特許 7495940 高電圧フィルタアセンブリ

(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】2024-05-28

(45)【発行日】2024-06-05

(54)【発明の名称】高電圧フィルタアセンブリ

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20240529BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20240529BHJP

   H03H 7/09 20060101ALI20240529BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 R

H01L21/302 101C

H03H7/09 Z

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2021541596

(86)(22)【出願日】2019-09-20

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-04-21

(86)【国際出願番号】 US2019052067

(87)【国際公開番号】W WO2020153997

(87)【国際公開日】2020-07-30

【審査請求日】2022-09-20

(31)【優先権主張番号】62/796,542

(32)【優先日】2019-01-24

(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】ミシュラ， アヌラグ クマール

(72)【発明者】

【氏名】ロジャーズ， ジェームズ

(72)【発明者】

【氏名】ドルフ， レオニド

(72)【発明者】

【氏名】ディンサ， ラジンダー

(72)【発明者】

【氏名】ルエール， オリヴィエ

【審査官】小林 幹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０５６７０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１２３５０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０３４８１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｈ １／００－１／５４

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０３Ｈ ７／０９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フィルタアセンブリであって、
導電性の第１のリード線及び第２のリード線と、
ＡＣ電力供給部に電気的に結合されたフィルタアセンブリの出力端であって、前記第１のリード線及び前記第２のリード線は前記ＡＣ電力供給部に電気的に結合されるように構成されている、フィルタアセンブリの出力端と、
導電素子に電気的に接続された前記フィルタアセンブリの入力端であって、前記第１のリード線及び前記第２のリード線は前記導電素子に電気的に結合されるように構成されている、フィルタアセンブリの入力端と、
前記フィルタアセンブリの前記出力端で前記第１のリード線及び前記第２のリード線に電気的に結合された第１のインピーダンス生成要素と、
前記第１のインピーダンス生成要素と前記フィルタアセンブリの入力端との間に電気的に、直列に接続された複数の第２のインピーダンス生成要素と、
第１の接地されたインピーダンス生成要素と、
第２の接地されたインピーダンス生成要素と
を備え、
前記複数の第２のインピーダンス生成要素の各インピーダンス生成要素が、
トロイダル形状のコアの一部の周りに巻回された前記第１のリード線の部分と、
前記トロイダル形状のコアの一部の周りに巻回された前記第２のリード線の部分と
を含み、前記複数の第２のインピーダンス生成要素の直列に接続された第２のインピーダンス生成要素のインダクタンスが、前記入力端から、前記複数の第２のインピーダンス生成要素と前記第１のインピーダンス生成要素の間に配置されたポイントまで増加し、
前記第１の接地されたインピーダンス生成要素が、前記複数の第２のインピーダンス生成要素と前記第１のインピーダンス生成要素の間に配置された前記ポイントで、前記第１のリード線に結合され、
前記第２の接地されたインピーダンス生成要素が、前記複数の第２のインピーダンス生成要素と前記第１のインピーダンス生成要素の間に配置された前記ポイントで、前記第２のリード線に結合され、前記第１のインピーダンス生成要素のインピーダンスは、前記第１の接地されたインピーダンス生成要素のインピーダンスと前記第２の接地されたインピーダンス生成要素のインピーダンスよりも大きい、
フィルタアセンブリ。

【請求項2】

前記導電素子が抵抗加熱要素を含み、前記第１のリード線が、前記抵抗加熱要素の第１の側に結合され、前記第２のリード線が、前記抵抗加熱要素の第２の側に結合されている、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。

【請求項3】

前記ＡＣ電力供給部が、前記第１のリード線にＡＣ電流を供給し、前記第２のリード線上で帰還ＡＣ電流を受け取るよう構成される、請求項２に記載のフィルタアセンブリ。

【請求項4】

前記複数の第２のインピーダンス生成要素のうち少なくとも２つのインピーダンス生成要素のインピーダンスが、同じインピーダンス値を有する、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。

【請求項5】

前記第１のリード線及び前記第２のリード線が、１４ＡＷＧワイヤより大きい又は１４ＡＷＧワイヤと等しい断面積を有するワイヤを含む、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。

【請求項6】

前記複数の第２のインピーダンス生成要素の第１のインピーダンス要素内の前記トロイダル形状のコアが、第１の透磁率を有する第１の材料を含み、
前記複数の第２のインピーダンス生成要素の第２のインピーダンス要素内の前記トロイダル形状のコアが、前記第１の透磁率より高い第２の透磁率を有する第２の材料を含み、
前記複数の第２のインピーダンス生成要素の前記第１のインピーダンス要素が、前記フィルタアセンブリの前記入力端の近くに配置され、前記複数の第２のインピーダンス生成要素の前記第２のインピーダンス要素が、前記フィルタアセンブリの前記出力端の近くに配置されている、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。

