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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-05-23
(45)【発行日】2024-05-31
(54)【発明の名称】基板処理チャンバ用ペデスタル
(51)【国際特許分類】
H01L 21/205 20060101AFI20240524BHJP
H01L 21/3065 20060101ALI20240524BHJP
C23C 16/458 20060101ALI20240524BHJP
H01L 21/31 20060101ALI20240524BHJP
H05H 1/46 20060101ALN20240524BHJP
【ＦＩ】
H01L21/205
H01L21/302 101B
C23C16/458
H01L21/31 C
H05H1/46 M
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2021540499
(86)(22)【出願日】2019-12-16
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-04-26
(86)【国際出願番号】 US2019066551
(87)【国際公開番号】W WO2020149972
(87)【国際公開日】2020-07-23
【審査請求日】2022-12-13
(31)【優先権主張番号】62/792,746
(32)【優先日】2019-01-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】390040660
【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】パリミ， ベンカタ シャラット チャンドラ
(72)【発明者】
【氏名】ボベック， サラ ミシェル
(72)【発明者】
【氏名】クルシュレシャータ， パラシャント クマール
(72)【発明者】
【氏名】プラバカール， ビネイ ケー．
(72)【発明者】
【氏名】リー， クァンドゥック ダグラス
(72)【発明者】
【氏名】ハー， スンウォン
(72)【発明者】
【氏名】リー， チエン
【審査官】長谷川 直也
(56)【参考文献】
【文献】特表２００７－５１３２５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－２４１９４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１７１４７３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００８－１９８７３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－０６４４６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１６－５０３９６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開平０２－０３５４３８（ＪＰ，Ｕ）
【文献】米国特許出願公開第２００７／０２５８０７５（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／２０５
Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５
Ｃ２３Ｃ １６／４５８
Ｈ０１Ｌ ２１／３１
Ｈ０５Ｈ １／４６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板処理チャンバ内に配置するためのペデスタルであって、支持面と該支持面から上向きに突出する段付き面とを備えた本体であって、段付き面が支持面の周りに配置されて支持面を取り囲み、かつ該段付き面が、エッジリングがペデスタルと一体化されてモノリシックな本体を形成するように、エッジリングを画成する、本体；
本体内に配置された電極；及び
本体内に配置された１つ以上のヒータ
を備え、エッジリングが本体の第１の部分であり、ペデスタルが本体の第２の部分であり、エッジリングを有する第１の部分が、ペデスタルを有する第２の部分の体積電気抵抗率より小さい体積電気抵抗率を有する、ペデスタル。
【請求項2】
エッジリングを有する第１の部分が第１の材料を含み、ペデスタルを有する第２の部分が第１の材料とは異なる第２の材料を含む、請求項１に記載のペデスタル。
【請求項3】
基板処理チャンバであって、内部容積を備えたチャンバ本体；
内部容積内に配置されたペデスタルであって、支持面を備えたペデスタル；及び
エッジリングであって、内面、外面、上面、及び内面の上端の斜角を備えており、該斜角が内面と上面との間に延在している、エッジリング
を備え、エッジリングの体積電気抵抗率が、ペデスタルの体積電気抵抗率より小さい、基板処理チャンバ。
【請求項4】
斜角が、エッジリングの内面と上面との間にある角度で延びる傾斜したプロファイルを含み、該角度が、支持面から上向きに直交して延びる第１の軸と斜角の傾斜したプロファイルに沿って延びる第２の軸との間で測定され、該角度が１２度から１８度の範囲内にある、請求項３に記載の基板処理チャンバ。
