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特表2022-539392高温用途のための着脱可能なバイアス可能な静電チャック
<図1>
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-09-08
(54)【発明の名称】高温用途のための着脱可能なバイアス可能な静電チャック
(51)【国際特許分類】
   H01L 21/683 20060101AFI20220901BHJP
   H01L 21/3065 20060101ALN20220901BHJP
【FI】
H01L21/68 R
H01L21/302 101G
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021577999
(86)(22)【出願日】2020-06-18
(85)【翻訳文提出日】2022-02-28
(86)【国際出願番号】 US2020038538
(87)【国際公開番号】W WO2020263690
(87)【国際公開日】2020-12-30
(31)【優先権主張番号】62/868,246
(32)【優先日】2019-06-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】16/899,750
(32)【優先日】2020-06-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【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
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100067013
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 文昭
(74)【代理人】
【識別番号】100086771
【弁理士】
【氏名又は名称】西島 孝喜
(74)【代理人】
【識別番号】100109335
【弁理士】
【氏名又は名称】上杉 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100120525
【弁理士】
【氏名又は名称】近藤 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100139712
【弁理士】
【氏名又は名称】那須 威夫
(74)【代理人】
【識別番号】100141553
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 信彦
(72)【発明者】
【氏名】ラオ シュリーシャ ヨギシュ
(72)【発明者】
【氏名】スンダララジャン ムクンド
(72)【発明者】
【氏名】ツァイ チェン-シュン マシュー
(72)【発明者】
【氏名】コッパ マンジュナサ ピー
(72)【発明者】
【氏名】サンソニ スティーヴン ヴイ
【テーマコード(参考)】
5F004
5F131
【Fターム(参考)】
5F004BB22
5F004BB25
5F004BB26
5F004BD03
5F131AA02
5F131AA03
5F131BA03
5F131BA04
5F131BA19
5F131CA32
5F131CA45
5F131EA03
5F131EB11
5F131EB72
5F131EB81
5F131EB84
5F131KA03
5F131KA23
(57)【要約】
本明細書では、基板支持体の実施形態が提供される。一部の実施形態では、基板処理チャンバで使用するための基板支持体は、ベースプレートアセンブリを有する下部アセンブリであって、ベースプレートアセンブリが、中央突起部の周りに配置された複数の電気フィードスルーを含む、下部アセンブリと、下部アセンブリ上に配置され、ベースプレートアセンブリに取り外し可能に結合されたセラミックパックであって、複数の電気フィードスルーのうちの第1の対の電気フィードスルーに電気的に結合された電極が内部に配置された、セラミックパックと、セラミックパックと複数の電気フィードスルーのそれぞれとの間に配置され、セラミックパックとベースプレートアセンブリの熱膨張の差を可能にする螺旋部分を有する可撓性コネクタと、を含む。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ベースプレートアセンブリを有する下部アセンブリであって、前記ベースプレートアセンブリが、中央突起部の周りに配置された複数の電気フィードスルーを含む、下部アセンブリと、
前記下部アセンブリ上に配置され、前記ベースプレートアセンブリに取り外し可能に結合されたセラミックパックであって、前記複数の電気フィードスルーのうちの第1の対の電気フィードスルーに電気的に結合された電極が内部に配置された、セラミックパックと、
前記セラミックパックと前記複数の電気フィードスルーのそれぞれとの間に配置され、前記セラミックパックと前記ベースプレートアセンブリの熱膨張の差を可能にする螺旋部分を有する可撓性コネクタと、
を備える、基板処理チャンバで使用するための基板支持体。
【請求項2】
前記セラミックパックが、締め具を介して前記下部アセンブリに結合され、前記締め具のそれぞれが前記セラミックパックの熱膨張を可能にするように前記ベースプレートアセンブリ内のフローティングナットに結合されている、請求項1に記載の基板支持体。
