特許 7551765 基板処理チャンバにおける処理キットのシース及び温度制御

(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】2024-09-06

(45)【発行日】2024-09-17

(54)【発明の名称】基板処理チャンバにおける処理キットのシース及び温度制御

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20240909BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20240909BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

H01L21/302 101G

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2022555795

(86)(22)【出願日】2021-03-17

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-04-26

(86)【国際出願番号】 US2021022647

(87)【国際公開番号】W WO2021188605

(87)【国際公開日】2021-09-23

【審査請求日】2022-11-15

(31)【優先権主張番号】62/992,812

(32)【優先日】2020-03-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】16/853,600

(32)【優先日】2020-04-20

(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】チョ， ジェヨン

(72)【発明者】

【氏名】ディンサ， ラジンダー

(72)【発明者】

【氏名】ロジャーズ， ジェームズ

(72)【発明者】

【氏名】フセイン， アンワル

【審査官】湯川 洋介

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２０／０５４６８２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２６７２１８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／０８８２０４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－１５０１０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１６４０９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２４４２７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１４６４７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板処理チャンバで使用するための基板支持体であって、
基板を支持するように構成された第１の面、及び前記第１の面の反対側の第２の面を有するセラミックプレートであって、前記セラミックプレートに埋め込まれた電極を含む、セラミックプレートと、
前記セラミックプレートの周囲に配置され、第１の面及び前記第１の面と反対側の第２の面を有するセラミックリングであって、前記セラミックリングに埋め込まれたチャック電極及び加熱素子を含み、前記セラミックリングは上部内側ノッチを含み、前記上部内側ノッチは前記セラミックリングと前記セラミックプレートとの間にシールを提供するためのＯリングを含み、第２のＯリングが前記セラミックプレートより径方向外側の位置で前記セラミックリングと冷却プレートの間に配置される、セラミックリングと、
前記セラミックプレートの前記第２の面と前記セラミックリングの前記第２の面とに連結された前記冷却プレートであって、半径方向内側部分と、半径方向外側部分と、前記半径方向内側部分と前記半径方向外側部分の間に配置された熱遮断部とを含む前記冷却プレートと
を備える、基板支持体。

【請求項2】

前記半径方向内側部分は、前記半径方向外側部分に対して上昇している、請求項１に記載の基板支持体。

【請求項3】

前記冷却プレートの前記半径方向内側部分の外径は、前記セラミックプレートの外径と実質的に等しい、請求項１に記載の基板支持体。

【請求項4】

前記第１の面から前記第２の面までの前記セラミックリングの厚さは、前記第１の面から前記第２の面までの前記セラミックプレートの厚さよりも大きい、請求項１に記載の基板支持体。

【請求項5】

前記熱遮断部は、前記冷却プレートの上面から前記冷却プレートの下面に向かって延びる環状チャネルを備える、請求項１に記載の基板支持体。

【請求項6】

前記セラミックリングと前記冷却プレートとの間に配置された結合層を更に含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の基板支持体。

【請求項7】

前記セラミックリング上に配置されたエッジリングを更に備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の基板支持体。

【請求項8】

前記セラミックプレートを通って前記第１の面から前記第２の面まで延びる第１のガスチャネルを更に備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の基板支持体。

【請求項9】

前記セラミックリングの前記第１の面から前記第２の面に延びる第２のガスチャネルを更に備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の基板支持体。

【請求項10】

前記セラミックプレートに埋め込まれた加熱素子と、
前記セラミックリング上に配置されたエッジリングと
を更に備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の基板支持体。

【請求項11】

前記冷却プレートは、冷却剤を循環させるように構成された前記半径方向内側部分内の第１の冷却剤チャネルと、冷却剤を循環させるように構成された前記半径方向外側部分内の第２の冷却剤チャネルとを含み、前記第１の冷却剤チャネルは、前記第２の冷却剤チャネルから流体的に独立している、請求項１０に記載の基板支持体。

【請求項12】

前記セラミックリング及び前記エッジリングの両方の周囲に配置された第２のセラミックリングを更に備える、請求項１０に記載の基板支持体。

【請求項13】

前記第２のセラミックリングを支持するための第３のセラミックリングを更に備え、前記第３のセラミックリングは、前記第３のセラミックリングが上昇すると、前記第２のセラミックリング及び前記エッジリングを上昇させるように構成される、請求項１２に記載の基板支持体。

