突出部２２５と係合する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマ処理装置であって、
処理チャンバ内部を有する処理チャンバと、
前記処理チャンバ内部にプラズマを誘発するように構成されたプラズマ源と、
基板の処理中に該基板を前記処理チャンバ内部に支持するように構成されたペデスタルと、
前記基板が前記ペデスタルに支持されているときに前記基板の周縁部の周囲に配置されるように構成されたフォーカスリングと、を備え、
該フォーカスリングは、離間した複数のスロットを有し、各スロットは、前記ペデスタルに配置された対応する突出部と係合するように構成されている、プラズマ処理装置。

【請求項2】

各スロットは、前記フォーカスリングの下面の少なくとも一部に沿って半径方向に延びている、請求項１記載の装置。

【請求項3】

前記離間した複数のスロットは、処理中の前記フォーカスリングの熱膨張の間、該フォーカスリングが前記基板を中心に同心的なままであるように均等に離間して配置されている、請求項１記載の装置。

【請求項4】

前記均等に離間した複数のスロットは、均等に離間した３つのスロットを含む、請求項３記載の装置。

【請求項5】

各突出部は、前記ペデスタルに配設された上側リング構造に配置されている、請求項１記載の装置。

【請求項6】

前記上側リング構造は、前記フォーカスリングの熱膨張率より小さい熱膨張率を有する材料を含む、請求項５記載の装置。

【請求項7】

前記上側リング構造は、石英材料を含む、請求項６記載の装置。

【請求項8】

各突出部は、ピンである、請求項１記載の装置。

【請求項9】

前記プラズマ源は、処理チャンバ内部に実質的に誘導的なプラズマを誘発するように構成された誘導結合エレメントを有する、請求項１記載の装置。

【請求項10】

フォーカスリングであって、
上面と、
該上面と反対側の下面と、
該下面に配置された、均等に離間した複数のスロットと、を備える、フォーカスリング。

【請求項11】

前記フォーカスリングは、均等に離間した、半径方向に延びる３つのスロットを有する、請求項１０記載のフォーカスリング。

【請求項12】

各スロットは、前記下面の少なくとも一部を横切って半径方向に延びている、請求項１０記載のフォーカスリング。

【請求項13】

各スロットは、前記フォーカスリングの周縁部まで延びている、請求項１２記載のフォーカスリング。

【請求項14】

前記複数のスロットのそれぞれは、処理装置において基板を支持するように構成されたペデスタルに配設された上側リング構造から延びる突出部と協働するように構成されている、請求項１０記載のフォーカスリング。

【請求項15】

処理装置において使用するためのペデスタルアセンブリであって、
基板を支持するように構成されたパックと、
該パックを支持するように構成されたベースプレート構造と、
該ベースプレート構造の外径を超えて延びる外径位置合わせ面を有する下側絶縁体と、
前記ベースプレート構造を少なくとも部分的に包囲する内側絶縁体リングであって、前記下側絶縁体の前記外径位置合わせ面と接触するように構成された内径位置合わせ面を有する、内側絶縁体リングと、
を備える、処理装置において使用するためのペデスタルアセンブリ。

【請求項16】

前記ペデスタルアセンブリは、外側絶縁体リングを有し、前記内側絶縁体リングは、前記ペデスタルアセンブリの前記外側絶縁体リングに設けられた内径位置合わせ面と接触するように構成された第１の外径位置合わせ面を有する、請求項１５記載のペデスタルアセンブリ。

【請求項17】

前記ペデスタルアセンブリは、前記パックの少なくとも一部の周囲に配置された上側リング構造を有する、請求項１５記載のペデスタルアセンブリ。

【請求項18】

前記内側絶縁体リングは、前記上側リング構造に設けられた内径位置合わせ面と接触するように構成された第２の外径位置合わせ面を有する、請求項１７記載のペデスタルアセンブリ。

【請求項19】

前記上側リング構造は、フォーカスリングに設けられた内径位置合わせ面と接触するように構成された外径位置合わせ面を有する、請求項１７記載のペデスタルアセンブリ。

【請求項20】

前記内側絶縁体リングは、前記ベースプレート構造の鉛直面と接触しない、請求項１９記載のペデスタルアセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

優先権の主張
本願は、全ての目的のために引用によって本明細書に組み込まれる２０１７年３月３１日に出願された「Pedestal Assembly for Plasma Processing Apparatus」という名称の米国仮出願第６２／４７９４８３号明細書の優先権の利益を主張する。

【0002】

分野
本開示は、概して、プラズマ処理装置などの処理装置におけるペデスタル基板支持に関する。

【0003】

背景
プラズマ処理ツールは、集積回路、マイクロメカニカルデバイス、フラットパネルディスプレイおよびその他のデバイスなどのデバイスの製造において使用することができる。現代のプラズマエッチ用途において使用されるプラズマ処理ツールは、高いプラズマ均一性と、独立したプラズマプロフィル、プラズマ密度およびイオンエネルギ制御を含む、複数のプラズマ制御とを提供することを要求される可能性がある。プラズマ処理ツールは、幾つかの場合、様々なプロセスガスにおいてかつ様々な異なる条件下（例えば、ガス流、ガス圧など）において安定したプラズマを維持することを要求される可能性がある。