【請求項5】
エッジリングがペデスタルと一体化されてモノリシックな本体を形成し、エッジリングの上面が支持面の周りに配置されて支持面を取り囲む、請求項４に記載の基板処理チャンバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示の態様は、概して、ペデスタル、その構成要素、及びそれを基板処理チャンバに使用する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ペデスタルは、半導体用途に用いられる基板を処理するための基板処理チャンバにおいて用いられる。プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）などの処理方法を、このような基板処理チャンバにおいて使用することができる。しかしながら、多くのペデスタル設計は、基板処理中に、基板処理チャンバ内の基板と他の構成要素との間のアーク放電又は容量性放電に悩まされる。例えば、アーク放電は、基板と、該基板に隣接して配置されたエッジリングとの間で発生しうる。アーク放電は、基板への膜堆積の減少、基板のエッジ付近での膜堆積の喪失（膜堆積のプロファイルの不均一性をもたらす）、エッジリングの欠け、又は基板へのエッジリングの融合など、幾つかの動作上の問題を引き起こす可能性がある。これらの問題を解決するための試みがなされてきたが、スループットの低下、基板あたりのダイ効率の低下、不十分な膜堆積、又は高い運用コストなどの問題が発生している。
【0003】
したがって、基板処理チャンバ用の改善されたペデスタルが必要とされている。
【発明の概要】
【0004】
本開示の実装形態は、概して、基板処理チャンバ用のペデスタルに関する。
【0005】
一実装形態では、基板処理チャンバ内に配置するためのペデスタルは、本体を含む。本体は支持面を含む。本体はまた、支持面から上向きに突出する段付き面も含む。段付き面は、支持面の周りに配置されて支持面を取り囲む。段付き面は、エッジリングがペデスタルと一体化されてモノリシックな本体を形成するように、エッジリングを画成する。ペデスタルはまた、本体内に配置された電極及び本体内に配置された１つ以上のヒータも含む。
【0006】
一実装形態では、基板処理チャンバ内に配置するためのペデスタルは、支持面を有する本体を含む。ペデスタルは、支持面の下に第１の深さで本体内に配置された第１の電極を含む。ペデスタルは、第１の電極の少なくとも一部の上にコーティングされたコーティングを含む。コーティングは、第１の電極の体積電気抵抗率より大きい体積電気抵抗率を有する。
【0007】
一実装形態では、基板処理チャンバは、内部容積を有するチャンバ本体及び内部容積内に配置されたペデスタルを含む。ペデスタルは支持面を含む。基板処理チャンバはまた、エッジリングも含む。エッジリングは、内面、外面、上面、及び内面の上端の斜角を含む。斜角は内面と上面との間に延在する。
【0008】
本開示の上記の特徴を詳細に理解できるように、その一部が添付の図面に例示されている実装形態を参照することによって、上に簡単に要約されている本開示のより詳細な説明が得られる。しかしながら、本開示は他の等しく有効な実装形態も許容しうるため、添付の図面は、単に本開示の一般的な実装形態を示しているだけであり、したがって、本発明の範囲を限定すると見なされるべきではないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】一実装形態による、本明細書に開示されるペデスタルを備えたチャンバの概略的な断面図
【発明を実施するための形態】
【0010】
理解を容易にするため、可能な場合には、図面に共通する同一の要素を示すために同一の参照番号が用いられる。一実装形態で開示されている要素は、具体的な記述がなくとも、他の実装形態で有益に利用することができることが想定されている。
【0011】
本開示の態様は、基板処理チャンバのためのペデスタルに関する。図１は、一実装形態による、本明細書に開示されるペデスタル１３８を備えたチャンバ１００の概略的な断面図である。チャンバ１００は、例えば、半導体を製造するための基板処理チャンバである。チャンバ１００は、気相堆積チャンバ、例えば、化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバ又はプラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）チャンバなどの堆積チャンバでありうる。チャンバ１００は、チャンバ本体１０２及びチャンバリッド１０４を有する。チャンバ本体１０２は、その中の内部容積１０６及びポンピング経路１０８を含む。内部容積１０６は、チャンバ本体１０２とチャンバリッド１０４とによって少なくとも部分的に画成された空間である。ポンピング経路１０８は、ポンピングプレート１１４内に形成されたポンピング容積１１２に結合された、チャンバ本体１０２に形成された経路である。ポンピング経路１０８は、内部容積１０６からのガスの除去を容易にする。
【0012】