【請求項7】

プラズマ処理チャンバであって、
基板支持体の内部に配置され、発電機によって駆動されるよう構成されたバイアス電極、
前記基板支持体の内部に配置され、前記バイアス電極から或る一定の距離を取って配置された導電素子、並びに
フィルタアセンブリ
を備え、当該フィルタアセンブリが、
導電性の第１のリード線及び第２のリード線と、
電力供給部に電気的に結合されたフィルタアセンブリの出力端であって、前記第１のリード線及び前記第２のリード線は前記電力供給部に電気的に結合されるように構成されている、フィルタアセンブリの出力端と、
前記導電素子に電気的に接続された前記フィルタアセンブリの入力端であって、前記第１のリード線及び前記第２のリード線は前記導電素子に電気的に結合されるように構成されている、フィルタアセンブリの入力端と、
前記フィルタアセンブリの前記出力端で前記第１のリード線及び前記第２のリード線に電気的に結合された第１のインピーダンス生成要素と、
前記第１のインピーダンス生成要素と前記フィルタアセンブリの入力端との間に電気的に、直列に接続された複数の第２のインピーダンス生成要素と、
第１の接地されたインピーダンス生成要素と、
第２の接地されたインピーダンス生成要素と
を備え、
前記複数の第２のインピーダンス生成要素の各第２のインピーダンス生成要素が、
トロイダル形状のコアの一部の周りに巻回された前記第１のリード線の部分と、
前記トロイダル形状のコアの一部の周りに巻回された前記第２のリード線の部分と
を含み、前記複数の第２のインピーダンス生成要素の直列に接続された第２のインピーダンス生成要素のインダクタンスが、前記入力端から、前記複数の第２のインピーダンス生成要素と前記第１のインピーダンス生成要素の間に配置されたポイントまで増加し、
前記第１の接地されたインピーダンス生成要素が、前記複数の第２のインピーダンス生成要素と前記第１のインピーダンス生成要素の間に配置された前記ポイントで、前記第１のリード線に結合され、
前記第２の接地されたインピーダンス生成要素が、前記複数の第２のインピーダンス生成要素と前記第１のインピーダンス生成要素の間に配置された前記ポイントで、前記第２のリード線に結合され、前記第１のインピーダンス生成要素のインピーダンスは、前記第１の接地されたインピーダンス生成要素のインピーダンスと前記第２の接地されたインピーダンス生成要素のインピーダンスよりも大きい、
プラズマ処理チャンバ。

【請求項8】

前記トロイダル形状のコアの前記一部の周りに巻回された前記第１のリード線の前記部分と、前記トロイダル形状のコアの前記一部の周りに巻回された前記第２のリード線の前記部分とが、コモンモード巻回構成で巻回されている、請求項７に記載のプラズマ処理チャンバ。

【請求項9】

前記導電素子が抵抗加熱要素を含む、請求項７に記載のプラズマ処理チャンバ。

【請求項10】

前記電力供給部は、ＡＣ電力供給部である、請求項９に記載のプラズマ処理チャンバ。

【請求項11】

前記複数の第２のインピーダンス生成要素のうち少なくとも２つのインピーダンス生成要素のインピーダンスが、同じインピーダンス値を有する、請求項７に記載のプラズマ処理チャンバ。

【請求項12】

前記第１のリード線及び前記第２のリード線が、１４ＡＷＧワイヤより大きい又は１４ＡＷＧワイヤと等しい断面積を有するワイヤを含む、請求項７に記載のプラズマ処理チャンバ。

【請求項13】

前記複数の第２のインピーダンス生成要素の第１のインピーダンス要素内の前記トロイダル形状のコアが、第１の透磁率を有する第１の材料を含み、
前記複数の第２のインピーダンス生成要素の第２のインピーダンス要素内の前記トロイダル形状のコアが、前記第１の透磁率より高い第２の透磁率を有する第２の材料を含み、
前記複数の第２のインピーダンス生成要素の前記第１のインピーダンス要素が、前記フィルタアセンブリの前記入力端の近くに配置され、前記複数の第２のインピーダンス生成要素の前記第２のインピーダンス要素が、前記フィルタアセンブリの前記出力端の近くに配置されている、請求項７に記載のプラズマ処理チャンバ。

【請求項14】

前記トロイダル形状のコアの前記一部の周りに巻回された前記第１のリード線の前記部分と、前記トロイダル形状のコアの前記一部の周りに巻回された前記第２のリード線の前記部分とが、コモンモード巻回構成で巻回されている、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。

【請求項15】

前記導電素子が抵抗加熱要素を含む、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。

【請求項16】

前記導電素子が、前記ＡＣ電力供給部に結合されている、請求項１５に記載のフィルタアセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に記載される実施形態は、概して、半導体製造時に使用されるプラズマ処理チャンバに関する。

【背景技術】

【0002】

高アスペクト比のフィーチャ（ｆｅａｔｕｒｅ）を高い信頼度で製造することは、半導体素子の次世代の大規模集積（ＶＬＳＩ：ｖｅｒｙ ｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）及び超大規模集積（ＵＬＳＩ：ｕｌｔｒａ ｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）のための重要な技術課題の１つとなっている。高アスペクト比のフィーチャを形成する１つの方法は、基板の誘電体層といった材料層に高アスペクト比の開口を形成するために、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈ）プラズマプロセスといったプラズマ支援エッチングプロセスを利用することである。典型的なＲＩＥプラズマプロセスでは、プラズマがＲＩＥ処理チャンバ内で形成され、プラズマからのイオンが、基板の表面に向かって加速させられて、基板の表面に形成されたマスク層の下に配置された材料層に開口を形成する。