【請求項3】
前記締め具のそれぞれが前記ベースプレートアセンブリの前記中央突起部から半径方向外向きに延在するタブ内の開口部を貫いて配置されている、請求項2に記載の基板支持体。
【請求項4】
前記可撓性コネクタが、前記セラミックパックの下面から延在する端子を受け入れるための開口部を第1の端部に含み、前記複数の電気フィードスルーのうちの1つの導電性コアを受け入れるための開口部を第2の端部に含む、請求項1に記載の基板支持体。
【請求項5】
前記可撓性コネクタが環状溝を含み、傾斜ばねが前記環状溝と前記端子との間に配置されている、請求項4に記載の基板支持体。
【請求項6】
前記セラミックパックが前記セラミックパックの下面から延在するインターフェースリングを有し、前記インターフェースリングが、前記ベースプレートアセンブリの前記中央突起部内の開口部に流体結合された、ガスを流すように構成された中央貫通孔を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の基板支持体。
【請求項7】
アイソレータリングが、前記中央突起部の周りに配置され、前記複数の電気フィードスルーのうちの隣接する電気フィードスルー間のアーク放電を防止するために前記複数の電気フィードスルー用の開口部を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の基板支持体。
【請求項8】
熱電対が、前記ベースプレートアセンブリの前記中央突起部を貫いて配置され、前記セラミックパック内に延在している、請求項1~5のいずれか1項に記載の基板支持体。
【請求項9】
前記セラミックパックが、その内部に埋め込まれた1つまたは複数の加熱要素を含み、前記1つまたは複数の加熱要素が前記複数の電気フィードスルーに電気的に結合されている、請求項1~5のいずれか1項に記載の基板支持体。
【請求項10】
前記複数の電気フィードスルーが前記セラミックパックに埋め込まれた第1の抵抗加熱器に結合された第2の対の電気フィードスルーを含み、前記セラミックパックがそれぞれのフローティングナットに結合された締め具を介して前記ベースプレートアセンブリに取り外し可能に結合され、前記セラミックパックが基板を受け取るための第1の側面と、前記第1の側面とは反対側の第2の側面であって、前記第2の側面から延在するインターフェースリングを有する、第2の側面とを有し、結合されると、前記ベースプレートアセンブリと前記セラミックパックが、前記中央突起部と前記インターフェースリングとの間のインターフェースにおいてのみ互いに接触する、請求項1に記載の基板支持体。
【請求項11】
前記セラミックパックに埋め込まれ、第3の対の電気フィードスルーに電気的に結合された第2の抵抗加熱器をさらに備える、請求項10に記載の基板支持体。
【請求項12】
前記締め具のそれぞれが、前記中央突起部から延在する上部タブの開口部を貫いて、前記中央突起部から延在する下部タブの開口部内に配置され、各フローティングナットが、前記下部タブの前記開口部に部分的に配置されている、請求項10に記載の基板支持体。
【請求項13】
前記複数の電気フィードスルーの各電気フィードスルーがセラミックスリーブによって取り囲まれた導電性コアを含む、請求項10に記載の基板支持体。
【請求項14】
可撓性コネクタが前記セラミックパックと各電気フィードスルーとの間に配置されて、電気的結合を維持しながら前記セラミックパックの熱膨張を可能にする、請求項10~13のいずれか1項に記載の基板支持体。
【請求項15】
チャンバ本体の内部容積内に配置された請求項1~5のいずれか1項に記載の基板支持体を有するチャンバ本体であって、前記基板支持体が、
冷却剤を循環させるように構成された冷却プレートであり、前記ベースプレートアセンブリが前記冷却プレート上に配置され、前記ベースプレートアセンブリが第2の対の電気フィードスルーを含み、前記第2の対の電気フィードスルーが前記セラミックパックに埋め込まれたヒータに電気的に結合されている、冷却プレート、をさらに備える、
チャンバ本体
を備える、プロセスチャンバ。
【請求項16】
前記可撓性コネクタが環状溝を含み、前記環状溝と前記端子との間に傾斜ばねが配置されている、請求項15に記載のプロセスチャンバ。
【請求項17】
前記複数の電気フィードスルーが7つの電気フィードスルーを含む、請求項15に記載のプロセスチャンバ。
【請求項18】
ばね部材を有する熱電対が、前記ベースプレートアセンブリの前記中央突起部を貫いて配置され、前記セラミックパック内に延在している、請求項15に記載のプロセスチャンバ。
【請求項19】
前記セラミックパックの中央貫通孔および前記ベースプレートアセンブリの中央開口部を介して前記セラミックパックの第1の側面に流体結合された裏側ガス供給部をさらに備える、請求項15に記載のプロセスチャンバ。
【請求項20】
前記ベースプレートアセンブリが中央プレートおよび外側リップを含み、前記冷却プレートが前記中央プレートと前記外側リップとの間に配置されている、請求項15に記載のプロセスチャンバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示の実施形態は、一般に基板処理システムに関し、より詳細には、基板処理システムで使用するための基板支持体に関する。
【背景技術】
【0002】