チャンバ１００は、チャンバリッド１０４に結合されるか、それに配置されて１つ以上のガスの流れを処理領域１１０内に送給するガス分配アセンブリ１１６を含む。ガス分配アセンブリ１１６は、チャンバリッド１０４に形成されたガス入口通路１２０に結合されたガスマニホールド１１８を含む。ガスマニホールド１１８は、１つ以上のガス源１２２（２つ示されている）からガスの流れを受け取る。１つ以上のガス源１２２から受け取ったガスの流れは、ガスボックス１２４全体にわたって分配され、バッキング板１２６の複数の開口部を通って流れ、さらには、バッキング板１２６と面板１３０とによって画成されたプレナム１２８全体にわたって分配される。次に、ガスの流れは、面板１３０の複数の開口部１３２を通って内部容積１０６の処理領域１１０内に流れ込む。ポンプ１３３は、導管１３４によってポンピング経路１０８に接続されて、処理領域１１０内の圧力、並びに処理領域１１０からポンピング容積１１２及びポンピング経路１０８を通る排気ガス及び副生成物に対する圧力を制御する。
【0013】
内部容積１０６は、チャンバ１００内で基板１３６を支持するペデスタル１３８を含む。ペデスタル１３８は、該ペデスタル１３８内に配置されたヒータ１９８及び電極１４０を含む。電極１４０は、導電性メッシュ、例えば、タングステン含有、銅含有、又はモリブデン含有の導電性高周波（ＲＦ）メッシュを含みうる。ヒータ１９８は、交流（ＡＣ）コイルを含めた、加熱するために用いられる任意の材料を含みうる。図１は、電極１４０の下に配置されたヒータ１９８を示している。しかしながら、ヒータ１９８は、代替的に、電極１４０の上に配置されてもよいことが想定されている。
【0014】
ペデスタル１３８は、リフトシステムに結合されたステム１４２によって内部容積１０６内に移動可能に配置される。ペデスタル１３８の動きは、チャンバ本体１０２を通して形成されたスリットバルブを介した処理容積１０６の内外への基板１３６の移送を容易にする。ペデスタル１３８はまた、基板１３６の処理、挿入、及び／又は取り出しのために異なる位置に動かすことができる。ペデスタル１３８はまた、それを通じて配置された開口部も有しており、それを通じて、複数のリフトピン１５０を移動可能に配置することができる。下降位置では、複数のリフトピン１５０は、チャンバ本体の底部１５４に結合されたリフトプレート１５２に接触することによって、ペデスタル１３８から突出する。リフトピン１５０の突出は、基板１３６の移送を容易にするために、基板１３６をペデスタル１３８から離間した関係に配置する。
【0015】
図１に示される実装形態におけるペデスタル１３８は、その上に基板１３６を支持するように構成された支持面１３８ａを含む。支持面１３８ａ及び／又はペデスタル１３８は加熱されうる。処理中、基板１３６は支持面１３８ａ上に配置される。ペデスタル１３８はまた、基板１３６の周りの支持面１３８ａ上に配置されたエッジリング１３９も含む。基板処理中、ガスが処理領域１１０に流入すると、ヒータ１９８はペデスタル１３８及び支持面１３８ａを加熱する。また、基板処理中、電極１４０は、高周波（ＲＦ）エネルギー、交流（ＡＣ）、又は直流（ＤＣ）を伝播して、処理領域１１０におけるプラズマの生成を促進するか、及び／又はペデスタル１３８への基板１３６のチャッキングを促進する。熱、ガス、及び電極１４０からのエネルギーは、基板処理中に基板１３６上への膜の堆積を促進する。
【0016】
示される実装形態では、高周波（ＲＦ）源１５６は、整合回路１５８を介して、ペデスタル１３８内に配置された電極１４０に結合される。ＲＦ源１５６が示されているが、本開示は、交流（ＡＣ）電源又は直流（ＤＣ）電源などの他の電源を使用することができることが想定されている。整合回路１５８は、導電性ロッド１６０によって電極１４０に電気的に結合される。整合回路１５８は、ヒータ１９８にも電気的に結合される。電源１５９は、ヒータ１９８に電力を供給するように構成される。電源１５９は、ヒータ１９８にＡＣ電力又はＤＣ電力を供給して、熱を生成することができる。チャンバ本体１０２及び電極１４０への結合を介して接地される面板１３０は、容量性プラズマ結合の形成を促進する。例えば、ＲＦ源１５６は、ペデスタル１３８内の電極１４０にＲＦエネルギーを供給して、ペデスタル１３８とガス分配アセンブリ１１６の面板１３０との間での容量結合プラズマの生成を促進する。ＲＦ源１５６は接地１７１に接続する。第２のＲＦ源１６６もまた、チャンバ１００にＲＦエネルギーを供給するように構成される。第２のＲＦ源１６６は接地１７３に接続される。第２のＲＦ源１６６が示されているが、本開示は、交流（ＡＣ）電源又は直流（ＤＣ）電源などの他の電源を使用することができることが想定されている。
【0017】
ＲＦ電力が電極１４０に供給されると、面板１３０とペデスタル１３８との間に電界が生成し、それによって、ペデスタル１３８と面板１３０との間の処理領域１１０内に存在するガスの原子がイオン化され、電子を放出する。イオン化された原子はペデスタル１３８へと加速され、基板１３６上での膜形成を促進する。一例では、処理領域１１０は、該処理領域１１０の第１の側の面板１３０と、処理領域１１０の第２の側の支持面１３８ａ及びエッジリング１３９との間にある。
【0018】