【請求項14】

前記セラミックリングの前記第１の面又は前記エッジリングの下面のうちの少なくとも１つが、前記エッジリングと前記セラミックリングとの間の熱的結合を強化するように構成された表面輪郭を含む、請求項１０に記載の基板支持体。

【請求項15】

チャンバ本体の内部空間内に配置された請求項１から５のいずれか一項に記載の前記基板支持体を有するチャンバ本体と、
前記セラミックプレートの温度から独立して前記セラミックリングの温度を制御するために、前記加熱素子に連結された電源と
を備える、処理チャンバ。

【請求項16】

前記セラミックリングは、前記セラミックリングの内部に埋め込まれたチャック電極を含み、前記セラミックプレートは、前記セラミックプレート内部に埋め込まれた電極を含む、請求項１５に記載の処理チャンバ。

【請求項17】

前記チャック電極は、負のパルスＤＣ電源に連結される、請求項１６に記載の処理チャンバ。

【請求項18】

前記チャック電極は、ＲＦ電源に連結される、請求項１６に記載の処理チャンバ。

【請求項19】

前記セラミックプレートの前記電極と前記セラミックリングの前記チャック電極とに連結された整合ネットワークを更に備える、請求項１６に記載の処理チャンバ。

【請求項20】

基板処理チャンバで使用するための基板支持体であって、
基板を支持するように構成された第１の面、及び前記第１の面の反対側の第２の面を有するセラミックプレートであって、前記セラミックプレートに埋め込まれた電極及び加熱素子を含み、前記第１の面から前記第２の面に延びる第１のガスチャネルを含む、セラミックプレートと、
前記セラミックプレートの周囲に配置され、第１の面及び前記第１の面と反対側の第２の面を有するセラミックリングであって、前記セラミックリングに埋め込まれたチャック電極及び加熱素子を含み、前記セラミックリングを通って延びる第２のガスチャネルを含み、前記セラミックプレートから間隔を空けて配置される、セラミックリングと、
前記セラミックリング上に配置されたエッジリングと、
前記セラミックプレートの前記第２の面と前記セラミックリングの前記第２の面とに連結された冷却プレートであって、Ｏリングが前記セラミックプレートより径方向外側の位置で前記セラミックリングと前記冷却プレートとの間に配置される、冷却プレートと、
を備える、基板支持体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の実施形態は、概して、基板処理システムに関し、より具体的には、基板処理システムで使用するための処理キットに関する。

【背景技術】

【0002】

高周波（ＲＦ）電力は、エッチングプロセスで使用されることが多く、例えば、電気経路のためのインフラストラクチャを敷設するための接点又は深いトレンチを形成するために非常に高いアスペクト比の孔を必要とする。ＲＦ電力は、プラズマ生成のため、及び／又はバルクプラズマからイオンを引きつけるために処理されている基板上にバイアス電圧を生成するために使用されうる。基板を静電的に保持し、処理中の基板温度を制御するために、静電チャックが使用される。静電チャックは、通常、誘電体プレートに埋め込まれた電極と、誘電体プレートの下方に配置された冷却プレートとを含む。処理キットは、基板を案内するために、冷却プレートの上方及び誘電体プレートの周囲に配置されることが多いエッジリングを含みうる。

【0003】

しかし、長いアイドル時間の後に基板を処理チャンバ内に置くと、基板が２つの異なるＲＦ電力で処理される際にエッジリングの温度が上昇する。エッジリングと誘電体プレートとの間の温度差は、誘電体プレート及びプロセスガスと比較して、エッジリングとプロセスガスとの間の不均一な化学反応、ひいてはプロセスドリフトを引き起こす可能性がある。

【0004】

バイアスを形成するためのＲＦ電源が冷却プレートに適用される。本発明者らは、基板処理中のイオン衝突によりエッジリングの高さが下がるにつれて、バイアスＲＦ電源によって作られたシース内の等電位線がエッジリングの近くで傾斜し、プロセスドリフトを引き起こすことを観察した。