基板支持体は、プラズマ処理チャンバなどの基板処理システムで基板を支持するために使用される。あるタイプの基板支持体は、下部アセンブリに結合された静電チャックを含む。静電チャックは一般に、セラミックチャック本体に埋め込まれた1つまたは複数の電極を含む。静電チャックは一般に、ガスなどの伝熱流体を下部アセンブリから静電チャックの支持面と基板の裏側との間に流すための孔を含む。
【0003】
静電チャックは、予防保守時間を短縮し、交換コストを低減するために、下部アセンブリから取り外し可能であってもよい。しかしながら、高温用途では、静電チャックは、下部アセンブリとのフィードスルー接続に関して、位置ずれおよび熱膨張の影響を有する可能性がある。
【0004】
したがって、本発明者らは、改善された基板支持体を提供した。
【発明の概要】
【0005】
本明細書では、基板支持体の実施形態が提供される。一部の実施形態では、基板処理チャンバで使用するための基板支持体は、ベースプレートアセンブリを有する下部アセンブリであって、ベースプレートアセンブリが中央突起部の周りに配置された複数の電気フィードスルーを含む、下部アセンブリと、下部アセンブリ上に配置され、ベースプレートアセンブリに取り外し可能に結合されたセラミックパックであって、複数の電気フィードスルーのうちの第1の対の電気フィードスルーに電気的に結合された電極が内部に配置された、セラミックパックと、セラミックパックと複数の電気フィードスルーのそれぞれとの間に配置され、セラミックパックとベースプレートアセンブリの熱膨張の差を可能にする螺旋部分を有する可撓性コネクタと、を含む。
【0006】
一部の実施形態では、基板処理チャンバで使用するための基板支持体は、中央突起部および中央突起部の周りに配置された複数の開口部を含む、ベースプレートアセンブリと、複数の開口部のそれぞれに配置された電気フィードスルーと、それぞれのフローティングナットに結合された締め具を介してベースプレートアセンブリに取り外し可能に結合されたセラミックパックであって、基板を受け取るための第1の側面と、第1の側面とは反対側の第2の側面であって、第2の側面から延在するインターフェースリングを有する、第2の側面と、を有し、結合されると、ベースプレートアセンブリとセラミックパックが中央突起部とインターフェースリングとの間のインターフェースにおいてのみ互いに接触する、セラミックパックと、セラミックパックに埋め込まれ、第1の対の電気フィードスルーに電気的に結合された電極と、セラミックパックに埋め込まれ、第2の対の電気フィードスルーに電気的に結合された第1の抵抗加熱器と、を含む。
【0007】
一部の実施形態では、プロセスチャンバは、チャンバ本体の内部容積内に配置された基板支持体を有するチャンバ本体であって、基板支持体が冷却剤を循環させるように構成された冷却プレートを備える、チャンバ本体と、冷却プレート上に配置されたベースプレートアセンブリであって、第1の対の電気フィードスルーおよび第2の対の電気フィードスルーを備える複数の電気フィードスルーを含む、ベースプレートアセンブリと、ベースプレートアセンブリ上に配置され、ベースプレートアセンブリに取り外し可能に結合されたセラミックパックであって、セラミックパックに埋め込まれた電極およびヒータを含み、電極が第1の対の電気フィードスルーに電気的に結合され、ヒータが第2の対の電気フィードスルーに電気的に結合されている、セラミックパックと、セラミックパックと複数の電気フィードスルーのそれぞれとの間に配置された可撓性コネクタと、を含む。
【0008】
本開示の他のおよびさらなる実施形態を以下に説明する。
【0009】
上で簡潔に要約され、以下でより詳細に論じる本開示の実施形態は、添付の図面に表される本開示の例示的な実施形態を参照することによって理解することができる。しかしながら、添付の図面は、本開示の典型的な実施形態のみ示しており、したがって、本開示が他の等しく有効な実施形態を認めることができるため、範囲を限定するものと考えられるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1】本開示の少なくとも一部の実施形態による基板支持体を有するプロセスチャンバの概略側面図である。
図2】本開示の少なくとも一部の実施形態による基板支持体の概略側面図である。
図3】本開示の少なくとも一部の実施形態によるベースプレートアセンブリの部分等角図である。
図4】本開示の少なくとも一部の実施形態による、セラミックパックとベースプレートアセンブリとの間の接続インターフェースの断面図である。
図5】本開示の少なくとも一部の実施形態によるフローティングナットの等角図である。
図6】本開示の少なくとも一部の実施形態による、セラミックパックとベースプレートアセンブリとの間の接続インターフェースの断面図である。
図7】本開示の少なくとも一部の実施形態による、セラミックパックとベースプレートアセンブリとの間の接続インターフェースの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
理解を容易にするために、各図に共通の同一の要素を指定するために、可能な場合は、同一の参照数字が使用された。図は、縮尺通りには描かれておらず、明瞭にするために簡略化されることがある。一実施形態の要素および特徴は、さらに詳説することなく他の実施形態に有益に組み込まれることがある。
【0012】