図２は、一実装形態による、図１のチャンバ１００に使用することができるペデスタル２３８の一部の概略的な部分断面図である。ペデスタル２３８は、支持面２３８ａを有する本体２７０を含む。ペデスタル２３８は、該ペデスタル２３８の本体２７０内に配置された電極２４０を含む。支持面２３８ａ及び／又はペデスタル２３８は加熱されうる。ペデスタル２３８はまた、本明細書に開示されるヒータ２９８も含む。ヒータ２９８は、ペデスタル２３８及び／又は支持面２３８ａを加熱する。支持面２３８ａは、例えば基板１３６の処理中に、その上に基板１３６を支持するように構成される。上で論じたように、電極２４０は、ＲＦエネルギーを伝播するための導電性メッシュを含みうる。ヒータ２９８は、交流（ＡＣ）コイルを含めた、加熱するために用いられる任意の材料を含みうる。ヒータ２９８は、電極２４０の下に配置される。処理中、基板１３６は、ペデスタル２３８の支持面２３８ａ上に配置される。基板１３６の外側エッジ２４６は、基板の中心１３６から測定して、基板１３６の半径Ｒ１を画成する。ペデスタル２３８はまた、ペデスタル２３８の支持面２３８ａ上かつ基板１３６の周りに配置されたエッジリング２３９も含む。エッジリング２３９の内面２４７は、エッジリング２３９の内半径ＩＲ１を画成する。一例では、エッジリング２３９の内半径ＩＲ１は、エッジリング２３９の中心から測定される。他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、支持面２３８ａの中心は、基板１３６の処理中、基板１３６の中心と位置合わせされる。他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、支持面２３８ａの中心は、エッジリング２３９の中心と位置合わせされる。エッジリング２３９は、支持面２３８ａと同心にある。他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、内半径ＩＲ１は、５．９インチから６．５インチの範囲内にある。他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、半径Ｒ１は、５．９インチから６．０インチの範囲内にある。
【0019】
エッジリング２３９の内半径ＩＲ１及び基板１３６の半径Ｒ１は、エッジリング２３９の内面２４７と基板１３６の外側エッジ２４６との間の距離Ｄ１を画成する。エッジリング２３９は、間隙によって基板１３６から離間される。エッジリング２３９と基板１３６との間のある特定の距離Ｄ１を使用することにより、基板１３６とエッジリング２３９との間の支持面２３８ａの処理ガスに曝露される量を制御することができる。曝露される支持面２３８ａの量を制御することにより、基板処理中に基板１３６とエッジリング２３９との間で発生する可能性のある、容量性放電又はアーク放電を制限することができる。曝露される支持面２３８ａの量を制御することはまた、基板１３６上へのより厚く、より均一な膜堆積を促進する。他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、距離Ｄ１は少なくとも約０．０１インチである。一例では、距離Ｄ１は、約０．０２インチから約１．５インチの範囲内にある。一例では、距離Ｄ１は、０．１インチから０．７インチの範囲内にある。一例では、距離Ｄ１は約０．３インチである。
【0020】
距離Ｄ１と基板１３６の半径Ｒ１とが、距離Ｄ１の基板１３６の半径Ｒ１に対する比ＲＡを規定する。他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、比ＲＡは、約０．００１６７から約０．２１０の範囲内にある。一例では、比ＲＡは約０．００３から約０．２の範囲内にある。一例では、比ＲＡは約０．０２である。
【0021】
図２に示されるエッジリング２３９は、該エッジリング２３９の内面２４７の上端に斜角２４１を含む。内面２４７は、支持面２３８ａの中心に対して、エッジリング２３９の外面２５０の半径方向内側に配置される。斜角２４１は、エッジリング２３９の内面２４７と上面２５５との間に延在する。エッジリング２３９の上面２５５は、支持面２３８ａの一部の上に配置される。斜角２４１は、角度Ａで延びる傾斜したプロファイル２４１ｃによって少なくとも部分的に画成される。角度Ａは、支持面２３８ａから上向きに直交して（例えば、エッジリング２３９の中心軸に平行に）延びる第１の軸２４１ａと、斜角２４１の傾斜したプロファイル２４１ｃに沿って延びる第２の軸２４１ｂとの間で測定される。斜角を含めることにより、基板処理中のアーク放電を低減することができ、基板１３６の外側エッジ２４６の近くの膜堆積の損失を低減することができ、それによって、基板１３６上への膜のより厚く、より均一な堆積を促進する。加えて、ある特定の角度Ａの斜角２４１を使用することにより、アーク放電及び膜厚の損失を低減することができる。エッジリング２３９の斜角２４１を利用することにより、処理される所与の基板１３６から得ることができる基板あたりのダイも増加させることができる。他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、斜角２４１の角度Ａは、約０度から約９０度の範囲内にある。一例では、斜角２４１の角度Ａは、約３度から約６５度の範囲内にある。一例では、斜角２４１の角度Ａは、約１０度から約６０度、例えば、約１０度から約３０度、約３０度から約６０度、約２０度から約５０度、又は約３０度から約４０度の範囲内にある。一例では、斜角２４１の角度Ａは、約１５度、例えば、１２度から１８度の範囲内にある。
【0022】