【0004】

ペデスタルアセンブリは、プラズマ処理装置およびその他の処理ツール（例えば、熱処理ツール）において基板を支持するために使用することができる。ペデスタルアセンブリは、ペデスタルベースプレートを包囲する絶縁体リングを有することができる。絶縁体リングとペデスタルベースプレートとの接触は、ウェハプロセス均一性に有害な効果を有する可能性がある。

【0005】

フォーカスリングは、プラズマ処理ツールにおいてペデスタルアセンブリに関連して使用することができる。基板（例えば、半導体ウェハ）の処理中、フォーカスリングの偏心的な熱膨張は、有害な効果を有する可能性がある。例えば、基板の縁部における不均一な電界により処理均一性が低下する可能性がある。幾つかの場合、フォーカスリングと基板との間の増大した間隙の領域におけるアーク発生の可能性が高まる可能性がある。

【0006】

概要
発明の態様および利点は、部分的に以下の説明において示され、または説明から明らかであることがある、または発明の実施を通じて学習されることがある。

【0007】

本開示の１つの例としての態様は、プラズマ処理装置に関する。プラズマ処理装置は、処理チャンバ内部を有する処理チャンバを有する。プラズマ処理装置は、処理チャンバ内部にプラズマを誘発するように構成されたプラズマ源を有する。装置は、基板の処理中に処理チャンバ内部に基板を支持するように構成されたペデスタルを有する。装置は、基板がペデスタルに支持されているとき、基板の周縁部の周囲に配置されるように構成されたフォーカスリングを有する。フォーカスリングは、均等に離間した複数のスロットを有することができる。各スロットは、ペデスタルに配置された対応する突出部と係合するように構成することができる。

【0008】

本開示の別の例としての態様は、ペデスタルアセンブリに関する。ペデスタルアセンブリは、基板を支持するように構成されたパックを有することができる。ペデスタルアセンブリは、パックを支持するように構成されたベースプレート構造を有することができる。ベースプレート構造は、ベースプレート構造の外径を超えて延びる外径位置合わせ面を有する下側絶縁体を有することができる。ベースプレート構造は、ベースプレート構造を少なくとも部分的に包囲する内側絶縁体リングを有することができる。内側絶縁体リングは、下側絶縁体の外径位置合わせ面と接触するように構成された内径位置合わせ面を有することができる。

【0009】

本開示の例としての実施の形態に変更および改良を加えることができる。

【0010】

本発明のこれらのおよびその他の特徴、態様および利点は、以下の説明および添付の請求項を参照することによりさらによく理解されるであろう。本明細書の一部に組み込まれかつ本明細書の一部を構成する添付の図面は、発明の実施の形態を例示し、詳細な説明と共に、発明の原理を説明するために機能する。

【0011】

当業者に対する完全かつ権能付与する開示は、添付の図面の参照を含む、明細書の残りにおいてより具体的に示されている。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本開示の例としての実施の形態による一例としてのプラズマ処理装置を示している。

【図2】本開示の例としての実施の形態によるペデスタルアセンブリの一部の拡大断面図を示している。

【図3】本開示の例としての実施の形態によるフォーカスリングの下面の斜視図を示している。

【図4】本開示の例としての実施の形態による、スロットを有するフォーカスリングの下面の一部の拡大図を示している。

【図5】本開示の例としての実施の形態によるペデスタルアセンブリの上側リング構造の上面の斜視図を示している。

【図6】本開示の例としての実施の形態による、突出部を有する上側リング構造の上面の一部の拡大図を示している。

【図7】本開示の例としての実施の形態によるペデスタルアセンブリの一部の拡大断面図を示している。

【0013】

詳細な説明
ここで、発明の実施の形態に詳細に言及し、その１つまたは複数の例が図示されている。各例は、発明の限定ではなく、発明の説明として提供されている。実際、発明の範囲または思想から逸脱することなく本発明において様々な改良および変更をなすことができることが当業者に明らかになるであろう。例えば、１つの実施の形態の一部として例示または説明された特徴を、さらに別の実施の形態を提供するために別の実施の形態と共に使用することができる。つまり、本発明は、添付の請求項およびそれらの均等物の範囲に当てはまるこのような改良および変更をカバーすることが意図されている。

【0014】

本開示の例としての態様は、プラズマ処理装置などの処理装置におけるペデスタル支持体に関連して使用するためのペデスタルアセンブリに関する。プラズマ処理装置は、処理チャンバを有することができる。ペデスタル（支持台）は、処理チャンバ内に配置することができる。ペデスタルは、プラズマ処理中に半導体ウェハなどの基板を支持することができる。フォーカスリングは、ペデスタル上の基板の周縁部を包囲することができ、例えば、基板の周縁部におけるまたは基板の周縁部の近くにおけるプラズマプロセス（例えば、エッチ速度）の不均一性を減じるために使用することができる。