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の実施形態が提供される。基板支持体は、下部アセンブリ上に配置された着脱可能な静電チャックを含む。下部アセンブリは、中空シャフトに結合されたベースプレートアセンブリを含む。静電チャックは、基板を支持するための支持面を有するセラミックパックを備える。セラミックパックは、下部アセンブリのベースプレートアセンブリ上に配置されている。一部の実施形態では、ガスチャネルが基板支持体の底部から静電チャックの頂面(例えば、セラミックパックの頂面)まで延在する。ガスチャネルは、窒素(N)またはヘリウム(He)またはアルゴン(Ar)などの裏側ガスを静電チャックの頂面に供給して伝熱媒体として作用するように構成されている。
【0013】
静電チャックは、1つまたは複数の埋め込み電極を含む。一部の実施形態では、静電チャックは、1つまたは複数の加熱要素を含む。ベースプレートアセンブリは、静電チャック内の電子部品に電力を供給するように構成された複数の電気フィードスルーを収納する。一部の実施形態では、電気フィードスルーは、高電圧用途用に定格化されている。一部の実施形態では、電気フィードスルーは、最大約1.5kVのDC電力定格および最大約7.5AのDC電流定格を有する。一部の実施形態では、静電チャックは、最高摂氏450度まで加熱される。
【0014】
図1は、本開示の少なくとも一部の実施形態による、静電チャックを有するプロセスチャンバ(例えば、プラズマ処理チャンバ)の概略側面図を示す。一部の実施形態では、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、または使用するために変更することができる。
【0015】
チャンバ100は、基板処理中にチャンバ内部容積120内に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、チャンバ内部容積120の上半分に位置する処理容積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を取り囲む1つまたは複数のシールド105を含むことができ、そのよう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望ましくない反応を防止する。チャンバ本体106およびリッド104は、アルミニウムなどの金属で作製することができる。チャンバ本体106は、接地115への結合を介して接地されていてもよい。
【0016】
基板支持体124は、チャンバ内部容積120内に配置されて、例えば半導体ウエハなどの基板122、または静電的に保持され得るような他のそのような基板を支持および保持する。基板支持体124は、一般に、下部アセンブリ136上に配置された静電チャック150を備えていてもよい。下部アセンブリ136は、静電チャック150を支持するための中空支持シャフト112を含む。静電チャック150は、内部に1つまたは複数の電極154が配置されたセラミックパック152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、電力などを静電チャック150に供給するための導管を提供する。
【0017】
一部の実施形態では、中空支持シャフト112は、上方の処理位置(図1に示すような)と下方の移送位置(図示せず)との間で静電チャック150を垂直方向に移動させるアクチュエータまたはモータなどのリフト機構113に結合されている。下部アセンブリ136は、中空支持シャフト112の周りに配置されたベローズアセンブリ110を含む。ベローズアセンブリ110は、静電チャック150とチャンバ100の底面126との間に結合されて、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の垂直方向の移動を可能にする可撓性シールを提供する。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または他の適切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、裏側ガス供給部141、チャッキング電源140、およびRF源(例えば、RFプラズマ電源170およびRFバイアス電源117)を静電チャック150に結合するための導管を提供する。裏側ガス供給部141は、チャンバ本体106の外側に配置され、ガス導管142を介して静電チャック150にガスを供給して、使用中に静電チャック150の支持面上の温度もしくは圧力および/または温度プロファイルもしくは圧力プロファイルを制御する。一部の実施形態では、RFプラズマ電源170およびRFバイアス電源117は、それぞれのRF整合ネットワーク(RF整合ネットワーク116のみが示されている)を介して静電チャック150に結合されている。一部の実施形態では、基板支持体124は、代わりに、AC、DC、またはRFバイアス電力を含むことができる。
【0019】
基板リフト130は、シャフト111に接続されたプラットフォーム108上に取り付けられたリフトピン109を含むことができ、シャフト111は、基板122が静電チャック150上に配置され得るようにまたはそこから除去され得るように基板リフト130を昇降させるための第2のリフト機構132に結合されている。静電チャック150は、リフトピン109を受け入れるための貫通孔を含むことができる。ベローズアセンブリ131は、基板リフト130と底面126との間に結合されて、基板リフト130の垂直方向の移動の間にチャンバ真空を維持する可撓性シールを提供する。