【0005】

したがって、本発明者らは、改善された処理キットの実施形態を提供している。

【発明の概要】

【0006】

本明細書には、基板支持体の実施形態が提供される。いくつかの実施形態では、基板処理チャンバで使用するための基板支持体は、基板を支持するように構成された第１の面、及び第１の面の反対側の第２の面を有するセラミックプレートであって、セラミックプレートに埋め込まれた電極を含む、セラミックプレートと、セラミックプレートの周囲に配置され、第１の面及び第１の面と反対側の第２の面を有するセラミックリングであって、セラミックリングに埋め込まれたチャック電極及び加熱素子を含む、セラミックリングと、セラミックプレートの第２の面とセラミックリングの第２の面とに連結された冷却プレートであって、半径方向内側部分と、半径方向外側部分と、半径方向内側部分と半径方向外側部分の間に配置された熱遮断部とを含む冷却プレートとを備える。

【0007】

いくつかの実施形態では、基板処理チャンバで使用するための基板支持体は、基板を支持するように構成された第１の面、及び第１の面の反対側の第２の面を有するセラミックプレートであって、セラミックプレートに埋め込まれた電極及び加熱素子を含む、セラミックプレートと、セラミックプレートの周囲に配置され、第１の面及び第１の面と反対側の第２の面を有するセラミックリングであって、セラミックリングに埋め込まれたチャック電極及び加熱素子を含み、セラミックプレートから間隔を空けて配置されているセラミックリングと、セラミックリング上に配置されたエッジリングと、セラミックプレートの第２の面とセラミックリングの第２の面とに連結された冷却プレートとを含む。

【0008】

いくつかの実施態様では、処理チャンバは、チャンバ本体の内部空間内に配置された基板支持体を有するチャンバ本体を含み、基板支持体は、半径方向内側部分に配置された第１の冷却剤チャネル及び半径方向外側部分に配置された第２の冷却剤チャネルを有する冷却プレートであって、第１の冷却剤チャネルは第２の冷却剤チャネルから流体的に独立している、冷却プレートと、冷却プレート上方に配置されたセラミックプレート及びセラミックプレートの底面から上面まで延びるガスチャネルと、冷却プレートに連結され、間に間隙を有してセラミックプレートの周囲に配置されたセラミックリングであって、加熱素子、及びセラミックリングの底面から上面まで延びる第２のガスチャネルとを有するセラミックリングと、セラミックプレートの温度から独立してセラミックリングの温度を制御するために加熱素子に連結された電源とを含む。

【0009】

本開示の他の実施形態及び更なる実施形態が、以下に説明される。

【0010】

上記で簡潔に要約し、下記でより詳細に述べる本開示の実施形態は、添付面に示す本開示の例示的な実施形態を参照することにより、理解可能である。しかしながら、本開示は他の等しく有効な実施形態を許容しうることから、添付図面は、この開示の典型的な実施形態のみを例示しているのであり、従って、範囲を限定していると見なされるべきではない。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本開示の少なくともいくつかの実施形態による、基板支持体を有する処理チャンバの概略側面図を示す。

【図2】本開示の少なくともいくつかの実施形態による基板支持体の概略部分側面図を示す。

【図3】本開示の少なくともいくつかの実施形態による基板支持体の概略部分側面図を示す。

【図4】本開示の少なくともいくつかの実施形態による基板支持体の簡略化された概略部分側面図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0012】

理解を容易にするために、可能な場合には、複数の図に共通する同一の要素を指し示すのに同一の参照番号を使用した。図面は縮尺どおりには描かれておらず、明確にするために簡略化されることがある。１つの実施形態の要素及び特徴は、更なる記述がなくとも、他の実施形態に有益に組み込まれうる。

【0013】

本明細書では、基板処理チャンバで使用するための基板支持体及び処理キットの実施形態が提供される。基板支持体は、基板を支持するための支持面を有するセラミックプレートを含む。基板支持体は、セラミックプレートの周囲に配置されたセラミックリングを有する処理キットを含む。処理キットは、基板を案内するためにセラミックリング上に配置されたエッジリングを更に含む。セラミックリング及びセラミックプレートは、有利には、独立した温度制御を提供するために、互いに断熱される。

【0014】

図１は、本開示の少なくともいくつかの実施形態による、基板支持体を有する処理チャンバ（例えば、プラズマ処理チャンバ）の概略側面図を示している。いくつかの実施形態では、プラズマ処理チャンバは、エッチング処理チャンバである。しかしながら、異なるプロセスのために構成された他のタイプの処理チャンバもまた、本明細書に記載される静電チャックの実施形態と共に使用することができ、又はその静電チャックの実施形態と共に使用するために修正することができる。