【0015】

本開示の例としての態様によれば、フォーカスリングは、上面と、反対側の下面とを有することができる。フォーカスリングは、フォーカスリングの下面において、離間した複数のスロット（例えば、離間した３つのスロット）を有することができる。スロットは、フォーカスリングの下面の少なくとも一部を横切って半径方向に延びていることができる。スロットは、処理装置におけるペデスタルと関連した上側リング構造の上面に配置された対応する突出部（例えば、ピン）と係合することができる。幾つかの実施の形態において、上側リング構造は、その低い熱膨張率の結果として処理中にその形状を実質的に変化させない石英材料またはその他の材料から形成することができる。

【0016】

本開示の例としての態様は、複数の技術的効果および利益を有することができる。例えば、処理中、フォーカスリングが加熱されかつ膨張すると、フォーカスリングの下面における均等に離間したスロットは、上側リング構造の上面に配置された対応する突出部に沿って半径方向に拡張する。その結果、フォーカスリングは、処理中、基板を中心として概して同心的なままである。これは、半導体基板の周縁部におけるエッチ速度の改良された均一性などの、改良された処理均一性につながる可能性がある。

【0017】

幾つかの実施の形態において、ペデスタルアセンブリは、ペデスタル構成部材（例えば、パックおよびベースプレート構造）およびペデスタル構成部材を包囲する絶縁体との接触を防止するように設計された様々な構成部材を有することができる。一例として、ペデスタルアセンブリは、ペデスタルベースプレート構造の外径を僅かに超えて延びる外径位置合わせ面を有する下側絶縁体を有することができる。ペデスタルアセンブリは、絶縁体と、ベースプレート構造およびパックの鉛直面との接触を減少させかつ／または防止するように構成された位置合わせ面を備える、内側絶縁体リング、外側絶縁体リング、上側リング構造および／またはフォーカスリングを有することができる。これは、処理中にペデスタルアセンブリによって支持される基板を横切って改良された処理均一性（例えば、エッチ速度）につながる可能性がある。

【0018】

本開示の態様は、プラズマ処理装置に対する改良を提供することができる。例えば、本開示の１つの例としての実施の形態は、プラズマ処理装置に関する。プラズマ処理装置は、処理チャンバ内部を有する処理チャンバを有する。プラズマ処理装置は、処理チャンバ内部にプラズマを誘発するように構成されたプラズマ源を有する。例えば、幾つかの実施の形態において、プラズマ源は、処理チャンバ内部に実質的に誘導プラズマを誘発するように構成された誘導結合エレメントを有することができる。

【0019】

プラズマ処理装置は、基板の処理中に処理チャンバ内部に基板を支持するように構成されたペデスタルを有することができる。装置は、基板がペデスタルに支持されているとき、基板の周縁部の周囲に配置されるように構成されたフォーカスリングを有する。フォーカスリングは、均等に離間した複数のスロットを有する。各スロットは、ペデスタルに配置された対応する突出部と係合するように構成することができる。

【0020】

幾つかの実施の形態において、各スロットは、フォーカスリングの下面の少なくとも一部に沿って半径方向に延びている。各スロットは、処理中のフォーカスリングの熱膨張の間、フォーカスリングが基板を中心に同心的なままであるように均等に離隔させられていることができる。幾つかの実施の形態において、均等に離間した複数のスロットは、均等に離間した３つのスロットを含む。

【0021】

幾つかの実施の形態において、各突出部は、上側リング構造の上面などの、ペデスタルに関連した上側リング構造に配置されている。上側リング構造は、フォーカスリングに関連した熱膨張率より小さい熱膨張率を有する材料を含むことができる。例えば、幾つかの実施の形態において、上側リング構造は、石英材料であることができる。幾つかの実施の形態において、各突出部は、ピンである。

【0022】

本開示の別の例としての実施の形態は、フォーカスリングに関する。フォーカスリングは、例えば、プラズマ処理装置において使用することができる。フォーカスリングは、上面と、反対側の下面とを有することができる。フォーカスリングは、下面に配置された、均等に離間した、半径方向に延びる複数のスロットを有することができる。

【0023】

幾つかの実施の形態において、フォーカスリングは、実質的にリング状であることができる。フォーカスリングは、均等に離間した、半径方向に延びる３つのスロットを有することができる。幾つかの実施の形態において、各スロットは、下面の少なくとも一部を横切って半径方向に延びていることができる。幾つかの実施の形態において、各スロットは、フォーカスリングの周縁部まで延びている。

【0024】

本開示のさらに別の例としての実施の形態は、ペデスタルアセンブリに関する。ペデスタルアセンブリは、例えば、プラズマ処理装置において使用することができる。ペデスタルアセンブリは、基板を支持するように構成されたパックと、パックを支持するように構成されたベースプレート構造とを有することができる。ペデスタルアセンブリは、ベースプレート構造の外径を超えて延びる外径位置合わせ面を有する下側絶縁体を有することができる。ペデスタルアセンブリは、ベースプレート構造を少なくとも部分的に包囲する内側絶縁体リングを有することができる。絶縁体リングは、下側絶縁体の外径位置合わせ面と接触するように構成された内径位置合わせ面を有することができる。