【0003】

現在のプラズマ処理チャンバ及びプロセスについての課題は、プラズマ処理中に限界寸法の均一性を制御することを含み、このことは、制御されたやり方での静電チャンバの加熱を必要とする。誘電材料に埋め込まれたマルチゾーン加熱アセンブリが、静電チャックアセンブリを加熱するために利用される。典型的な反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）プラズマ処理チャンバは、高周波（ＲＦ）バイアス生成器を含み、この高周波（ＲＦ）バイアス生成器は、ＲＦ電圧を「パワー電極（ｐｏｗｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）」に、即ち、より一般的には「カソード」と称される、基板支持体アセンブリに埋め込まれた金属製ベースプレートに供給する。パワーＲＦバイアス電極は、ＥＳＣアセンブリの一部である誘電材料（例えば、セラミック材料）の層を介して、マルチゾーン静電チャック加熱アセンブリに容量的に結合される。パワー電極とマルチゾーン静電チャック加熱部との間の強度の容量結合によって、接地への大きなＲＦ電流の流れのための経路がもたらされ、その結果、ＲＦバイアス波形に負荷が掛かり、ＲＦ電力の損失が生じる。ＲＦ駆動要素から接地されたハードウェア部品への不要に大きなＲＦ電流の流れは、パワー電極に効率良く供給しうるＲＦ電力量の低下（即ちＲＦ伝達効率が低下する）を含む多くの望まれぬ影響を引き起こす可能性があり、作業員の安全性に関わる問題を生ぜしめる可能性があり、さらに、付属の電気部品及びハードウェア部品への望まれぬ損傷を引き起こす可能性がある。上記の望まれぬ影響を防止する能力は、パワー電極に供給されるＲＦ電力が広範囲のＲＦ周波数を含む場合には、その実現がより一層困難になる。最も従来型のＲＦフィルタリング技術は、ＲＦ電力供給部から供給される狭範囲の周波数をブロックするために調整され、生成されたＲＦエネルギーが、ＲＦ駆動回路に接続された外部の部品及び付属の電気部品に損傷を与えることを防止する。半導体素子のアスペクト比が高くなるほど、当該フィーチャをエッチングするために要するイオンエネルギーが大きくなる。より大きなイオンエネルギーを実現するために、トレンドは、より低い周波数かつより大きなパワーへと動いており、フィルタ設計をさらにより困難なものとしている。より具体的には、周波数が低く広い周波数スペクトルを有する整形されたＤＣパルスが利用されうるが、当該整形されたＤＣパルスは、従来のフィルタリング設計を利用してフィルタに掛けることが最も困難である。

【0004】

従って、望まれぬほど大きなＲＦ電流を最小化し、及び／又は、望まれぬほど大きなＲＦ電流が、１つ以上の接地されたチャンバハードウェア部品を介して接地に伝達されることを防止する装置及び方法が必要とされている。

【発明の概要】

【0005】

一実施例において、フィルタアセンブリが開示される。フィルタアセンブリは、当該フィルタアセンブリの入力端と出力端との間に直列に、電気的に接続された複数のインピーダンス生成要素を含む。フィルタアセンブリは、第１の接地されたインピーダンス生成要素をさらに含む。フィルタアセンブリは、第２の接地されたインピーダンス生成要素をさらに含む。インピーダンス生成要素は、第１のリード線及び第２のリード線によって一緒に直列に、電気的に接続されている。インピーダンス生成要素はそれぞれ、第１のリード線及び第２のリード線をトロイダル形状のコアの周りに巻回することで形成されたコモンモードチョークを含む。第１の接地されたインピーダンス生成要素は、２つの隣り合って配置された直列に接続されたインピーダンス生成要素の間のポイントで第１のリード線に結合され、かつ接地に結合されている。第２の接地されたインピーダンス生成要素は、２つの隣り合って配置された直列に接続されたインピーダンス生成要素の間のポイントで第２のリード線に結合され、かつ接地に結合されている。

【0006】

他の実施形態において、プラズマ処理チャンバが開示される。プラズマ処理チャンバは、基板支持体の内部に配置されたバイアス電極を含む。バイアス電極は、発電機によって駆動されるよう構成される。プラズマ処理チャンバは、基板支持体の内部に配置されバイアス電極から距離を置いて配置された導電素子をさらに含む。プラズマ処理チャンバは、フィルタアセンブリを更に含む。フィルタアセンブリは、当該フィルタアセンブリの入力端と出力端との間に直列に、電気的に接続された複数のインピーダンス生成要素を含む。フィルタアセンブリは、第１の接地されたインピーダンス生成要素をさらに含む。フィルタアセンブリは、第２の接地されたインピーダンス生成要素をさらに含む。インピーダンス生成要素は、第１のリード線及び第２のリード線によって一緒に直列に、電気的に接続されている。インピーダンス生成要素はそれぞれ、第１のリード線及び第２のリード線をトロイダル形状のコアの周りに巻回することで形成されたコモンモードチョークを含む。第１の接地されたインピーダンス生成要素は、２つの隣り合って配置された直列に接続されたインピーダンス生成要素の間のポイントで第１のリード線に結合され、かつ接地に結合されている。第２の接地されたインピーダンス生成要素は、２つの隣り合って配置された上記直列に接続されたインピーダンス生成要素の間のポイントで第２のリード線に結合され、かつ接地に結合されている。第１のリード線及び第２のリード線が、導電素子を外部の電気部品に接続する。

【0007】

本開示の上記の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約した本開示のより具体的な説明を、実施形態を参照することによって行うことができ、そのいくつかを添付の図面に示す。しかしながら、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうることから、添付の図面は本開示の典型的な実施形態のみを示しており、従って、本開示の範囲を限定すると見なすべきではないことに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一実施形態に係る、本明細書に記載の方法の実施するよう構成された例示的な処理チャンバの概略的な断面図である。