【0015】

チャンバ１００は、基板処理中にチャンバ内部空間（ｃｈａｍｂｅｒ ｉｎｔｅｒｉｏｒ ｖｏｌｕｍｅ）１２０内の大気圧未満の圧力を維持するように適切に適合された真空チャンバである。チャンバ１００は、チャンバ内部空間１２０の上半分に位置する処理空間（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｖｏｌｕｍｅ）１１９を囲むリッド１０４によって覆われたチャンバ本体１０６を含む。チャンバ１００はまた、様々なチャンバ部品とイオン化されたプロセス材料との間の不要な反応を防止するために、そのようなチャンバ部品を取り囲む１つ又は複数のシールド１０５を含みうる。チャンバ本体１０６及びリッド１０４は、アルミニウムなどの金属から作製されうる。チャンバ本体１０６は、接地１１５への連結を介して接地されうる。

【0016】

基板支持体１２４は、チャンバ内部空間１２０内に配置され、例えば、半導体ウエハなどの基板１２２、又は静電的に保持されうる他のそのような基板を支持及び保持する。基板支持体１２４は、一般に、静電チャック１５０（図２～３に関してより詳細に後述する）と、静電チャック１５０を支持するための中空支持シャフト１１２とを備えうる。静電チャック１５０は、内部に配置された１つ又は複数の電極１５４を有するセラミックプレート１５２と、冷却プレート１３６とを備える。中空支持シャフト１１２は、例えば、裏側ガス、プロセスガス、流体、冷却剤、電力等を静電チャック１５０に供給するための導管を提供する。基板支持体１２４は、セラミックプレート１５２の周囲に配置されたセラミックリング１８７（図２～３に関して以下でより詳細に説明する）を含む。

【0017】

いくつかの実施形態では、中空支持シャフト１１２は、アクチュエータ又はモータなどのリフト機構１１３に連結され、リフト機構１１３は、上部処理位置（図１に示す）と下部移送位置（図１に示されず）との間で静電チャック１５０の垂直移動を提供する。ベローズアセンブリ１１０は、中空支持シャフト１１２の周囲に配置され、静電チャック１５０とチャンバ１００の底面１２６との間に連結されて、チャンバ１００内からの真空の損失を防止しながら、静電チャック１５０の垂直運動を可能にするフレキシブルシールを提供する。ベローズアセンブリ１１０はまた、チャンバ真空の損失を防止するのを助けるために、底面１２６に接触するＯリング１６５又は他の適当なシール要素と接触する下部ベローズフランジ１６４を含む。

【0018】

中空支持シャフト１１２は、裏側ガス供給１４１、チャック電源１４０、及びＲＦ源（例えば、ＲＦプラズマ出力源１７０及びバイアス電源１１７）を静電チャック１５０に連結するための導管を提供する。いくつかの実施形態では、バイアス電源１１７は、１つ又は複数のＲＦバイアス電源を含む。いくつかの実施形態では、ＲＦプラズマ出力源１７０によって供給されるＲＦエネルギーは、約４０ＭＨｚ以上の周波数を有しうる。裏側ガス供給１４１は、チャンバ本体１０６の外側に配置され、熱伝達ガスを静電チャック１５０に供給する。いくつかの実施形態では、ＲＦプラズマ出力源１７０及びバイアス電源１１７は、それぞれのＲＦ整合ネットワーク（図示のＲＦ整合ネットワーク１１６のみ）を介して静電チャック１５０に連結される。いくつかの実施形態では、基板支持体１２４は、代替的には、ＡＣ、ＤＣ、又はＲＦバイアス電力を含みうる。

【0019】

基板リフト１３０は、基板１２２が静電チャック１５０上に載置され又はその静電チャック１５０から取り外されうるように、基板リフト１３０を上昇及び下降させるための第２のリフト機構１３２に連結されるシャフト１１１に接続されたプラットフォーム１０８上に装着されるリフトピン１０９を含むことができる。静電チャック１５０は、リフトピン１０９を受容するための貫通孔を含みうる。いくつかの実施形態では、セラミックリング１８７は、リフトピン１０９を受容するための貫通孔を含みうる。ベローズアセンブリ１３１は、基板リフト１３０と底面１２６との間に連結され、基板リフト１３０の垂直運動中にチャンバ真空を維持するフレキシブルシールを提供する。