【0025】

幾つかの実施の形態において、ペデスタルアセンブリは、外側絶縁体リングを有する。内側絶縁体リングは、ペデスタルアセンブリの外側絶縁体リングに関連した内径位置合わせ面と接触するように構成された第１の外径位置合わせ面を有することができる。ペデスタルアセンブリは、パックの少なくとも一部の周囲に配置された上側リング構造を有することができる。絶縁体リングは、上側リング構造に関連した内径位置合わせ面と接触するように構成された第２の外径位置合わせ面を有することができる。

【0026】

幾つかの実施の形態において、上側リング構造は、フォーカスリングに関連した内径位置合わせ面と接触するように構成された外径位置合わせ面を有することができる。幾つかの実施の形態において、内側絶縁体リングは、ベースプレート構造の鉛直面と接触しない。

【0027】

幾つかの実施の形態において、上側リング構造は、均等に離間した複数の突出部を有する。均等に離間した複数の突出部のそれぞれは、フォーカスリングの下面に形成された、均等に離間した複数のスロットのうちの１つと係合するように構成することができる。均等に離間した複数の突出部は、ピンを含むことができる。上側リング構造は、石英材料である。均等に離間した複数の突出部は、均等に離間した３つの突出部を含む。

【0028】

本開示の態様は、例示および説明のために「工作物」、「基板」または「ウェハ」に関して説明される。当業者は、本明細書に提供された開示を使用して、本開示の例としての態様をあらゆる半導体基板またはその他の適切な基板または工作物に関連して使用することができることを理解するであろう。加えて、数値に関連した「約」という用語の使用は、言及された数値の１０％以内を意味することが意図されている。

【0029】

図１は、本開示の例としての実施の形態によるプラズマ処理装置１００を示している。本開示の態様は、例示および説明のために図１に示されたプラズマ処理装置１００に関して説明される。当業者は、本明細書に提供された開示を使用して、本開示の範囲から逸脱することなく、本開示の例としての態様を、プラズマストリップツール、熱処理ツールなどの他の処理ツールおよび／または装置と共に使用することができることを理解するであろう。

【0030】

プラズマ処理装置１００は、内部空間１０２を画定する処理チャンバを有する。ペデスタルアセンブリ１０４は、内部空間１０２において半導体ウェハなどの基板１０６を支持するために使用される。誘電性窓１１０が、基板ホルダ１０４の上方に配置されており、処理チャンバの天井として機能する。誘電性窓１１０は、比較的平坦な中央部分１１２と、傾斜した周縁部分１１４とを有する。誘電性窓１１０は、プロセスガスを内部空間１０２へ供給するためのシャワーヘッド１２０のための中央部分１１２における空間を有する。

【0031】

装置１００は、さらに、内部空間１０２に誘導プラズマを発生するために、一次誘導エレメント１３０および二次誘導エレメント１４０などの複数の誘導エレメントを有する。誘導エレメント１３０，１４０は、コイルまたはアンテナエレメントを有することができる。コイルまたはアンテナエレメントは、ＲＦ電力が供給されると、プラズマ処理装置１００の内部空間１０２におけるプロセスガスにプラズマを誘発する。例えば、第１のＲＦ発生器１６０は、マッチングネットワーク１６２を介して一次誘導エレメント１３０に電磁エネルギを提供するように構成することができる。第２のＲＦ発生器１７０は、マッチングネットワーク１７２を介して二次誘導エレメント１４０に電磁エネルギを提供するように構成することができる。

【0032】

本開示は、一次誘導エレメントおよび二次誘導エレメントに言及するが、当業者は、一次および二次という用語は便宜的な目的のみに使用されていることを認めるべきである。二次誘導エレメントは、一次誘導エレメントから独立して作動させることができる。一次誘導エレメントは、二次誘導エレメントから独立して作動させることができる。加えて、幾つかの実施の形態において、プラズマ処理装置は、１つの誘導結合エレメントのみを有してもよい。

【0033】

本開示の態様によれば、装置１００は、二次誘導エレメント１４０の周囲に配置された金属シールド部分１５２を有することができる。金属シールド部分１５２は、誘導エレメント１３０，１４０の間のクロストークを減じるために一次誘導エレメント１３０と二次誘導エレメント１４０とを分離している。装置１００は、さらに、一次誘導エレメント１３０と誘電性窓１１０との間に配置された第１のファラデーシールド１５４を有することができる。第１のファラデーシールド１５４は、一次誘導エレメント１３０と処理チャンバ１０２との間の容量結合を減じるスロット付き金属シールドであることができる。例示したように、第１のファラデーシールド１５４は、誘電性シールド１１０の傾斜した部分（周縁部分１１４）に被さることができる。