【図2】一実施形態に係る基板支持アセンブリ一例の概略的な断面図である。

【図3】一実施形態に係るプラズマ処理チャンバ内に配置された１つ以上の電気部品に結合されたフィルタアセンブリの概略図である。

【図4】一実施形態に係るプラズマ処理チャンバ内に配置されたパルス直流パワー伝達システム内に配置された１つ以上の電気部品に結合されたフィルタアセンブリの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

理解を容易にするため、可能な場合には、複数の図に共通する同一の要素を示すのに同一の参照番号を使用した。１の実施形態の構成要素及び特徴が、更なる記載がなくとも、他の実施形態に有益に組み込まれうることが想定されている。

【0010】

本明細書に記載の実施形態は、全ての種類のプラズマ支援処理チャンバ又はプラズマ強化処理チャンバでの利用のために適用可能であり、基板のプラズマ支援処理又はプラズマ強化処理の方法のためにも適用可能である。特に、本開示の実施形態は、本明細書ではフィルタアセンブリとも称される広帯域周波数フィルタアセンブリを含み、当該フィルタアセンブリは、ＲＦ漏れ電流が、１つ以上のＲＦ駆動要素から接地へと、上記ＲＦ駆動要素及び接地に直接的又は間接的に電気的に結合された他の電気部品を介して転送されることを低減／防止するよう構成されている。

【0011】

図１は、一実施形態に係る、供給源アセンブリ１４０を利用して、処理チャンバ１００の処理空間１０６内でプラズマプロセスを実施するよう構成された処理チャンバ１００の概略的な断面図である。本実施形態では、処理チャンバ１００は、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）プラズマチャンバといったプラズマ処理チャンバである。幾つかの他の実施形態において、処理チャンバは、プラズマ強化堆積チャンバ、例えば、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ：ｐｌａｓｍａ－ｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）チャンバ、プラズマ物理的気相堆積（ＰＥＰＶＤ：ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）チャンバ、又はプラズマ原子層堆積（ＰＥＡＬＤ：ｐｌａｓｍａ－ｅｎｈａｎｃｅｄ ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）チャンバである。幾つかの他の実施形態において、処理チャンバは、プラズマ処理チャンバ、又は、プラズマベースのイオン注入チャンバ、例えばプラズマドーピング（ＰＬＡＤ：ｐｌａｓｍａ ｄｏｐｉｎｇ）チャンバである。本明細書では、図１に示すように、処理チャンバ１００は供給源アセンブリ１４０を含み、供給源アセンブリ１４０は、ＲＦ整合回路１４１を介して高周波（ＲＦ）電力供給部１４２に電気的に結合された誘導結合ラズマ（ＩＣＰ：ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ）源を含む。他の実施形態において、供給源アセンブリ１４０は、容量結合プラズマ（ＣＣＰ：ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ）源であり、例えば、基板支持体１１１に面して処理空間１０６内に配置されたソース電極（図示せず）であり、ここで、ソース電極は、ＲＦ電力供給部（図示せず）に電気的に結合されている。

【0012】

処理チャンバ１００は、チャンバリッド１２３を含むチャンバ本体１０２、１つ以上の側壁１２２、及び、処理空間１０６を画定するチャンバ基部１２４を含む。チャンバリッド１２３を貫通して配置されたガス入口１１６が、流体連結している処理ガス源１２０から、１つ以上の処理ガスを処理空間１０６に供給するために利用される。ここでは、電力供給部１４２が、処理ガスからの処理プラズマ１０７を点火して維持するよう構成され、処理空間１０６の外のチャンバリッド１２３の近傍に配置された１つ以上の誘導コイル１０４を含む。電力供給部１４２は、処理ガスと、誘導コイル１０４及びＲＦ電力供給部１４２により生成された電磁場と、を用いて、プラズマ１０７を点火して維持するよう構成されている。処理空間１０６は、真空出口１２７を介して１つ以上の専用真空ポンプに流体連結されており、上記専用真空ポンプは、処理空間１０６を準大気圧状態に維持し、そこから処理ガス／他のガスを排出する。処理空間１０６内に配置された基板支持体アセンブリ１１７が、チャンバ基部１２４を通ってシールしながら延在する支持シャフト１３８に載置されている。

【0013】

基板１１０は、１つ以上の側壁１２２における開口（図示せず）を介して処理空間１０６内へとロードされ、及びそこから取り除かれ、上記開口は、基板１１０のプラズマ処理中には、ドア又はバルブ（図示せず）によってシールされる。ここでは、基板１１０は、基板支持体１１１の収容面１１５（例えば、基板支持面）へと及び当該収容面１１５から移送され、基板支持体１１１は、リフトピンシステム（図示せず）を用いたＥＳＣ基板支持体１１１Ａを含みうる。

【0014】

基板支持体１１１は、支持体基部１１１Ｂと、当該支持体基部１１１Ｂに熱的に結合され当該支持体基部１１１Ｂ上に配置されたＥＳＣ基板支持体１１１Ａと、を含む。支持体基部１１１Ｂは、絶縁プレート１１１Ｃと、絶縁プレート１１１Ｃとチャンバ基部１２４との間に配置された接地プレート１３７と、によって、チャンバ基部１２４から電気的に絶縁されている。典型的に、支持体基部１１１Ｂは、基板の処理中に、ＥＳＣ基板支持体１１１Ａと、当該ＥＳＣ基板支持体１１１Ａに載置された基板１１０と、の温度を調整するために利用される。幾つかの実施形態において、支持体基部１１１Ｂは、その内部に配置された１つ以上の冷却チャネル（図示せず）であって、冷却源（図示せず）、例えば、比較的高い電気抵抗を有する冷媒（ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ）の供給源又は水の供給源）に流体結合され、かつ流体的に連通する上記冷却チャネルを含む。ここでは、支持体基部１１１Ｂは、耐食金属といった耐食性の熱伝導材料、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、又はステンレス鋼で形成され、接着剤又は機械的手段によって基板支持体に結合されている。