【0020】

いくつかの実施形態では、静電チャック１５０は、静電チャック１５０の下面（例えば、冷却プレート１３６の底面）から静電チャック１５０の上面の種々の開口部まで延びるガス供給チャネル１３８を含む。ガス供給チャネル１３８は、窒素（Ｎ）又はヘリウム（Ｈｅ）などの裏側ガスを静電チャック１５０の上面に提供して熱伝達媒体として作用するように構成される。ガス供給チャネル１３８は、使用中に静電チャック１５０の温度及び／又は温度プロファイルを制御するために、ガス導管１４２を介して裏側ガス供給１４１と流体連結している。

【0021】

チャンバ１００は、チャンバ１００を排気するために使用されるスロットバルブ（図示せず）及び真空ポンプ（図示せず）を含む真空システム１１４に連結され、流体連結している。チャンバ１００内の圧力は、スロットバルブ及び／又は真空ポンプを調整することによって調節されうる。チャンバ１００はまた、内部に配置された基板を処理するために１つ又は複数のプロセスガスをチャンバ１００に供給しうるプロセスガス供給源１１８に結合され、流体連結している。

【0022】

動作中、例えば、１つ又は複数のプロセスを実行するために、チャンバ内部空間１２０内にプラズマ１０２が生成されうる。プラズマ１０２は、プロセスガスを点火しプラズマ１０２を発生させるために、プラズマ出力源（例えば、ＲＦプラズマ出力源１７０）からの電力を、チャンバ内部空間１２０の近く又は内部の１つ又は複数の電極を介してプロセスガスに結合することによって生成されうる。プラズマから基板１２２に向かってイオンを引き付けるために、バイアス電源（例えば、バイアス電源１１７）から静電チャック１５０内の１つ又は複数の電極１５４にバイアス電力が供給されうる。

【0023】

図２は、本開示の少なくともいくつかの実施形態による基板支持体の概略部分側面図を示す。セラミックプレート１５２は、基板１２２を支持するように構成された第１の面２１６と、第１の面２１６の反対側の第２の面２２４とを含む。セラミックプレート１５２は、その内部に埋め込まれた１つ又は複数の電極１５４を含む。１つ又は複数の電極１５４は、単極又は双極でありうる。いくつかの実施形態では、セラミックプレート１５２は、クーロンチャックを提供する。いくつかの実施形態では、セラミックプレート１５２は、ジョンセン・ラーベック（Ｊｏｈｎｓｅｎ－Ｒａｈｂｅｋ）チャックを提供する。いくつかの実施態様では、１つ又は複数の電極１５４は、上部電極、下部電極、並びに上部電極及び下部電極に電気的に連結された複数のポストを含む。いくつかの実施形態では、セラミックプレート１５２は、セラミックプレート１５２の温度を制御するために、その内部に埋め込まれた１つ又は複数の加熱素子２４６を含む。いくつかの実施態様では、セラミックプレート１５２は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又は酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）から作られる。

【0024】

セラミックリング１８７が、間に間隙を有して、セラミックプレート１５２の周囲に配置される。セラミックリング１８７は、第１の面２４４と、第１の面２４４の反対側の第２の面２２６とを含む。いくつかの実施形態では、第１の面２４４は上側である。いくつかの実施形態では、セラミックリング１８７は、その内部に埋め込まれた１つ又は複数のチャック電極２２８を含む。１つ又は複数のチャック電極２２８は、単極又は双極でありうる。いくつかの実施形態では、セラミックリング１８７は、クーロンチャックを提供する。いくつかの実施形態では、セラミックリング１８７は、ジョンセン・ラーベックチャックを提供する。エッジリング２１０は、セラミックリング１８７上に配置される。いくつかの実施態様では、エッジリング２１０は、シリコン（Ｓｉ）から作られる。いくつかの実施形態では、セラミックリング１８７の第１の面２４４又はエッジリング２１０の下面のうちの少なくとも１つは、これらの間の熱的結合を強化するために研磨される。いくつかの実施態様において、セラミックリング１８７の第１の面２４４又はエッジリング２１０の下面の少なくとも１つは、裏側ガス供給１４１からの裏側ガスの流れを（例えば、後述する第２のガスチャネル２５６を介して）拡散させることによって、これらの間の熱的結合を強化するために、例えば、ピーク、谷、チャネル等の表面輪郭（ｓｕｒｆａｃｅ ｃｏｎｔｏｕｒｉｎｇ）を含む。いくつかの実施態様では、熱ガスケット２８４をエッジリング２１０とセラミックリング１８７との間に配置して、これらの間の熱的結合を強化しうる。１つ又は複数のチャック電極２２８は、エッジリング２１０を保持するためにチャック電源２５４に連結される。いくつかの実施形態では、エッジリング２１０の外径は、セラミックリング１８７の外径と類似である。いくつかの実施形態では、エッジリング２１０の外径は、セラミックリング１８７の外径よりも大きい。エッジリング２１０は、エッジリング２１０の最上面と第２の上面２１４との間に配置された角度付き内面２１２を含む。いくつかの実施態様では、セラミックリング１８７は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又は酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）から作られる。