【0034】

幾つかの実施の形態において、金属シールド１５２および第１のファラデーシールド１５４は、製造の容易さおよびその他の目的のために一体的なボディ１５０を形成することができる。一次誘導エレメント１３０の多重巻コイルは、一体ボディ金属シールド／ファラデーシールド１５０のファラデーシールド部分１５４に隣接して配置することができる。二次誘導エレメント１４０は、金属シールド部分１５２と誘電性窓１１０との間などの、金属シールド／ファラデーシールド一体ボディ１５０の金属シールド部分１５２の近くに配置することができる。

【0035】

金属シールド１５２の互いに反対側における一次誘導エレメント１３０および二次誘導エレメント１４０の配置により、一次誘導エレメント１３０および二次誘導エレメント１４０は、別個の構造的構成を有することができ、異なる機能を行うことができる。例えば、一次誘導エレメント１３０は、処理チャンバの周縁部に隣接して配置された多重巻コイルを有することができる。一次誘導エレメント１３０は、本来的に過渡的な点火段階の間、基本的なプラズマ発生および確実な始動のために使用することができる。一次誘導エレメント１３０は、ＲＦ発生器およびオートチューニングマッチングネットワークに接続されることができ、約１３．５６ＭＨｚなどの増大したＲＦ周波数において作動させることができる。

【0036】

二次誘導エレメント１４０は、修正および補助機能のためにかつ定常状態作動中のプラズマの安定性を高めるために使用することができる。二次誘導エレメント１４０は、修正および補助機能のためにかつ定常状態作動中のプラズマの安定性を高めるために使用することができるので、二次誘導エレメント１４０は、第１の誘導エレメント１３０ほどパワフルなＲＦ発生器に接続されなくてもよく、従来の設計に関連した課題を克服するために、異なるようにかつ費用対効果を高くして設計することができる。以下で詳細に説明するように、二次誘導エレメント１４０は、約２ＭＨｚなどのより低い周波数において作動させることもでき、これにより、二次誘導エレメント１４０は極めてコンパクトであり、誘電性窓の上部における制限された空間に取り付けられる。

【0037】

一次誘導エレメント１３０および二次誘導エレメント１４０は、異なる周波数で作動させることができる。周波数は、一次誘導エレメント１３０と二次誘導エレメント１４０との間のプラズマにおけるクロストークを減じるために十分に異なる。例えば、一次誘導エレメント１３０に提供される周波数は、二次誘導エレメント１４０に提供される周波数よりも少なくとも約１．５倍だけ大きくすることができる。幾つかの実施の形態において、一次誘導エレメント１３０に提供される周波数は、約１３．５６ＭＨｚであり、二次誘導エレメント１４０に提供される周波数は、約１．７５ＭＨｚ〜約２．１５ＭＨｚの範囲である。約４００ｋＨｚ、約４ＭＨｚおよび約２７ＭＨｚなどのその他の適切な周波数を使用することもできる。本開示は、二次誘導エレメント１４０に対してより高い周波数で作動させられる一次誘導エレメント１３０に関して説明されているが、当業者は、本明細書の開示を利用して、本開示の範囲から逸脱することなく二次誘導エレメント１４０をより高い周波数で作動させることができることを理解すべきである。

【0038】

二次誘導エレメント１４０は、平坦なコイル１４２および磁束集中装置１４４を有することができる。磁束集中装置１４４は、フェライト材料から形成することができる。適切なコイルを備える磁束集中装置の使用は、高いプラズマ結合および二次誘導エレメント１４０の良好なエネルギ伝達効率を提供することができ、金属シールド１５０へのその結合を著しく減じることができる。二次誘導エレメント１４０における約２ＭＨｚなどのより低い周波数の使用は、スキン層を増大させることができ、これは、プラズマ加熱効率も高める。

【0039】

本開示の態様によれば、異なる誘導エレメント１３０および１４０は、異なる機能を有することができる。特に、一次誘導エレメント１３０は、点火中のプラズマ発生の基本的機能を行うために使用することができ、二次誘導エレメント１４０のための十分なプライミングを提供する。一次誘導エレメント１３０は、プラズマ電位を安定化させるために、プラズマおよび接地されたシールドの両方への結合を有することができる。第１の誘導エレメント１３０に関連した第１のファラデーシールド１５４は、窓スパッタリングを回避し、大地への結合を供給するために使用することができる。

【0040】

付加的なコイルは、一次誘導エレメント１３０によって提供された良好なプラズマプライミングの存在において作動させられることができ、これにより、好ましくは、良好なプラズマ結合およびプラズマへの良好なエネルギ伝達効率を有する。磁束集中装置１４４を有する二次誘導エレメント１４０は、プラズマ体積への磁束の良好な伝達と同時に、周囲の金属シールド１５０からの二次誘導エレメント１４０の良好な切断の双方を提供する。磁束集中装置１４４の使用および二次伝導性エレメント１４０の対称的駆動は、さらに、コイル端部と周囲の接地されたエレメントとの間の電圧の振幅を減じる。これは、ドームのスパッタリングを減じることができるが、同時に、プラズマへの小さな容量結合を提供し、これは、点火をアシストするために使用することができる。幾つかの実施の形態において、第２のファラデーシールドは、二次誘導エレメント１４０の容量結合を減じるために、この二次誘導エレメント１４０と組み合わせて使用することができる。