【0015】

典型的に、ＥＳＣ基板支持体１１１Ａは誘電材料で形成され、例えば、バルク焼結セラミック材料、例えば、耐食金属酸化物又は金属窒化物材料、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化チタン（ＴｉＯ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、これらの混合物、又は、これらの組み合わせで形成される。本明細書の幾つかの実施形態において、ＥＳＣ基板支持体１１１Ａは、その誘電材料に埋め込まれたバイアス電極１１２をさらに含む。一構成において、バイアス電極１１２は、ＥＳＣ基板支持体１１１Ａの収容面１１５に基板１１０を固定（チャック）するため、及び処理プラズマ１０７に関して基板１１０にバイアスを掛けるために利用されるチャッキングポールである。典型的に、バイアス電極１１２は、１つ以上の金属メッシュ、金属片、プレート、又はこれらの組み合わせといった１つ以上の導電部品で形成される。ここでは、バイアス電極１１２は、高電圧モジュール１５５に電気的に結合されており、この高電圧モジュール１５５は、送電線１５１といった導電体を用いて、バイアス電極１１２にチャッキング電圧、例えば約－５０００Ｖと約５０００Ｖとの間の静的なＤＣ電圧を供給する。

【0016】

幾つかの実施形態において、ＥＳＣ基板支持体１１１Ａは、ＥＳＣ基板支持体１１１Ａの誘電材料に埋め込まれた抵抗加熱要素といったヒータ要素１１３を含む。ヒータ要素１１３は、ＡＣ電力供給部１６５を利用した、１つ以上の導電素子１１４を介したＡＣ電力の伝達により生ぜしめられた抵抗性加熱により、ＥＳＣ基板支持体１１１Ａ内で熱を生成するために利用され、上記１つ以上の導電素子１１４は、ＥＳＣ基板支持体１１１Ａを形成するために利用された材料内に埋め込まれている。一実施形態において、１つ以上の導電素子１１４は、バイアス電極１１２から或る一定の間隔を置かれており、従って、バイアス電極１１２に直接的には接続されていない。図２に関連して更に検討するように、ヒータ要素１１３は、複数の加熱ゾーンを含んでよく、例えば、第１の導電素子１１４Ａを含む内側ヒータゾーン１１３Ａと、第２の導電素子１１４Ｂを含む外側ヒータゾーン１１３Ｂと、を含んでよい。

【0017】

処理チャンバ１００の一実施形態において、フィルタアセンブリ１６０が、ＡＣ電力供給部１６５と、１つ以上の導電素子１１４と、の間に配置されており、ＲＦバイアスが掛けられたバイアス電極１１２から１つ以上の導電素子１１４にもたらされるどのＲＦ漏れも、ＡＣ電力供給部１６５に流れ込まずかつその内部の部品に損傷を与えないように、及び／又は処理ツールのユーザにとって安全ではない状況が生じないようにする。フィルタアセンブリ１６０の構成は、以下でより詳細に説明される。

【0018】

バイアス電極１１２は、ＥＳＣ基板支持体１１１Ａの誘電材料の層によって、ＥＳＣ基板支持体１１１Ａの基板収容面１１５から離れており、従って基板１１０から離れている。典型的に、上記誘電材料の層は、厚さが約０．１ｍｍと約１ｍｍとの間、例えば、約０．１ｍｍと約０．５ｍｍとの間、例えば約０．３ｍｍである。ここでは、バイアス電極１１２は、送電線１５１といった導電体を用いて発電機１５０に電気的に結合されている。発電機１５０は、直流（ＤＣ）発電機、低周波ＲＦ発電機、又は整形パルスＤＣバイアス発電機でありうる。上記パルス直流（ＤＣ）発電機の一バージョンが、以下で更に記載される。誘電材料と、バイアス電極１１２と基板収容面１１５と間に形成された層の厚さとは、誘電材料の層のキャパシタンスＣ_３（図２）が約５ｎＦと約１２ｎＦとの間、例えば約７ｎＦと約１０ｎＦであるように選択されうる。

【0019】

処理チャンバ１００は、システムコントローラ１３４をさらに含みうる。システムコントローラ１３４は、ここでは、中央処理装置（ＣＰＵ：ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）と、メモリと、サポート回路とを含む。システムコントローラ１３４は、本明細書に記載の基板バイアス方法を含め、基板１１０を処理するために利用されるプロセスシーケンスを制御するために利用される。ＣＰＵは、処理チャンバ、及び、処理チャンバと関連するサブプロセッサを制御するための工業設定における使用のために構成された汎用コンピュータプロセッサである。ここでのメモリは、ランダムアクセスメモリ、読み出し専用メモリ、フロッピー若しくはハードディスクドライブ、又は、ローカル若しくはリモートの他の適切な形態のデジタルストレージを含みうる。サポート回路は、従来ではＣＰＵに接続されており、キャッシュ、クロック回路、入出力サブシステム、電源等、及び、これらの組み合わせを含みうる。メモリには、ＣＰＵ内のプロセッサに命令するためのソフトウエア命令及びデータをコード化して格納することができる。システムコントローラ１３４により可読なプログラム（又は、コンピュータ命令）が、どのタスクがプラズマチャンバ１００内の部品によって実行可能であるかを決定する。好適に、システムコントローラ１３４により可読なプログラムは、コードであって、プロセッサによって実行されたときに、本明細書に記載の電極バイアス方式の監視及び実行に関するタスクを実行するコードを含む。上記プログラムは、様々なハードウェア、及び処理チャンバ１００内の電気部品を制御して、本明細書に記載の電極バイアス方式を実現するために利用する様々なプロセスタスク及び様々なプロセスシーケンスを実施するために利用される命令を含む。