【0025】

いくつかの実施形態では、バイアス電源１１７は、基板１２２及びエッジリング２１０上に同じバイアス電圧を生成するために、冷却プレート１３６に電気的に連結される。動作中、冷却プレート１３６上に適用されるバイアス電源１１７は、基板１２２とプラズマ１０２との間にシース（ｓｈｅａｔｈ）を生成する。その結果、プラズマ１０２からのイオンは、バイアスされる基板１２２に引き付けられ、イオンは、シース内の等電位線に直角なシースを通して加速する。エッジリング２１０が処理のために経時的に浸食すると、基板１２２のエッジに近接してシースの形状が曲がり、基板１２２の不均一な処理につながる。

【0026】

基板１２２への最小の衝撃及び直接電圧制御のために、１つ又は複数のチャック電極２２８は、負のパルスＤＣ電源２５８に連結される。負のパルスＤＣ電源２５８は、シースの曲がりを修正し、基板１２２にわたる実質的に平坦なシースプロファイルを維持するための電力プロファイルを提供するように構成される。いくつかの実施形態では、１つ又は複数のチャック電極２２８は、エッジリング２１０の底部から０．３ｍｍ未満に配置され、エッジリング２１０への負のパルスＤＣ電力の効率的な連結を提供する。いくつかの実施形態では、セラミックプレート１５２の１つ又は複数の電極１５４は、負のパルスＤＣ電源２６６に連結される。負のパルスＤＣ電源２６６は、シースの曲がりを補正し、負のパルスＤＣ電源２５８から独立して基板１２２にわたった実質的に平坦なシースプロファイルを維持するための電力プロファイルを提供するように構成される。いくつかの実施形態では、ＲＦ電源２６４は、１つ又は複数のチャック電極２２８に連結され、更なるシース制御のために、バイアス電源１１７から独立してＲＦバイアス電力をセラミックリング１８７に供給する。

【0027】

セラミックリング１８７は、セラミックリング１８７に埋め込まれた加熱素子２１９を含む。加熱素子２１９は、電源２６８（例えば、ＡＣ電源）に連結されて、加熱素子２１９を加熱する。いくつかの実施形態では、温度プローブは、電源２６８により加熱素子２１９に印加される電力を制御することによって、セラミックリング１８７の温度をモニタし制御するために、セラミックリング１８７内に埋め込まれるか、又は別の方法でセラミックリング１８７に連結される。いくつかの実施形態では、チャック電極２２８は、第１の面２４４と加熱素子２１９との間に配置される。いくつかの実施形態では、セラミックプレート１５２を加熱するために、加熱素子２４６がセラミックプレート１５２に埋め込まれる。加熱素子２４６は、電源２６８又は別の電源に連結されてもよい。セラミックリング１８７は、アーク放電を防止するためにセラミックプレート１５２から間隔を空けて配置される。

【0028】

いくつかの実施形態では、半径方向内側部分２０８の外径は、セラミックプレート１５２の外径と実質的に等しい。いくつかの実施形態では、第１の面から第２の面へのセラミックリング１８７の厚さは、有利には、別個のＲＦ電力がチャック電極２２８に印加されるときに、基板上のシースの全体的な衝撃を低減するために、第１の面から第２の面までのセラミックプレート１５２の厚さよりも大きい。いくつかの実施形態では、半径方向内側部分２０８は、半径方向外側部分２１８に対して上昇して、より厚いセラミックリング１８７に空間を提供するか、又はエッジリング２１０に空間を提供する。