【0020】
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ルバルブ(図示せず)および真空ポンプ(図示せず)を含む真空システム114に結合され、真空システム114と流体連結している。チャンバ100内の圧力は、スロットルバルブおよび/または真空ポンプを調整することによって調節することができる。チャンバ100はまた、その内部に配置された基板を処理するためにチャンバ100に1つまたは複数のプロセスガスを供給することができるプロセスガス供給部118に結合され、プロセスガス供給部118と流体連結している。
【0021】
静電チャック150の温度を調整して、基板の温度を制御することができる。例えば、静電チャック150は、抵抗加熱器などの埋め込まれた1つまたは複数の加熱要素(例えば、第1のヒータ要素172および第2のヒータ要素174)を使用して加熱することができる。第1のヒータ要素172および第2のヒータ要素174は、ヒータ電源180に結合されている。ヒータ電源180は、第1のヒータ要素172および第2のヒータ要素174の両方に電力を供給する1つの電源、または各ヒータ要素に結合された複数の電源を含むことができる。
【0022】
動作において、例えば、プラズマ102がチャンバ内部容積120内に生成され、1つまたは複数のプロセスを実行することができる。プラズマ102は、チャンバ内部容積120の近傍または内部の1つまたは複数の電極を介して、プラズマ電源(例えば、RFプラズマ電源170)からの電力をプロセスガスに結合してプロセスガスを点火し、プラズマ102を生成することによって生成されてもよい。バイアス電源(例えば、RFバイアス電源117)から静電チャック150内の1つまたは複数の電極154にバイアス電力を供給して、プラズマからのイオンを基板122に向けて引き付けることもできる。
【0023】
図2は、本開示の少なくとも一部の実施形態による基板支持体124の概略側面図を示す。基板支持体124は、下部アセンブリ136に取り外し可能に結合されたセラミックパック152を含む。基板支持体124の下部アセンブリ136は、下部プレート208に結合されたベースプレートアセンブリ204を含む。下部プレート208は、中空支持シャフト112に結合されている。ベースプレートアセンブリ204、下部プレート208、および中空支持シャフト112は、第1のプレナム234を画定する。一部の実施形態では、第1のプレナムは、使用中、大気圧である。セラミックパック152は、ベースプレートアセンブリ204に取り外し可能に結合されている。セラミックパック152は、基板を支持するための第1の側面236または上面と、ベースプレートアセンブリ204に取り外し可能に結合された第2の側面238または下面とを含む。一部の実施形態では、セラミックパック152は、アルミニウム窒化物(AlN)から作製されている。
【0024】
一部の実施形態では、ベースプレートアセンブリ204は、ステンレス鋼などの金属から作製されている。一部の実施形態では、ベースプレートアセンブリ204の1つまたは複数の外面は、ベースプレートアセンブリ204の表面放射率を増加させるようにテクスチャ加工されている。表面放射率を増加させることで、チャックからベースプレートアセンブリ204への熱放散が高まる。一部の実施形態では、ベースプレートアセンブリ204は、適切な機械的または化学的プロセスを介して、例えば、サンドブラストまたはグリットブラストによってテクスチャ加工されてもよい。一部の実施形態では、ベースプレートアセンブリ204は、中央プレート202と、中央プレート202の上面から上向きに延在する中央突起部216とを含む。一部の実施形態では、中央突起部216は、円筒形状を有する。一部の実施形態では、ベースプレートアセンブリ204は、中央突起部216と同じ方向に中央プレート202から上向きに延在する第1の脚部218をさらに含む。一部の実施形態では、ベースプレートアセンブリ204は、第1の脚部218から半径方向外向きに延在する第2の脚部224を含む。一部の実施形態では、ベースプレートアセンブリ204は、第2の脚部224から中央プレート202に向かって下向きに延在する外側リップ226を含む。一部の実施形態では、下部プレート208は、ベースプレートアセンブリ204の外側リップ226に結合されている。中央突起部216は、裏側ガス供給部141に結合された中央開口部242を含む。
【0025】
中央プレート202は、中央突起部216の周りに複数の開口部230を含む。電気フィードスルー228は、複数の開口部230の各開口部に配置されている。一部の実施形態では、端子232が、電気フィードスルー228のそれぞれとは反対側にセラミックパック152の第2の側面238から外向きに延在して、電気フィードスルー228のそれぞれをセラミックパック152内の電子部品(例えば、電極154、第1のヒータ要素172、第2のヒータ要素174)に電気的に結合する。
【0026】