【0020】

図２は、図１に示された基板支持体１１１の部分、及び様々な支持電気部品の概略的な側方断面図である。先に述べたように、ＥＳＣ基板支持体１１１Ａ内に埋め込まれたヒータ要素１１３は、複数の加熱ゾーンを含み、例えば、第１の導電素子１１４Ａを含む内側ヒータゾーン１１３Ａと、第２の導電素子１１４Ｂを含む外側ヒータゾーン１１３Ｂと、を含む。第１の導電素子１１４Ａの第１の側は、第１のリード線２１１に結合されており、第１の導電素子１１４Ａの第２の側は、第２のリード線２１２に結合されている。第１のリード線２１１と第２のリード線２１２とは、第１のフィルタアセンブリ１６０Ａを介して第１の電力供給部１６５Ａに接続されている。同様に、第２の導電素子１１４Ｂの第１の側は、第１のリード線２２１に結合されており、第２の導電素子１１４Ｂ第２の側は、第２のリード線２２２に結合されている。第１のリード線２２１と第２のリード線２２２とは、第２のフィルタアセンブリ１６０Ｂを介して第２の電力供給部１６５Ｂに接続されている。図２には、第１の電力供給部１６５Ａ及び第２の電力供給部１６５Ｂが含まれているが、本構成は、本明細書で提供される本開示の範囲を限定することが意図されていない。なぜならば、第１の導電素子１１４Ａ及び第２の導電素子１１４Ｂに伝達される電力を別々に制御するために、任意の数の電力伝達要素が利用されうるからである。電力供給部１６５、又は電力供給部１６５Ａ及び１６５Ｂ、並びに、導電素子１１４、又は第１の導電素子１１４Ａ及び第２の導電素子１１４Ｂは、典型的に、約５０００ワットと約１５，０００ワットとの間の電力を生成して、基板支持体１１１を所望の温度に加熱するよう構成されている。従って、一実施例において、電力供給部１６５、又は電力供給部１６５Ａ及び１６５Ｂは、約５０００ワットと約１５０００ワットとの間の電力を、２０８ボルトの電圧で伝達するよう構成され、従って、リ－ド線２１１、２１２、２２１、及び２２２は典型的に大きなゲージワイヤを必要とし、例えば、少なくとも１０ＡＷＧ～１４ＡＷＧのシールド線を必要とする。一実施形態において、リード線２１１、２１２、２２１、及び２２２が、１４ＡＷＧワイヤより大きく又は１４ＡＷＧワイヤと等しい断面積を有するワイヤを含む。

【0021】

稼働中に、発電機１５０は、ナノ秒のＤＣバルス、又は幾つかの構成ではＲＦ電力をバイアス電極１１２に供給するよう構成されており、バイアス電極１１２は、ＥＳＣキャパシタンスＣ３及び基板キャパシタンスＣ_２を含みうる複数の直列のキャパシタンスを介して、プラズマ１０７に容量的に結合される。プラズマ１０７は概して、インピーダンスＺ_ｐを有し、インピーダンスＺ_ｐは、形成されたプラズマと、チャンバ壁において及び基板１１０の上で形成されたプラズマシースと、により一連の複素インピーダンスを含む。静電チャック内の誘電体層、及び、基板１１０（例えば、厚さ０．８ｍｍのドープされたシリコンスラブで、キャパシタンスＣ_２＞１０ｎＦ）が、プラズマ１０７からバイアス電極１１２を隔てており、図２の回路ではキャパシタＣ_３及びＣ_２によって表される。基板キャパシタンスＣ２が、典型的に非常に大きく（１０ｎＦより大きく）、又は基板が導電性でありうるため（無限大のキャパシタンス）、直列のキャパシタンスは、主に、実際のＥＳＣキャパシタンスＣ_３（例えば、６．８ｎＦまで）によって決定される。バイアス電極１１２はまた、図２でそれぞれキャパシタンスＣ_４及びＣ_５により表されるように、第１の導電素子１１４Ａ及び第２の導電素子１１４Ｂに容量結合される。第１の導電素子１１４Ａ及び第２の導電素子１１４Ｂへのバイアス電極１１２の容量結合によって、ＲＦ漏れ電流（又は、本明細書では雑音電流とも称される）は、リード線２１１、２１２、２２１、及び２２２を通って、これらの対応する第１のフィルタアセンブリ１６０Ａ及び第２のフィルタアセンブリ１６０Ｂへと進まされる。従って、第１のフィルタアセンブリ１６０Ａ、及び第２のフィルタアセンブリ１６０Ｂは、上記の望まれぬＲＦ漏れ電流をフィルタで除去して、生成されたＲＦ電流が、電力供給部１６５Ａ及び１６５Ｂのいずれかに損傷を与え及び／又は作業員の安全性に関わる問題を引き起こさないように構成されている。