【0041】

図２は、図１の枠２００に対応するペデスタル（支持台）アセンブリ１０４の一部の拡大図を示している。図示したように、ペデスタルアセンブリ１０４は、半導体ウェハなどの基板１０６を支持するように構成されたパック２０２を有することができる。幾つかの実施の形態において、パック２０２は、静電荷を介して基板を保持するように構成された１つまたは複数のクランピング電極を有する静電チャックを含むことができる。パック２０２は、基板１０６を横切る温度分布を制御するために使用することができる温度調整システム（例えば、流体チャネル、電気ヒータなど）を含むこともできる。

【0042】

ペデスタルアセンブリ１０４は、様々なその他の構造エレメントを有することができる。例えば、ペデスタル１０４は、パック２０２を支持するように構成された１つまたは複数のペデスタルベースプレートを有するベースプレート構造２０４を含むことができる。ペデスタルアセンブリ１０４は、ペデスタルベースプレート２０４の周囲に配置された内側絶縁体リング２０８と、外側絶縁体リング２０６とを有することができる。

【0043】

ペデスタル１０４は、さらに、上側リング構造２２０を有することができる。上側リング構造２２０は、パック２０２の少なくとも一部の周囲に配置することができる。上側リング構造２２０は、外側絶縁体リング２０６の上側に配置することができる。上側リング構造２２０は、低い熱膨張率を有する材料から形成することができる。例えば、上側リング構造２２０は、石英材料であることができる。

【0044】

図２に示したように、フォーカスリング２１０が基板１０６を包囲するようにフォーカスリング２１０をペデスタル１０４に対して配置することができる。フォーカスリング２１０の中心（例えば、フォーカスリング２１０によって画定された内部空間の中心）が基板１０６の中心に対応する（例えば、基板の中心から約２０ｍｍ以内、例えば基板の中心から約１０ｍｍ、例えば基板の中心から約５ｍｍにある）ように、フォーカスリング２１０を基板１０６に対して同心的に配置することができる。

【0045】

本開示の例としての態様によれば、フォーカスリング２１０は、基板１０６の処理中にフォーカスリング２１０が基板１０６に対して同心的なままであることを補助する特徴を有することができる。例えば、フォーカスリング２１０は、上側リング構造２２０から延びる突出部２２５（例えば、ピン）に係合するように構成された、均等に離間した半径方向に延びるスロット２１５を有することができる。

【0046】

より具体的には、図３は、フォーカスリング２１０の下面の斜視図を示している。図示したように、フォーカスリング２１０の下面は、フォーカスリング２１０の下面の周囲に均等に離間した３つのスロット２１５を有する。均等に離間した３つのスロット２１５は、図３に示されている。均等に離間した３つのスロット２１５は、プラズマエッチプロセスなどのプラズマプロセス中に生じる熱膨張の間、フォーカスリング２１０を基板１０６に対して同心的に維持するために改良された効果を提供することができる。しかしながら、当業者は、本明細書に提供された開示を使用して、本開示の範囲から逸脱することなく、フォーカスリング２１０がより多くのスロット２１５を有することができることを理解するであろう。

【0047】

図４は、一例としてのスロット２１５を有するフォーカスリング２１０の下面の一部の拡大図を示している。図示したように、スロット２１５は、フォーカスリング２１０の下面において、半径方向に延びている、すなわちフォーカスリングの中心からフォーカスリングの周縁部へ向かう方向へ半径方向に延びている。本明細書において使用される場合、スロットが、図３に示したようにフォーカスリング２１０の中心２１６からフォーカスリングの周縁部２１８まで延びる半径によって規定された方向に延びる寸法（例えば、長さ寸法または幅寸法）を有するとき、スロットはラジアルにまたは半径方向に延びている。半径方向の一例は、図３に方向「ｒ」によって規定されている。

【0048】

図４を参照すると、スロット２１５は、フォーカスリング２１０の下面の一部を横切って半径方向に延びている。スロット２１５は、スロット２１５がフォーカスリング２１０の周縁部２１８まで延びるように、フォーカスリング２１０の下面の一部を横切って延びている。以下で詳細に説明するように、スロット２１５は、ペデスタルに配設された上側リング構造２２０に設けられた突出部２２５を収容するかつ／または突出部２２５に係合するように構成された形状を有することができる。

【0049】

より具体的には、図５は、本開示の例としての実施の形態による上側リング構造２２０の上面の斜視図を示している。図示したように、上側リング構造２２０は、上側リング構造２２０の上面から延びる、均等に離間した複数の突出部２２５（例えば、ピン）を有する。均等に離間した３つの突出部２２５は、図５に示されている。均等に離間した突出部２２５の数は、フォーカスリング２１０の下面に規定されたスロット２１５の数に対応している。