図２に示される実装形態に示される電極２４０は、支持面２３８ａの下に深さＭＤ１で、ペデスタル２３８内に配置される。深さＭＤ１は、ペデスタル２３８の支持面２３８ａと電極２４０の上端２４０ａとの間で測定される。一例では、電極２４０がＲＦメッシュを含む場合、上端２４０ａはＲＦメッシュの上端である。深さＭＤ１は、容量性電荷（例えば、アーク放電）を低減させつつ、基板処理中の膜堆積の厚さを増加させるように選択することができる。電極２４０のある特定の深さＭＤ１を使用することにより、基板１３６に結合するプラズマを制限することで、基板処理チャンバのスループットも増加させることができる。他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、電極２４０の深さＭＤ１は、約０．５ｍｍから約４ｍｍの範囲内にある。他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、電極２４０の深さＭＤ１は少なくとも約１．２ｍｍである。
【0023】
図２に示される実装形態では、電極２４０の少なくとも一部は、コーティング２４９でコーティングされる。このようなコーティング２４９は、基板１３６とエッジリング２３９との間の容量性放電を低減することができ、基板１３６に結合するプラズマを低減することができる。上で論じたように、電極２４０はＲＦメッシュを含みうる。コーティング２４９は、内半径２４９ａ及び外半径２４９ｂを含む。一例では、電極２４０は、該電極２４０の全体的な体積電気抵抗率を増加させるように、コーティング２４９でコーティングされる。電極２４０は、内半径２４９ａと外半径２４９ｂとの間でコーティングされる。一例では、コーティング２４９の内半径２４９ａは、基板１３６の半径Ｒ１にほぼ等しい。一例では、コーティング２４９は、電極２４０の半径方向外側部分に配置され、一方、電極２４０の半径方向内側部分はコーティングされない。コーティング２４９の内半径２４９ａはまた、基板１３６の半径Ｒ１より大きくなりうる。一例では、コーティング２４９は、基板１３６の半径Ｒ１より小さい内半径２４９ａを有する。
【0024】
一例では、コーティング２４９の外半径２４９ｂは、エッジリング２３９の内半径ＩＲ１にほぼ等しい。一例では、コーティング２４９の外半径２４９ｂは、エッジリング２３９の内半径ＩＲ１より大きい。コーティング２４９の外半径２４９ｂはまた、エッジリング２３９の内半径ＩＲ１より小さくてもよい。他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、コーティング２４９の外半径２４９ｂとコーティング２４９の内半径２４９ａとの差Ｄ２は、エッジリング２３９の内面２４７と基板１３６の外側エッジ２４６との間の距離Ｄ１にほぼ等しくてもよい。一例では、差Ｄ２は、約４０ｍｍから約８０ｍｍの範囲内にある。図２に示される実装形態では、電極２４０は、基板１３６の外側エッジ２４６とエッジリング２３９の内面２４７との間に位置合わせされた電極２４０の部分２４８に、コーティング２４９でコーティングされている。部分２４８は、エッジリング２３９の内面２４７の半径方向内側に位置合わせされている。
【0025】
電極２４０は、エッジリング２３９の下に位置合わせされた電極２４０の部分２５１に、コーティング２４９でコーティングされている。部分２５１は、エッジリング２３９の内面２４７の半径方向外側に位置合わせされている。電極２４０はまた、基板１３６の半径Ｒ１の外側に位置合わせされた電極２４０の部分２６１に、コーティング２４９でコーティングされている。コーティング２４９は、（図２の実装形態に示されるように）電極２４０の上部及び底部に配置されているが、しかしながら、コーティング２４９は代替的に、電極２４０の上部又は底部の一方に配置されていてもよい。コーティング２４９は、電極２４０の全体に配置されていてもよく、又は電極２４０のある特定の部分に配置されていてもよい。
【0026】
他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、コーティング２４９の内半径２４９ａは、約１００ｍｍから約１４０ｍｍの範囲内にある。他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、コーティング２４９の外半径２４９ｂは、約１４０ｍｍから約１８０ｍｍの範囲内にある。
【0027】
上記例で論じたように、電極２４０のコーティングは、スキンコーティング、表面化学修飾、電気メッキ、エッチング、酸化、真空ベースの金属蒸着、プラスチックコーティング、酸浸漬、及び／又は材料の体積電気抵抗率を増加させる他の方法などの方法によって実施することができる。コーティング２４９は、耐火性酸化物及び高温ポリマーなどの材料を含むがこれらに限定されない組成物から作ることができる。一例では、コーティング２４９は、電極２４０の体積電気抵抗率より大きい体積電気抵抗率を有する。一例では、コーティング２４９の体積電気抵抗率は、電極２４０の体積電気抵抗率より約１．００５倍から約４．６５倍大きい範囲内にある。本開示は、電極２４０の全体的な体積電気抵抗率をそれぞれ増加又は低下させるように、コーティング２４９の厚さを増加又は低下させることができることが想定されている。
【0028】