【0029】

セラミックリング１８７及びセラミックプレート１５２は、セラミックリング１８７及びセラミックプレート１５２の温度を制御するために、冷却プレート１３６に連結される。いくつかの実施態様において、冷却プレート１３６は、導電性材料、例えばアルミニウム（Ａｌ）から作られる。冷却プレート１３６は、セラミックプレート１５２の第２の面２２４とセラミックリング１８７の第２の面２２６とに連結される。いくつかの実施形態では、冷却プレート１３６は絶縁体プレート２８６上に載置される。いくつかの実施形態では、絶縁体プレート２８６は、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）又はポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）から作られる。

【0030】

冷却プレート１３６は、半径方向内側部分２０８と半径方向外側部分２１８とを含む。半径方向内側部分２０８と半径方向外側部分２１８との間に、熱遮断部（ｔｈｅｒｍａｌ ｂｒｅａｋ）２７５が配置され、冷却プレート１３６の二重加熱ゾーン（ｄｕａｌ ｈｅａｔｉｎｇ ｚｏｎｅ）を提供する。いくつかの実施形態では、熱遮断部２７５は、冷却プレート１３６の上面から冷却プレート１３６の上面と冷却プレート１３６の下面との間の位置まで延びる環状チャネルを備える。半径方向内側部分２０８は、第１の冷却剤チャネル２４２を含む。第１の冷却剤チャネル２４２は、セラミックプレート１５２を冷却するために第１の温度を有する冷却剤を流すように構成される。半径方向外側部分２１８は、セラミックリング１８７を冷却するために第２の温度を有する冷却剤を循環させるように構成された半径方向外側部分２１８内の第２の冷却剤チャネル２５２を含む。いくつかの実施形態では、第１の温度は、第２の温度未満である。いくつかの実施態様では、第１の冷却液チャネル２４２は、第２の冷却液チャネル２５２から流体的に独立している。いくつかの実施態様では、熱遮断部２７５は、半径方向内側部分２０８と半径方向外側部分２１８との間の熱的結合解除を増大させるために、冷却プレート１３６の上面から第１の冷却剤チャネル２４２及び第２の冷却剤チャネル２５２を越える位置まで延びる。

【0031】

第１の冷却剤チャネル２４２及び第２の冷却剤チャネル２５２は、冷却剤を再循環させるように構成された冷却器２７２に連結される。いくつかの実施態様では、セラミックリング１８７は、間の熱的結合を防止するために、冷却プレート１３６の半径方向内側部分２０８から間隔を空けて配置される。いくつかの実施態様では、セラミックプレート１５２は、間の熱的結合を防止するために、冷却プレート１３６の半径方向外側部分２１８から間隔を空けて配置される。

【0032】

いくつかの実施態様では、結合層２３０は、セラミックプレート１５２と冷却プレート１３６の半径方向内側部分２０８との間に配置される。ボンディング層２３０は、半径方向内側部分２０８とセラミックプレート１５２との間の改善された熱的結合を提供するように構成される。いくつかの実施形態では、結合層２３０はシリコーンを含む。いくつかの実施形態では、結合層２３０は、約０．１ｍｍ～約０．４ｍｍの厚さを有する。いくつかの実施形態では、結合層２３０は、約０．２Ｗ／ｍＫ～約１．２Ｗ／ｍｋの熱伝導率を有する。いくつかの実施形態では、結合層２６２が、セラミックリング１８７と半径方向外側部分２１８との間に配置される。いくつかの実施形態では、結合層２６２は、結合層２３０に類似する。

【0033】

いくつかの実施形態では、セラミックプレート１５２とセラミックリング１８７との間にＯリング２５０が配置され、裏側ガスのシールを提供し、結合層２６２及び結合層２３０の浸食からプラズマ１０２に対するシールを提供する。いくつかの実施形態では、Ｏリング２５０は、セラミックリング１８７の上部内側ノッチ内に配置される。いくつかの実施形態では、セラミックリング１８７と冷却プレート１３６との間にＯリング２６０が配置され、裏側ガスのシールを提供し、結合層２６２の侵食からプラズマ１０２に対するシールを提供する。いくつかの実施形態では、Ｏリング２６０は、セラミックリング１８７の下外側ノッチ又は冷却プレート１３６の上外側ノッチのうちの少なくとも１つに配置される。