一部の実施形態では、アイソレータリング206が、中央プレート202上に配置され、隣接する電気フィードスルー228を電気的に絶縁して有利にはアーク放電を防止するように構成されている。アイソレータリング206は、中央突起部216の周りに配置された中央開口部244を含む。一部の実施形態では、アイソレータリング206は、電気フィードスルー228の位置に対応する中央開口部244の周りに複数の開口部214を含む。一部の実施形態では、1つの電気フィードスルー228と1つの対応する端子232が、複数の開口部214の各開口部内で結合されている。一部の実施形態では、アイソレータリング206は、アルミニウム酸化物(Al23)から作製されている。一部の実施形態では、アイソレータリング206は、中央突起部216と第1の脚部218との間に配置されている。
【0027】
動作において、チャンバ内部容積120内に生成されたプラズマ102は、基板およびセラミックパック152を加熱することがある。セラミックパック152を冷却するために、一部の実施形態では、冷却プレート212が、ベースプレートアセンブリ204と下部プレート208との間に配置され、ベースプレートアセンブリに結合されている。冷却プレート212は、冷却剤源210に結合されたチャネル222を含み、チャネル222を通して冷却剤を循環させて冷却プレート212を冷却するように構成されている。一部の実施形態では、冷却剤は水である。ベースプレートアセンブリ204およびセラミックパック152は、伝導および放射を介して冷却プレート212によって冷却されてもよい。一部の実施形態では、冷却プレート212は、ニッケルめっきされた銅またはステンレス鋼から作製されている。一部の実施形態では、冷却プレート212は、中央プレート202と第2の脚部224との間に配置されている。一部の実施形態では、冷却プレート212は、ベースプレートアセンブリ204の中央プレート202と外側リップ226との間に配置されている。
【0028】
一部の実施形態では、セラミックパック152の温度を測定するために、熱電対240がセラミックパック152内に配置されている。熱電対240は、PIDコントローラなどのコントローラ220に結合され、有利にはセラミックパック152の温度を制御し、熱安定性を維持する。セラミックパック152の温度を上昇させるために、1つまたは複数の加熱要素(例えば、第1のヒータ要素172、第2のヒータ要素174)が通電される。セラミックパック152の温度を低下させるために、加熱要素に供給される電力が低減される。冷却プレート212を通って循環する冷却剤は、高いDC/RFプラズマ出力および高いRFバイアス電力を使用するプロセス条件下で、セラミックパック152の熱安定性を所望の温度設定点に維持するのにさらに役立つ。
【0029】
図3は、本開示の少なくとも一部の実施形態によるベースプレートアセンブリの部分等角図を示す。一部の実施形態では、図3に示すように、7つの電気フィードスルー228がある。一部の実施形態では、ベースプレートアセンブリ204は、7つよりも多いまたは少ない電気フィードスルー228を収容することができる。一部の実施形態では、第1の対の電気フィードスルー228A、228Bは、一端で電極154のリード線に結合され、第2の端部でチャッキング電源140へのリード線に結合されている。一部の実施形態では、第2の対の電気フィードスルー228D、228Eは、一端で第1のヒータ要素172のリード線に結合され、第2の端部でヒータ電源180へのリード線に結合されている。一部の実施形態では、第3の対の電気フィードスルー228A、228Bは、一端で第2のヒータ要素174のリード線に結合され、第2の端部でヒータ電源180へのリード線に結合されている。一部の実施形態では、電気フィードスルー228Cは、バイアス電圧(例えば、RF/ACバイアス)が基板支持体124に印加されたときに基板のフローティング電圧を測定するように構成された中央タップ用である。
【0030】
一部の実施形態では、電気フィードスルー228Aは、電気フィードスルー228Bに隣接している。一部の実施形態では、第1の対の電気フィードスルー228A、228B、第2の対の電気フィードスルー228D、228E、および第3の対の電気フィードスルー228F、228Gは、中央プレート202の中心(例えば、中心軸410)から約3.0インチ~約4.0インチに配置されている。一部の実施形態では、中央タップ用の電気フィードスルー228Cは、中央プレート202の中心から約1.0インチ~約2.0インチに配置されている。一部の実施形態では、セラミックパック152の端子232は、電気フィードスルー228と同様に配置されている。
【0031】
一部の実施形態では、ベースプレートアセンブリ204は、中央突起部216から半径方向外向きに延在する上部タブ308を含む。一部の実施形態では、上部タブ308は、中央突起部の周りで直径方向に対向する2つの上部タブ308である。一部の実施形態では、上部タブ308は、締め具302を収容するための開口部304を含む。一部の実施形態では、中央突起部216の上面310は、中央開口部242の周りに隆起したリップ312を含む。一部の実施形態では、隆起したリップ312は、ベースプレートアセンブリ204とセラミックパック152との間の接触面を画定する。一部の実施形態では、図7に示すように、中央突起部216の上面310は、平坦であり、有利にはベースプレートアセンブリ204とセラミックパック152との間により良いシールを提供する。
【0032】