【0050】

図６は、一例としての突出部２２５を有する上側リング構造２２０の上面の一部の拡大図を示している。突出部２２５は、上側リング構造２２０と同じ材料（例えば、石英材料）から形成することができる。突出部２２５は、上側リング構造２２０と一体であることができる。図示したように、突出部２２５は、上側リング構造２２０の周縁部２２８において上側リング構造２２０から延びている。突出部２２５は、本開示の例としての態様によるフォーカスリング２１０の下面に設けられたスロット２１５に対して相補的なかつ／またはスロット２１５と係合するように構成された形状を有することができる。

【0051】

図２を参照すると、フォーカスリング２１０の熱膨張の際（例えば、プラズマエッチプロセスの間）、スロット２１５は、フォーカスリング２１０が基板１０６に対して同心的なままであるように均一に、フォーカスリング２１０の膨張を突出部２２５に沿って案内する。例えば、上側リング部分２２０は、フォーカスリング２１０の熱膨張率より小さい熱膨張率を有する材料であることができる。幾つかの実施の形態において、上側リング部分２２０の線形熱膨張率は、約０．２５〜約０．７５の範囲、例えば約０．５５であることができる。処理中、フォーカスリング２１０は膨張する。しかしながら、突出部２２５を含む上側リング部分２２０は、フォーカスリング２１０に対して相対的に静止したままである。

【0052】

膨張の間、上側リング構造２２０における突出部２２５は、スロット２１５が突出部２２５に対してスライドしながらフォーカスリング２１０の膨張を案内する。スロット２１５および突出部２２５の均等な間隔は、フォーカスリング２１０が基板１０６に対して同心的なままであるように、フォーカスリング２１０の膨張がより均一になるように強制する。これは、基板の処理中の処理均一性の向上につながる。例えば、基板１０６の周縁部におけるエッチ速度の均一性を、フォーカスリング２１０の不均一な膨張に対して高めることができる。

【0053】

図７は、本開示の例としての実施の形態によるペデスタルアセンブリ１０４の一部の拡大図を示している。図示したように、ペデスタルアセンブリ１０４は、半導体ウェハなどの基板１０６を支持するように構成されたパック２０２を有することができる。幾つかの実施の形態において、パック２０２は、静電荷を介して基板を保持するように構成された１つまたは複数のクランピング電極を有する静電チャックを含むことができる。パック２０２は、基板１０６を横切る温度分布を制御するために使用することができる温度調整システム（例えば、流体チャネル、電気ヒータなど）を含むこともできる。

【0054】

ペデスタルアセンブリ１０４は、様々なその他の構造エレメントを有することができる。例えば、ペデスタル１０４は、パック２０２を支持するように構成された１つまたは複数のペデスタルベースプレート２０４を有するベースプレート構造を含むことができる。ペデスタルアセンブリ１０４は、ペデスタルベースプレート２０４の周囲に配置された内側絶縁体リング２０８と、外側絶縁体リング２０６とを有することができる。ペデスタルアセンブリ１０４は、ベースプレート構造２０４の下方に配置された下側絶縁体２４０を有することができる。ペデスタルアセンブリ１０４は、さらに、クランプリング２３０および接地シールド２３０を有することができる。接地シールド２３０を接地することができる。

【0055】

ペデスタル１０４は、さらに、上側リング構造２１０を有することができる。上側リング構造２１０は、パック２０２の少なくとも一部の周囲に配置することができる。上側リング構造２１０は、外側絶縁体リング２０６の上側に配置することができる。上側リング構造２１０は、低い熱膨張率を有する材料から形成することができる。例えば、上側リング構造２１０は、石英材料であることができる。フォーカスリング２２０は、フォーカスリング２２０が基板１０６を包囲するようにリング構造の上側に配置することができる。

【0056】

本開示の例としての態様によれば、ペデスタルアセンブリ１０４の構成部材は、内側絶縁体リング２０８がベースプレート構造２０４のいかなる鉛直面にも接触しないように様々な位置合わせ面を有することができる。加えて、上側リング構造２１０およびフォーカスリング２２０は、パック２０２のいかなる鉛直面にも接触しない。これは、基板１０６の処理中の処理均一性の向上につながることができる。

【0057】

より具体的には、下側絶縁体２４０は、ベースプレート構造２０４の外径を僅かに超えて延びる外径位置合わせ面２４２を有することができる。内側絶縁体リング２０８は、下側絶縁体２４０の外径位置合わせ面２４２に係合または接触するように構成された内径位置合わせ面２１２を有する。

【0058】

内側絶縁体リング２０８は、さらに、第１の外径位置合わせ面２１６を有することができる。第１の外径位置合わせ面２１６を、外側絶縁体リング２０６に設けられた内径位置合わせ面２１４と接触または係合するように構成することができる。内側絶縁体リング２０８は、さらに、第２の外径位置合わせ面２２２を有することができる。第２の外径位置合わせ面２２２を、上側リング構造２１０に設けられた内径位置合わせ面２２４と係合または接触するように構成することができる。