他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、ペデスタル２３８は、該ペデスタル２３８の体積電気抵抗率を高める１つ以上の材料から作られる。ペデスタル２３８の体積電気抵抗率を増加させることにより支持面２３８ａから接地１７１（図１に示される）への経路は、より高い体積電気抵抗率を含み、基板１３６とエッジリング２３９との間のより少ないアーク放電をもたらす。一例では、ペデスタル２３８は窒化アルミニウムを含み、ペデスタル２３８の不純物濃度は、ペデスタル２３８の体積電気抵抗率を４．０桁以上変化させるように変化する。ドーパントは、ペデスタル２３８の不純物濃度を変化させるための不純物として使用することができる。一例では、ドーパントは、マグネシウムを含む。ペデスタル２３８は、約１Ｅ６オーム－ｃｍから約１Ｅ１２オーム－ｃｍの範囲内にある体積電気抵抗率を有する。一例では、ペデスタル２３８は、約１Ｅ７オーム－ｃｍから約１Ｅ１０オーム－ｃｍの範囲内にある体積電気抵抗率を有する。ペデスタル２３８は、約８から約１０の誘電率を有しうる。
【0029】
他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、エッジリング２３９は、ペデスタル２３８の体積電気抵抗率に対して、エッジリング２３９の体積電気抵抗率を変化させる１つ以上の材料から作られる。一例では、エッジリング２３９は、ペデスタル２３８の材料組成物とは異なる材料組成物を含む。エッジリング２３９とペデスタル２３８との間に不均一な体積電気抵抗率値を有することは、基板１３６の外側エッジ２４６に隣接するプラズマシースの不均一性を軽減することによって、膜のエッジの不均一性を低減する。基板１３６の外側エッジ２４６の近くのプラズマ濃度を低減させることにより、基板の外側エッジ２４６の近くの膜堆積の厚さの損失を低減することができる。基板１３６の外側エッジ２４６の近くの膜堆積の厚さの損失を低減させることにより、結果的に、基板１３６上により厚く、より均一な膜の堆積をもたらすことができる。
【0030】
他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、エッジリング２３９は、ペデスタル２３８の体積電気抵抗率とは異なる体積電気抵抗率を有する。一例では、エッジリング２３９は、ペデスタル２３８の体積電気抵抗率より小さい体積電気抵抗率を有する。一例では、エッジリング２３９は、ペデスタル２３８の体積電気抵抗率の約半分の体積電気抵抗率を有する。一例では、エッジリング２３９は、ペデスタル２３８の体積電気抵抗率の約１％（１パーセント）の体積電気抵抗率を有する。一例では、エッジリング２３９は、約９．９Ｅ７オーム－ｃｍから約９．９９９Ｅ１１オーム－ｃｍの範囲内にある値だけペデスタル２３８の体積電気抵抗率とは異なる体積電気抵抗率を有する。
【0031】
一例では、エッジリング２３９は、約１Ｅ６オーム－ｃｍから約１Ｅ１２オーム－ｃｍの範囲内にある体積電気抵抗率を有する。
【0032】
他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、エッジリング２３９は、ペデスタル２３８の体積電気抵抗率より大きい体積電気抵抗率を有する。一例では、エッジリング２３９は、ペデスタル２３８の体積電気抵抗率より約１０，０００倍大きい体積電気抵抗率を有する。
【0033】
一例では、エッジリング２３９は、ペデスタル２３８に結合されて、単一の本体を形成する（図３を参照して論じたように）。一例では、エッジリング２３９は、セラミック間結合を使用してペデスタル２３８に結合される。
【0034】
図３は、一実装形態による、図１の基板処理チャンバ１００に使用することができるペデスタル３３８の一部の概略的な部分断面図である。ペデスタル３３８は、例えば基板１３６の処理中に、その上に基板１３６を支持するように構成された支持面３３８ａを含む。ペデスタル３３８及び／又は支持面３３８ａは加熱されうる。ペデスタル３３８はまた、支持面３３８ａから上向きに突出する段付き面３３８ｂも含む。段付き面３３８ｂは、支持面３３８ａの周りに、支持面３３８ａの半径方向外側に配置されて、支持面３３８ａを取り囲む。段付き面３３８ｂは、基板１３６の周りに配置されたエッジリング３３９を画成する。他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、エッジリング３３９は、ペデスタル３３８の本体と一体化される（例えば、単一の材料片である）。他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、エッジリング３３９はペデスタル３３８の一部であり、それによって、エッジリング３３９とペデスタル３３８とがモノリシックな本体３７０を形成する。一例では、エッジリング３３９及びペデスタル３３８は、エッジリング３３９が本体３７０の第１の部分になり、ペデスタル３３８が本体３７０の第２の部分になるように、本体３７０を形成する。一例では、エッジリング３３９は、ペデスタル３３８に結合されて本体３７０を形成する。エッジリング３３９は、セラミック同士の結合を使用してペデスタル３３８に結合されうる。一例では、セラミックブロックは、エッジリング３３９及びペデスタル３３８を有する本体３７０を形成するように、機械加工される。本体３７０は、エッジリング３３９が本体３７０の材料組成物とは異なる材料組成物を含むように、材料勾配又は不純物勾配を含みうる。ドーパントは、不純物勾配を確立するための不純物として使用することができる。一例では、ドーパントは、マグネシウムを含む。本体３７０は、エッジリング３３９が本体３７０の体積電気抵抗率とは異なる体積電気抵抗率を含むように、材料勾配又は不純物勾配を含みうる。