図4は、本開示の少なくとも一部の実施形態による、セラミックパックとベースプレートアセンブリとの間の接続インターフェースの断面図を示す。一部の実施形態では、セラミックパック152は、セラミックパック152の第2の側面238から延在するインターフェースリング404を含む。一部の実施形態では、インターフェースリングは、約1.0インチ~約1.7インチの外径を有する。一部の実施形態では、インターフェースリング404の底面および隆起したリップ312の頂面は、ベースプレートアセンブリ204とセラミックパック152との間の接触領域を画定する。
【0033】
一部の実施形態では、セラミックパック152とベースプレートアセンブリ204との間の接触領域426は、有利には最小化され、セラミックパック152の温度均一性を促進する。セラミックパック152とベースプレートアセンブリ204との間の接触領域が大きくなると、ベースプレートアセンブリ204がヒートシンクとして作用することにつながり得る。一部の実施形態では、インターフェースリング404と中央突起部216との間の接触領域426の外側で、セラミックパック152とベースプレートアセンブリ204との間に間隙412が配置されている。
【0034】
一部の実施形態では、第1の管418が、接触領域426から半径方向内向きにインターフェースリング404に結合されている。一部の実施形態では、第1の管418は、インターフェースリング404に蝋付けまたは溶接されている。一部の実施形態では、第2の管420が第1の管418に結合されている。一部の実施形態では、第2の管420は、第1の管418に蝋付けまたは溶接されている。中央貫通孔422は、セラミックパック152を貫通して(例えば、インターフェースリング404、第1の管418、および第2の管420を貫通して)延在し、ベースプレートアセンブリ204の中央開口部242を介した裏側ガス供給部141からセラミックパック152の第1の側面236へのガス通路を提供する。
【0035】
一部の実施形態では、ガス漏れを低減または防止するために、第2の管420とベースプレートアセンブリ204の中央開口部242の側壁との間にシール430が配置されている。一部の実施形態では、シール430は、傾斜ばねである。一部の実施形態では、シール430は、電気的接触ならびにガスシールを提供するために、ニッケル-クロムを含む金属合金から作製されている。一部の実施形態では、第2の管420は、第2の管420の本体の周りに上部環状レッジ424および下部環状レッジ428を含み、それらの間にシール430が配置されている。一部の実施形態では、下部環状レッジ428は、中央開口部242の側壁の形状に対応して半径方向内向きおよび下向きにテーパ状になっており、その結果、シール430は、下部環状レッジ428が下向きに付勢されるにつれてさらに圧縮される。
【0036】
一部の実施形態では、ベースプレートアセンブリ204は、中央突起部216から半径方向外向きに延在する下部タブ406を含む。下部タブ406のそれぞれは、締め具302を収容するための開口部432を含む。下部タブ406の各開口部432は、上部タブ308の対応する開口部304と位置合わせされている。上部タブ308は、下部タブ406から離間している。一部の実施形態では、フローティングナット408が下部タブ406のそれぞれに部分的に配置されている。
【0037】
一部の実施形態では、図4に示すように、セラミックパック152をベースプレートアセンブリに結合するために、2つの締め具302が、セラミックパック152の締め具開口部416内に配置されている。一部の実施形態では、2つの締め具302は、セラミックパック152の中心軸410から約0.8インチ~約1.1インチに配置されている。締め具302のそれぞれは、上部タブ308の開口部304を貫いて、下部タブ406に配置されたフローティングナット408内へと配置されている。締め具302の直径は、開口部304および開口部432の直径よりも小さい。フローティングナット408は、有利には、高温に加熱されたときのセラミックパック152の熱膨張に応じて、締め具302が開口部304および開口部432内で移動することを可能にする。
【0038】
図5は、本開示の少なくとも一部の実施形態によるフローティングナット408の等角図を示す。一部の実施形態では、フローティングナット408は、開口部504を有する本体508を含む。一部の実施形態では、開口部504は、(例えば、ブラインド設置中に)頂部から挿入されたときに締め具302を自己センタリングするのを助けるための皿穴を含む。本体508は、上面514および下面516を有する。中央突起部510は、開口部504の周りで下面516から延在している。中央突起部510の外側の側壁は、中央突起部510が本体508から離れるように延在するにつれて半径方向内向きにテーパ状になっている。中央突起部510は、下部タブ406の開口部432内に嵌合するようにサイズ調整されている。
【0039】
一対の第1の脚部502が、開口部504の両側で下面516から延在している。一対の第1の脚部502は、下部タブ406をまたぐように離間している。一対の第2の脚部506が、開口部504の両側で上面514から延在している。一部の実施形態では、一対の第2の脚部506は、一対の第1の脚部502よりも開口部504の近くに配置されている。一対の第2の脚部506は、上部タブ308よりも幅が広くなるように離間している。使用時に、フローティングナット408は、締め具302に結合されると、上部タブ308と下部タブ406との間に保持されながら、半径方向および軸方向に移動することができる。
【0040】