【0059】

上側リング構造２１０は、外径位置合わせ面２２６を有することができる。外径位置合わせ面２２６を、フォーカスリング２２０に設けられた内径位置合わせ面２２８と係合または接触するように構成することができる。これにより、内側絶縁体リング２０８、上側リング構造２１０およびフォーカスリング２２０は、ベースプレート構造２０４およびパック２０２の鉛直面との接触を回避する。

【0060】

本発明に対するこれらのおよびその他の改良および変更は、添付の請求項により具体的に示された本発明の思想および範囲から逸脱することなく、当業者によって実行されてもよい。加えて、様々な実施の形態の態様が、全体的にまたは部分的に交換されてもよいことが理解されるべきである。さらに、当業者は、前記説明は単なる例であり、このような添付された請求項にさらに記載されているように発明を限定することを意図したものではないことを認めるであろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【手続補正書】

【提出日】2021年6月1日

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマ処理装置であって、
処理チャンバ内部を有する処理チャンバと、
前記処理チャンバ内部にプラズマを誘発するように構成されたプラズマ源と、
基板の処理中に該基板を前記処理チャンバ内部に支持するように構成されたペデスタルアセンブリと、
前記基板が前記ペデスタルアセンブリに支持されているときに前記基板の周縁部の周囲に配置されるように構成されたフォーカスリングと、を備え、
該フォーカスリングは、離間した複数のスロットを有し、各スロットは、前記ペデスタルアセンブリに配置された複数の突出部のそれぞれ対応する１つの突出部と係合するように構成されており、
前記複数の突出部を有する前記ペデスタルアセンブリの部分は、前記フォーカスリングの熱膨張率より小さい熱膨張率を有する材料を含む、プラズマ処理装置。

【請求項2】

各スロットは、前記フォーカスリングの下面の少なくとも一部に沿って半径方向に延びている、請求項１記載の装置。

【請求項3】

前記離間した複数のスロットは、処理中の前記フォーカスリングの熱膨張の間、該フォーカスリングが前記基板を中心に同心的なままであるように均等に離間して配置されている、請求項１記載の装置。

【請求項4】

前記均等に離間した複数のスロットは、均等に離間した３つのスロットを含む、請求項３記載の装置。

【請求項5】

各突出部は、前記ペデスタルアセンブリに配設された上側リング構造に配置されている、請求項１記載の装置。

【請求項6】

前記上側リング構造は、前記フォーカスリングの熱膨張率より小さい熱膨張率を有する材料を含む、請求項５記載の装置。

【請求項7】

前記上側リング構造は、石英材料を含む、請求項６記載の装置。

【請求項8】

各突出部は、ピンである、請求項１記載の装置。

【請求項9】

前記プラズマ源は、処理チャンバ内部に実質的に誘導的なプラズマを誘発するように構成された誘導結合エレメントを有する、請求項１記載の装置。

【請求項10】

前記フォーカスリングは、
上面と、
該上面と反対側の下面と、
該下面に配置された、均等に離間した複数のスロットと、を備え、前記各スロットは、前記フォーカスリングの周縁部まで延びている、請求項１記載の装置。

【請求項11】

前記フォーカスリングは、均等に離間した、半径方向に延びる３つのスロットを有する、請求項１０記載の装置。

【請求項12】

各スロットは、前記下面の少なくとも一部を横切って半径方向に延びている、請求項１０記載の装置。

【請求項13】

前記複数のスロットのそれぞれは、処理装置において基板を支持するように構成されたペデスタルアセンブリに配設された上側リング構造から延びる突出部と協働するように構成されている、請求項１０記載の装置。

【請求項14】

前記ペデスタルアセンブリは、
基板を支持するように構成されたパックと、
該パックを支持するように構成されたベースプレート構造と、
該ベースプレート構造の外径を超えて延びる外径位置合わせ面を有する下側絶縁体と、
前記ベースプレート構造を少なくとも部分的に包囲する内側絶縁体リングであって、前記内側絶縁体リングは、内径位置合わせ面と外径位置合わせ面とを有し、前記内径位置合わせ面は、前記下側絶縁体の前記外径位置合わせ面に接触するように構成されている、内側絶縁体リングと、
前記パックの少なくとも一部の周囲に配置された上側リング構造であって、前記内側絶縁体リングの前記外径位置合わせ面と接触するように構成された内径位置合わせ面を有する上側リング構造と、
を備える、請求項１記載の装置。

【請求項15】

前記ペデスタルアセンブリは、外側絶縁体リングを有し、前記内側絶縁体リングは、前記ペデスタルアセンブリの前記外側絶縁体リングに設けられた内径位置合わせ面と接触するように構成された第１の外径位置合わせ面を有する、請求項１４記載の装置。

【請求項16】

前記上側リング構造は、フォーカスリングに設けられた内径位置合わせ面と接触するように構成された外径位置合わせ面を有する、請求項１５記載の装置。

【請求項17】

前記内側絶縁体リングは、前記ベースプレート構造の鉛直面と接触しない、請求項１６記載の装置。

【外国語明細書】

2021145139000001.pdf