【0035】
エッジリング３３９とペデスタル３３８とを一体化させることにより、又はペデスタル３３８及びエッジリング３３９を備えたモノリシックな本体３７０を形成することにより、エッジリング３３９は、損傷及び設置誤差の影響を受けにくく、より低いコスト及び基板処理動作中のチャンバ１００のより高いスループットをもたらす。このような構成はまた、エッジリング３３９の欠けの低減につながり、その結果、基板１３６とエッジリング３３９との間のアーク放電が少なくなる。段付き面３３８ｂの電位もまた、支持面３３８ａの電位に近く、その結果、基板１３６とエッジリング３３９との間に少ないアーク放電をもたらす。
【0036】
図３は、支持面３３８ａから上向きに延びる内面３４７を含むエッジリング３３９（段付き面３３８ｂによって画成される）を示している。斜角２４１は、内面３４７の上端に配置される。斜角２４１は、内面３４７と段付き面３３８ｂとの間に延在する。内面３４７は、エッジリング３３９の内半径ＩＲ２を画成する。示される基板１３６は、基板１３６の中心から測定した半径Ｒ１を画成する外側エッジ２４６を含む。ペデスタル３３８は、任意の加熱材料から作ることができ、例えばＡＣコイルへと形成することができる、ヒータ３９８を含む。ヒータ３９８は、ペデスタル３３８及び／又は支持面３３８ａを加熱することができる。第１の電極３４５及び第２の電極３４４は、ペデスタル３３８内に配置される。ヒータ３９８は、第１の電極３４５及び第２の電極３４４の下に配置される。
【0037】
第１の電極３４５及び第２の電極３４４は、ＲＦエネルギーを伝播するための導電性メッシュを含みうる。図３に示される実装形態では、第１の電極３４５は、第１の深さＭＤ３でペデスタル３３８内に配置される。第１の深さＭＤ３は、支持面３３８ａと第１の電極３４５の上端３４５ａとの間で測定される。第２の電極３４４は、第２の深さＭＤ２でペデスタル３３８内に配置される。第２の深さＭＤ２は、支持面３３８ａと第２の電極３４４の上端３４４ａとの間で測定される。
【0038】
他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、第１の電極３４５は、第２の電極３４４が配置される第２の深さＭＤ２より大きい第１の深さＭＤ３で配置される。一例では、第１の電極３４５は、第２の電極３４４の第２の深さＭＤ２より少なくとも約１．５倍大きい第１の深さＭＤ３で配置される。一例では、第１の電極３４５は、第２の電極３４４の第２の深さＭＤ２より約１ｍｍ大きい第１の深さＭＤ３で配置される。他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、第１の深さＭＤ３は、第２の深さＭＤ２にほぼ等しい。他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、第１の深さＭＤ３は、約１．２５ｍｍから約７ｍｍの範囲内にある。一例では、第１の深さＭＤ３は、約１．４ｍｍから約５ｍｍの範囲内にある。一例では、第１の深さＭＤ３は約３ｍｍである。 第１の電極３４５は、第２の電極３４４の半径方向外側に配置される。
【0039】
第１の電極３４５は、内半径３４９ａ及び外半径３４９ｂを含む。第１の電極３４５は、コーティング３４９で少なくとも部分的にコーティングされる。このようなコーティング３４９は、基板１３６とエッジリング３３９との間の容量性放電を低減することができ、基板１３６に結合するプラズマを低減することができる。一例では、コーティング３４９は、第１の電極３４５の全体的な体積電気抵抗率を増加させる。第１の電極３４５は、該第１の電極３４５の内半径３４９ａと外半径３４９ｂとの間を、コーティング３４９でコーティングされる。一例では、第１の電極３４５の内半径３４９ａは、基板１３６の半径Ｒ１にほぼ等しい。一例では、第１の電極３４５の内半径３４９ａは、基板１３６の半径Ｒ１より大きい。一例では、第１の電極３４５の内半径３４９ａは、基板１３６の半径Ｒ１より小さい。
【0040】
一例では、第１の電極３４５の外半径３４９ｂは、エッジリング３３９の内半径ＩＲ２より大きい。一例では、第１の電極３４５の外半径３４９ｂは、エッジリング３３９の内半径ＩＲ２より小さい。他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、第１の電極３４５の外半径３４９ｂは、エッジリング３３９の内半径ＩＲ２にほぼ等しい。
【0041】
コーティング３４９は、内半径３４９ｃ及び外半径３４９ｄを含む。一例では、コーティング３４９の内半径３４９ｃは、約１００ｍｍから約１４０ｍｍの範囲内にある。一例では、コーティング３４９の外半径３４９ｄは、約１４０ｍｍから約１８０ｍｍの範囲内にある。
【0042】
一例では、コーティング３４９の内半径３４９ｃは、基板１３６の半径Ｒ１にほぼ等しい。一例では、コーティング３４９の内半径３４９ｃは、基板１３６の半径Ｒ１より小さい。一例では、コーティング３４９の内半径３４９ｃは、基板１３６の半径Ｒ１より大きい。