図6は、本開示の少なくとも一部の実施形態による、セラミックパックとベースプレートアセンブリとの間の接続インターフェースの断面図を示す。一部の実施形態では、熱電対240は、ベースプレートアセンブリ204の中央突起部216を貫いて、部分的にセラミックパック152を貫いて配置されている。一部の実施形態では、熱電対240は、放射による熱を捕捉する非接触先端を有する。一部の実施形態では、熱電対240は、金属スリーブ614によって取り囲まれている。一部の実施形態では、ばねなどの付勢要素616が熱電対240の周囲に配置されて、熱電対240の頂面618を金属スリーブ614に向かって付勢する。一部の実施形態では、セラミックパック152は、熱電対240の外径よりも直径が大きい熱電対240用の開口部608を有し、セラミックパック152が熱膨張および収縮を受けたときに有利には熱電対240が開口部608の側壁に接触することを防止する。
【0041】
一部の実施形態では、図7に示すように、熱電対240は、接触型熱電対である。例えば、接触型熱電対は、ばね、ベローズなどの付勢要素を含み、熱電対の頂面618をセラミックパック152に押し付けて温度読み取り値を生成することができる。一部の実施形態では、付勢要素616は、ばね部材を含む。一部の実施形態では、付勢要素は、ベローズ704を含む。例えば、ベローズ704は、金属スリーブ614の第1の部分710と金属スリーブ614の第2の部分720との間に配置されていてもよい。一部の実施形態では、ベースプレートアセンブリ204は、熱電対240を収容するための孔を含むことができる。一部の実施形態では、この孔は、上面310から中央突起部216を通って延在する。
【0042】
図6に戻って参照すると、一部の実施形態では、熱電対240は、中央プレート202の下面612に結合されている。一部の実施形態では、ベースプレートアセンブリの中央開口部242は、第1の部分604および第2の部分606を有する。一部の実施形態では、第2の部分606は、第1の部分604に対してある角度で熱電対240から離れるように延在し、熱電対240を中央プレート202の下面612に溶接するためのスペースを可能にする。
【0043】
一部の実施形態では、複数の電気フィードスルー228のそれぞれは、セラミックスリーブ622によって取り囲まれた導電性コア624を含む。一部の実施形態では、導電性コア624は、一端にねじ付きシャフト626を含む。一部の実施形態では、導電性コア624は、ねじ付きシャフト626の反対側の端部にねじ付き開口部638を含む。一部の実施形態では、電源(例えば、チャッキング電源140、ヒータ電源180)からのリード線は、ねじ付き開口部638を貫いて配置された締め具636を介して導電性コア624に結合されている。
【0044】
一部の実施形態では、金属スリーブ620が、ねじ付きシャフト626に近接する一端の近くでセラミックスリーブ622に結合され、その周りに配置されている。金属スリーブ620は、ベースプレートアセンブリ204に結合されている。一部の実施形態では、金属スリーブ620は、電気フィードスルー228の任意の熱膨張に対応するためにU字形である。一部の実施形態では、ワッシャ634が締め具636とセラミックスリーブ622との間に配置されている。
【0045】
一部の実施形態では、可撓性コネクタ630が、セラミックパック152の各端子232と複数の電気フィードスルー228のそれぞれとの間に配置されて、有利にはセラミックパック152の熱膨張による電気フィードスルー228に対する端子232の半径方向の移動を可能にし、セラミックパック端子軸とベースプレートアセンブリ上の電気フィードスルー軸との間の任意の位置的不正確さに対処する。
【0046】
一部の実施形態では、可撓性コネクタ630は、セラミックパック152から延在する端子232を受け入れるための開口部を第1の端部652に含む。一部の実施形態では、可撓性コネクタ630は、複数の電気フィードスルー228のうちの1つの導電性コア624を受け入れるための開口部を第2の端部632に含む。一部の実施形態では、セラミックワッシャ648が、可撓性コネクタ630と電気フィードスルー228との間に配置されて、接地に対する電気的絶縁を提供する。一部の実施形態では、可撓性コネクタ630は、第1の端部652と第2の端部632との間に螺旋部分640を有する。螺旋部分640は、端子232と電気フィードスルー228との間の電気的接触を維持しながら、有利には(例えば、熱膨張による)半径方向負荷を受けたときに可撓性コネクタ630が屈曲することを可能にするように構成されている。一部の実施形態では、可撓性コネクタ630は、ニッケル-クロムを含む金属合金から作製されている。
【0047】
一部の実施形態では、可撓性コネクタ630は、端子232の周りに環状溝644を有する。一部の実施形態では、端子232と可撓性コネクタ630との間の電気的接触を強化するために、付勢要素642が環状溝644内に配置されている。一部の実施形態では、付勢要素442は、傾斜ばねである。一部の実施形態では、付勢要素442は、ニッケル-クロムを含む金属合金から作製されている。
【0048】
上記は、本開示の実施形態を対象としているが、本開示の他のおよびさらなる実施形態が本開示の基本的な範囲から逸脱することなく考案され得る。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
【国際調査報告】