【0022】

図３は、一実施形態に係る、プラズマ処理チャンバ内に配置された、導電素子１１４と電力供給部１６５との間に配置されたフィルタアセンブリ１６０（図１）の概略図である。図４は、一実施形態に係る、プラズマ処理チャンバ１００内に配置された、導電素子１１４と電力供給部１６５との間に配置されたフィルタアセンブリ１６０の概略図である。先に述べたように、フィルタアセンブリ１６０が配置されており、バイアス電極１１２から導電素子１１４へと通るＲＦ漏れ電流が、電力供給部１６５に到達するのを防止するよう構成されている。フィルタアセンブリ１６０は、入力端２０１と出力端２０２との間にリード線２１１及び２１２を介して一緒に接続された複数のインピーダンス生成要素Ｚｉを含んでいる。フィルタアセンブリ１６０はまた、接地されたインピーダンス要素３０５を含み、この接地されたインピーダンス要素３０５は、接続されたインピーダンス生成要素のうちの直近の２つの間、例えば、図３のインピーダンス生成要素Ｚ_４とＺ_５との間に配置されたポイントで、リード線２１１又は２１２に接続され、かつ接地に接続されている。

【0023】

一実施形態において、図３及び図４に示すように、複数のインピーダンス生成要素が、リード線２１１及び２１２を介して直列に接続された５つのインピーダンス生成要素Ｚ_１、Ｚ_２、Ｚ_３、Ｚ_４、及びＺ_５を含む。一般に、複数のインピーダンス生成要素は、少なくとも誘導性要素（Ｌ）をそれぞれが含む少なくとも２つのインピーダンス生成要素を含んでいる。図４に示すように、インピーダンス生成要素のそれぞれは、「本当の（ｒｅａｌ）」誘導性要素（Ｌ）を含み、当該誘導性要素（Ｌ）は、巻線におけるワイヤの抵抗（Ｒ）を含み、かつ自己容量（Ｃ）を有する。接地されたインピーダンス要素３０５が、容量性要素（Ｃ）及び抵抗性要素（Ｒ）を含み、容量性要素（Ｃ）及び抵抗性要素（Ｒ）は、リード線２１１又は２１２のうちの１つの間に直列に接続され、かつ接地に接続されている。図４に示される接地されたインピーダンス要素３０５内に見られるインダクタンス（Ｌ_１７）は、容量性要素と抵抗性要素とを接続する配線の巻回に考慮するためにモデル化を目的として追加されており、従って、追加された別個の素子ではないことに気付くであろう。一実施形態において、複数のインピーダンス生成要素のそれぞれのインピーダンスは、入力端２０１の近くの第１のインピーダンス生成要素Ｚ_１から、接地されたインピーダンス要素３０５の手前のインピーダンス生成要素（例えば、図３のインピーダンス生成要素Ｚ_４）へと増大する。一実施例において、インピーダンス生成要素のインピーダンスが増大し（例えば、誘導性要素Ｌ_１＜Ｌ_２＜Ｌ_３＜Ｌ_４）、最後のインピーダンス生成要素Ｚ５は、上記要素３０５のインピーダンスよりも大きなインピーダンスを有する。一実施形態において、各インピーダンス生成要素おける誘導性要素（Ｌ）は、図４に示すように、例えばＬ_１０＜Ｌ_１１＜Ｌ_１２＜Ｌ_１３のように増大する。

【0024】

他の実施形態において、直列に接続されたインピーダンス生成要素のうち少なくとも２つのインピーダンス生成要素のインピーダンスが、同じインピーダンス値を有する。一実施例において、第１のインピーダンス生成要素Ｚ_１及び第２のインピーダンス生成要素Ｚ_２はそれぞれ、第１のインピーダンス値を有し、第３のインピーダンス生成要素Ｚ_３及び第４のインピーダンス生成要素Ｚ_４はそれぞれ、第１のインピーダンス値とは異なる第２のインピーダンス値を有する。本例において、第１のインピーダンス値は、好適に第２のインピーダンス値より小さい。

【0025】

幾つかの実施形態において、インピーダンス生成要素Ｚｉはそれぞれ、コモンモードチョークを含み、このコモンモードチョークは、「コモンモード（Ｃｏｍｍｏｎ Ｍｏｄｅ）」構成において巻回されたトロイダル形状のコアの周りに、リード線２１１及び２１２を巻回することによって形成されている。一実施例において、トロイダル形状のコアは、トロイダル形状のフェライトを含むコアであるが、コアは、他の高透磁率材料でも作製されうる。コモンモード巻回構成では、ＲＦ漏れ電流（雑音電流）が、同じリード線２１１及び２１２上を同じ方向に（即ち、入力端２０１から出力端２０２へと）進み、導電素子１１４内で熱を生成するために電力供給部１６５から供給されたＡＣ電流が、トロイダル上のリード線２１１及び２１２の巻回方向に対して反対方向に流れる。コモンモードチョーク内の２つ以上の巻線は、コモンモード電流が、当該コモンモード電流の如何なる増大にも抗する磁場を生成するように配置される。一実施形態において、インピーダンス生成要素のインピーダンスは、巻線の巻回数を変更すること、異なる透磁率（μ）を有する材料を含むトロイドを選択すること、及び／又はその双方によって調整される。異なるインピーダンスをそれぞれが有する複数のインピーダンス生成要素を、フィルタアセンブリ１６０に含めることで、リード線２１１及び２１２に沿って進む雑音電流（ＲＦ漏れ電流）を効率良く無くし又は最小に抑えることが可能であり、これにより、取り付けられた電気部品（例えば、電力供給部１６５）が、ＲＦ漏れから影響を受けないと考えられる。インピーダンス生成要素の異なるインピーダンスが、異なる周波数を有するＲＦ漏れ電流を遮断するために利用される。一実施例において、それぞれでインダクタンス（Ｌ）が増大するインピーダンス生成要素を有するフィルタアセンブリ１６０は、最初に、周波数がより高い雑音電流を遮断し、その後、雑音電流が入力端２０１から出力端２０２へと、連続する各インピーダンス生成要素Ｚ_ｉを介して通るにつれて、周波数が下がっていく雑音電流を徐々に遮断する。