【0043】
一例では、コーティング３４９の外半径３４９ｄは、エッジリング３３９の内半径ＩＲ２にほぼ等しい。一例では、コーティング３４９の外半径３４９ｄは、エッジリング３３９の内半径ＩＲ２より大きい。一例では、コーティング３４９の外半径３４９ｄは、エッジリング３３９の内半径ＩＲ２より小さい。
【0044】
他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、コーティング３４９の外半径３４９ｄとコーティング３４９の内半径３４９ｃとの差Ｄ３は、約４０ｍｍから約８０ｍｍの範囲内にある。他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、コーティング３４９は、内半径３４９ａと外半径３４９ｂとの間の第１の電極３４５上に配置される。
【0045】
一例では、第１の電極３４５は、エッジリング３３９の下に位置合わせされた第１の電極３４５の部分３５１に、コーティング３４９でコーティングされる。一例では、第１の電極３４５は、基板１３６の半径Ｒ１の外側に位置合わせされた第１の電極３４５の部分３６１に、コーティング３４９でコーティングされる。コーティング３４９は、第１の電極３４５の上部及び底部に配置することができ（図３の実装形態に示されるように）、あるいは、コーティング３４９は、第１の電極３４５の上部又は底部の一方に配置することができる。一例では、第１の電極３４５は、エッジリング３３９と基板１３６との間で位置合わせされた第１の電極３４５の部分３４８に、コーティング３４９でコーティングされる。
【0046】
第２の電極３４４はまた、該第２の電極３４４の全体的な体積電気抵抗率を増加させるように、コーティングでコーティングされてもよい。
【0047】
上記例で論じたように、第１の電極３４５及び／又は第２の電極３４４のコーティングは、スキンコーティング、表面化学修飾、電気メッキ、エッチング、酸化、真空ベースの金属蒸着、プラスチックコーティング、酸浸漬、及び／又は材料の体積電気抵抗率を増加させる他の方法などの方法によって実施することができる。他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、コーティング３４９は、第１の電極３４５の体積電気抵抗率より大きい体積電気抵抗率を有する。一例では、コーティング３４９の体積電気抵抗率は、第１の電極３４５の体積電気抵抗率より約１．００５倍から約４．６５倍大きい範囲内にある。本開示は、第１の電極３４５の全体的な体積電気抵抗率をそれぞれ増加又は低下させるように、コーティング３４９の厚さを増加又は低下させることができることが想定されている。
【0048】
上記態様の１つ以上が、次の例に表されている。
【0049】
例１は、基板処理チャンバを動作させる方法を含む。該方法は、チャンバ本体の内部容積内に配置されたペデスタル上にエッジリングを配置することを含む。該方法はまた、ペデスタルの支持面上かつエッジリングの半径方向内側に基板を配置することも含む。基板は、エッジリングからある距離で配置される。
【0050】
例２は、例１の方法を含み、距離は、基板の外側エッジとエッジリングの内面との間で測定される。
【0051】
例３は、例２の方法を含み、距離は少なくとも０．０１インチである。
【0052】
例４は、例２の方法を含み、基板は、該基板の外側エッジと中心との間で測定された半径を含む。該方法はまた、距離の半径に対する比も含み、この比は、０．００１６７から０．２１０の範囲内にある。
【0053】
本開示の利点には、アーク放電の低減、基板へのプラズマ結合の低減又は制限、均一な膜堆積、厚膜堆積、エッジの厚さの損失の低減、スループットの向上、及び運用コストの削減が含まれる。本開示の態様は、ペデスタルと一体化したエッジリング；基板からさまざまな距離で配置されたエッジリング；斜角を備えたエッジリング；ペデスタルの体積電気抵抗率とは異なる体積電気抵抗率を有するエッジリング；ペデスタルの材料とは異なる材料で作られたエッジリング；その上にコーティングが配置された電極を有するペデスタル；及び、その中にさまざまな深さで配置された電極を有するペデスタルを含む。本明細書に開示されたさまざまなエッジリングの例の１つ以上の態様及び／又はさまざまなペデスタルの例の１つ以上の態様を組み合わせることができることが想定されている。さらには、さまざまなエッジリングの例の１つ以上の態様及び／又はさまざまなペデスタルの例の１つ以上の態様は、前述の利点の幾つか又はすべてを含むことができることが想定されている。
【0054】
上記は本開示の実施形態を対象とするが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他の実施形態及び更なる実施形態が考案されうる。本開示はまた、本明細書に記載される実施形態の１つ以上の態様を、記載される他の態様の１つ以上に代えて使用することができることも想定されている。例えば、エッジリング３３９について記載される実施形態の１つ以上の態様は、エッジリング２３９について記載される実施形態の１つ以上の態様及び／又はエッジリング１３９について記載される実施形態の１つ以上の態様に代えることができ、又はそれらと組み合わせることができる。本開示の範囲は、次の特許請求の範囲によって決定される。
【図1】
【図2】
【図3】