【0034】

いくつかの実施態様では、図２に示されるように、ガス供給チャネル１３８は、半径方向外側部分２１８の底部から、絶縁体プレート２８６、冷却プレート１３６の半径方向内側部分２０８、及びセラミックプレート１５２を介して、セラミックプレート１５２の第１の面２１６、又は上面に延びる第１のガスチャネル２３８を含む。いくつかの実施態様において、ガス供給チャネル１３８は、絶縁体プレート２８６を通り、冷却プレート１３６の半径方向外側部分２１８を通り、セラミックリング１８７を通って、セラミックリング１８７の第１の面２４４まで延びる、第２のガスチャネル２５６を含む。第１のガスチャネル２３８及び第２のガスチャネル２５６は、セラミックプレート１５２及びセラミックリング１８７の上面にそれぞれ窒素（Ｎ）又はヘリウム（Ｈｅ）等の裏側ガスを供給して伝熱媒体として作用するように構成される。いくつかの実施形態では、第１のガスチャネル２３８及び第２のガスチャネル２５６は、基板１２２及びエッジリング２１０に独立した温度制御を提供するために、基板支持体１２４内で流体的に独立している。

【0035】

図３は、本開示の少なくともいくつかの実施形態による基板支持体の概略部分側面図を示す。いくつかの実施形態では、バイアス電源１１７は、オプションで、導管３１２を介してセラミックプレート１５２の１つ又は複数の電極１５４に電気的に連結され、１つ又は複数の電極１５４にＲＦ電力を供給する。いくつかの実施形態では、バイアス電源１１７は、第１のＲＦ源３１０と第２のＲＦ源３２０とを含む。いくつかの実施形態では、第１のＲＦ源３１０は、第２のＲＦ源３２０によって供給されるＲＦ電力の第２の周波数とは異なる第１の周波数でＲＦ電力を供給する。第１のＲＦ源３１０及び第２のＲＦ源３２０は、整合ネットワーク３１６に連結される。いくつかの実施形態では、整合ネットワーク３１６はＲＦ整合ネットワーク１１６であり、いくつかの実施形態では、第１のＲＦ源３１０と第２のＲＦ源３２０のインピーダンスのマッチングを調整するように構成される。いくつかの実施形態では、整合ネットワーク３１６は、第１のＲＦ源３１０及び第２のＲＦ源３２０からセラミックプレート１５２及びセラミックリング１８７の各々にＲＦ電力を分割するように構成される。コントローラ３３０が整合ネットワーク３１６に連結されて、第１のＲＦ源３１０及び第２のＲＦ源３２０からの電力の分配を制御する。いくつかの実施形態では、整合ネットワーク３１６及び／又はコントローラ３３０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、複数のサポート回路、及びメモリを備える。

【0036】

図４は、本開示の少なくともいくつかの実施形態による基板支持体の簡略化された概略部分側面図を示す。いくつかの実施形態では、第２のセラミックリング４１０は、エッジリング２１０の周囲に配置される。いくつかの実施形態では、第２のセラミックリング４１０は、石英から作られる。いくつかの実施形態では、第２のセラミックリング４１０は、セラミックリング１８７及びエッジリング２１０の両方の周囲に配置される。いくつかの実施形態では、第２のセラミックリング４１０は、第３のセラミックリング４２０上に載置される。第３のセラミックリング４２０は、冷却プレート１３６の周囲に配置される。いくつかの実施形態では、第３のセラミックリング４２０は、石英から作られる。いくつかの実施形態では、セラミックリング１８７は、エッジリング２１０を上昇又は下降させるために、リフトピン１０９を受容するための貫通孔を含みうる。いくつかの実施形態では、図４に示されるように、第３のセラミックリング４２０は、チャンバ１００からの取り外しを容易にするために、第２のセラミックリング４１０又はエッジリング２１０のうちの少なくとも１つを上昇又は下降させるためのアクチュエータ４３０に連結される。いくつかの実施形態では、第２のセラミックリング４１０は、エッジリング２１０が載置される内側リップ４０６を含む。これらの実施形態では、第３のセラミックリング４２０は、上昇すると、第２のセラミックリング４１０及びエッジリング２１０の両方を同時に上昇させる。

【0037】

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。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】