【0026】

接地されたインピーダンス要素３０５は、所望のＲＣ値を有するよう構成され、最後のインピーダンス要素（例えば、Ｚ_５）は、リード線２１１又は２１２を流れるどの残りの雑音電流も接地に流されるように、大きさが定められる。一実施形態において、最後のインピーダンス素子（例えば、Ｚ_５）は、コモンモードチョークであり、このコモンモードチョークは、少なくとも第１のインピーダンス生成要素Ｚ１内のトロイダルコアを形成するために利用された材料の透磁率（μ）よりも透磁率（μ）が高い高透磁率材料で形成されたトロイダルコアを含む。一般に、所望の数のインピーダンス生成要素、及びこれらのインピーダンスを選択して、或る範囲の周波数に亘ってもたらされる全てのＲＦ漏れ電流を効果的に遮断することにより、接地されたインピーダンス要素３０５を介して接地に流れる電流の量が小さくなり、従って、接地にもたらされる漏れ電流の如何なる問題も回避される。一実施形態において、所望の数のインピーダンス生成要素と、接地されたインピーダンス素子３０５の構成と、の組み合わせが、接地されたインピーダンス要素３０５を介して通る出力電流を、１５０ｍＡより小さくなるよう制限するために利用される。

【0027】

上述のように、図４は、プラズマ処理チャンバ１００内に配置された、導電素子１１４と電力供給部１６５との間に結合されたフィルタアセンブリ１６０の概略図である。本例において、発電機１５０は、バイアス電極１１２においてパルス状の電圧を形成して、プラズマ１０７の特徴を変更するために利用されるパルスバイアス生成器である。バイアス電極１１２は、ＥＳＣアセンブリ内の誘電材料の薄層（例えば、キャパシタンスＣ３を形成する薄い誘電体層）によって、基板から隔てられている。発電機１５０は、基板処理時間の最大約９０％の間、基板１１０の上でほぼ一定のプラズマシース電圧を維持することを可能とするパルス状電圧バイアススキームを形成するよう構成され、結果的に、単一の（狭義の）ピークイオンエネルギー分散機能（ＩＥＤＦ：ｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が得られる。

【0028】

発電機１５０から提供されるパルス状電圧バイアススキームの一例は、内部の発電機スイッチＳが閉じられた（オン）ポジションにある期間中に、大きさがＶ_ｍの出力電圧（Ｖ_０）を伝達することを含むことができ、ほぼ一定の正の（Ｖ_ｍと等しい）出力電圧が維持される。電圧（Ｖ_ｍ）は、数キロボルト（例えば、０．１～１０ｋＶ）もの高さでありうる。スイッチが閉じられた（オン）ポジションのままであり、かつほぼ一定の正の出力電圧が維持されている期間は、「パルス幅（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ）」、τ_ｐと称され、長さが数十ナノ秒（例えば、１０～１００ｎｓ）でありうる。また、スイッチＳが閉じた（オン）ポジションに移った後の、電圧（Ｖ_ｍ）に達する期間は、「上昇時間（ｒｉｓｅ ｔｉｍｅ）」、τ_ｒｉｓｅと称され、同様に数十ナノ秒（例えば、２５～５０ｎｓ）でありうる。スイッチが、開いたポジションから閉じたポジションへと遷移する間、ナノ秒パルス生成器の出力電圧は、電圧Ｖ_ｍに達するまで徐々に上昇する。最終的に、開いた（オフ）ポジションから閉じた（オン）ポジションへと（又は、その逆方向も然り）遷移するスイッチＳからの、２つの連続的な遷移の間の時間の長さは「周期（ｐｅｒｉｏｄ）」、Ｔと称され、その逆数がパルス繰り返し周波数と等しく、バルス繰り返し周波数は、例えば４００ｋＨｚもの高さでありうる。

【0029】

本明細書で開示される広帯域周波数フィルタアセンブリは、従来のフィルタ設計に対して重要な利点を有する。なぜならば、上記フィルタアセンブリは、広範囲の周波数においてもたらされる漏れ電流をフィルタで除去して、当該漏れ電流の転送を最小に抑えるからである。本明細書に記載の構成はまた、バイアス電極に供給されるパルスの歪みを最小に抑え、フィルタアセンブリの出力端において、接地に伝達される漏れ電流を１５０ｍＡより小さい値まで最小に抑え、様々なインピーダンス生成要素によって生成される熱量が、インピーダンス生成要素の構成に起因して、同じプラズマ処理装置に同様に接続された従来のフィルタ設計に対して非常に小さい。上述のように、所望のインピーダンス生成要素構成の詳細の幾つかは、フィルタアセンブリの入力端に対して直列に接続されたインピーダンス生成要素の向き、各インピーダンス生成要素の配線の種類及び巻回構成、及び、各インピーダンス生成要素内のトロイダルコアを作製する材料の選択を含むが、これらには限定されない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】