特表 2024-541352 ＰＶＤチャンバ用高温着脱式超高周波（ＶＨＦ）静電チャック（ＥＳＣ）

(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】2024-11-08

(54)【発明の名称】ＰＶＤチャンバ用高温着脱式超高周波（ＶＨＦ）静電チャック（ＥＳＣ）

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20241031BHJP

   C23C 14/50 20060101ALI20241031BHJP

   H02N 13/00 20060101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

C23C14/50 A

C23C14/50 E

H02N13/00 D

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024527756

(86)(22)【出願日】2022-07-07

(85)【翻訳文提出日】2024-07-09

(86)【国際出願番号】 US2022036414

(87)【国際公開番号】W WO2023091196

(87)【国際公開日】2023-05-25

(31)【優先権主張番号】17/530,809

(32)【優先日】2021-11-19

(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

【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】ヨハンソン， ウィリアム アール．

(72)【発明者】

【氏名】ミラー， キース エー．

(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】フォスター， ジョン シー．

(72)【発明者】

【氏名】スンドララジャン， ムクンド

【テーマコード（参考）】

4K029

5F131

【Ｆターム（参考）】

4K029CA05

4K029DA03

4K029DA08

4K029DA10

4K029DC34

4K029DC35

4K029DC45

4K029JA01

4K029JA05

5F131AA02

5F131AA03

5F131BA03

5F131BA04

5F131BA19

5F131BA23

5F131CA32

5F131EA03

5F131EB11

5F131EB16

5F131EB72

5F131EB81

5F131EB82

5F131EB84

(57)【要約】

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、本明細書において提供される。幾つかの実施形態では、基板支持体は、冷却プレートの下面に連結されたベースプレートアセンブリを有する上部アセンブリであって、ベースプレートアセンブリは複数の電気フィードスルーを含み、冷却プレートは複数の電気フィードスルーに位置合わせされた複数の開口部を含む、上部アセンブリと、上部アセンブリ上に配置され、冷却プレートに取り外し可能に連結された静電チャックであって、静電チャックの中に配置され、複数の電気フィードスルーの第１の対の電気フィードスルーに電気的に結合されたチャッキング電極を有する、静電チャックと、冷却プレートに連結され、静電チャックへのＲＦ供給経路を提供するように構成された内側チューブとを含む。
【選択図】図２

【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、
冷却プレートの下面に連結されたベースプレートアセンブリを有する上部アセンブリであって、前記ベースプレートアセンブリは複数の電気フィードスルーを含み、前記冷却プレートは前記複数の電気フィードスルーに位置合わせされた複数の開口部を含む、上部アセンブリと、
前記上部アセンブリ上に配置され、前記冷却プレートに取り外し可能に連結された静電チャックであって、前記静電チャックの中に配置され、前記複数の電気フィードスルーの第１の対の電気フィードスルーに電気的に結合されたチャッキング電極を有する、静電チャックと、
前記冷却プレートに連結され、
前記静電チャックと前記冷却プレートとの間の間隙、又は
前記静電チャックの裏側メタライゼーション
のうちの少なくとも１つを介して、前記静電チャックへのＲＦ供給経路を提供するように構成された内側チューブと
を備える、基板支持体。

【請求項2】

前記静電チャックは、前記静電チャックの中央領域において、前記静電チャックの下面が前記冷却プレートの上面から離間するように前記冷却プレートに連結される、請求項１に記載の基板支持体。

【請求項3】

前記内側チューブの周囲に配置された外側チューブと、
ハウジング上に配置されたセラミックブロックを有する下部アセンブリであって、前記外側チューブは、ＲＦ戻り経路を提供するために前記ハウジングに連結され、前記セラミックブロックは、前記ＲＦ戻り経路から前記ＲＦ供給経路を分離するために前記ハウジングと前記冷却プレートとの間に配置される、下部アセンブリと
を更に備える、請求項１に記載の基板支持体。

【請求項4】

前記静電チャックは、前記静電チャックの下面から延び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は、前記冷却プレートの開口部に流体的に結合され、それを通って裏側ガスが流れるように構成された中央貫通孔を含む、請求項１に記載の基板支持体。

【請求項5】

前記冷却プレートは、ステンレス鋼又はアルミニウム製である、請求項１に記載の基板支持体。

【請求項6】

熱電対が、前記冷却プレートの中央突出部を貫通して配置され、前記静電チャック内に延びている、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7】

前記静電チャックの下面から延びる端子を受ける第１の端部の開口部と、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る第２の端部の開口部とを含む可撓性コネクタを更に備える、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】

前記冷却プレートの下面は、中央突出部と、前記中央突出部の周囲に配置された冷却チャネルとを含む、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9】

前記中央突出部の外径は、ベースプレートアセンブリの外径と実質的に同様である、請求項８に記載の基板支持体。

【請求項10】

第１の抵抗ヒータが前記静電チャックに埋め込まれ、第２の対の電気フィードスルーに電気的に結合されている、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】

前記冷却プレートの上面は、周辺部よりも中央部において高い放射率を有する、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12】

前記静電チャックの下面は、前記冷却プレートとのＲＦ接点を提供するためのメタライゼーションパターンを含む、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13】

前記静電チャックの下面は、インターフェースリングの周囲に配置され、前記複数の電気フィードスルーに位置合わせされた５つの端子を含む、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14】

前記静電チャックは、前記静電チャックの中央領域を貫通して延びる締結具を介して前記冷却プレートに連結され、前記締結具はナットプレートを貫通して延び、前記締結具の外ねじは前記冷却プレートのねじ開口部と係合して前記静電チャックを前記冷却プレートに連結させる、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15】

プロセスチャンバであって、
チャンバ本体の内部領域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基板支持体を有するチャンバ本体であって、複数の電気フィードスルーが裏側ガス開口部の周囲に配置されている、チャンバ本体
を備える、プロセスチャンバ。

【請求項16】

ハウジング上に配置されたセラミックブロックを含む下部アセンブリを更に備え、前記ハウジングは、前記セラミックブロックを囲む外側リップを含む、請求項１５に記載のプロセスチャンバ。

【請求項17】

基板支持体の周囲に配置されたプロセスシールドを更に備え、複数のグラウンドループが前記ハウジングに連結され、前記基板支持体が上部の処理位置にあるときに前記プロセスシールドに接触するように構成されている、請求項１６に記載のプロセスチャンバ。

【請求項18】

前記複数の電気フィードスルーは、冷却プレートの中央突出部に配置されている、請求項１５に記載のプロセスチャンバ。

【請求項19】

静電チャックの中央貫通孔及びベースプレートアセンブリのガス導管を介して静電チャックの下面に流体的に結合された裏側ガス供給部を更に備える、請求項１５に記載のプロセスチャンバ。

【請求項20】

電気的結合を維持しながら静電チャックの熱膨張を可能にするために、可撓性コネクタが前記静電チャックと各電気フィードスルー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】

［０００１］本開示の実施形態は、概して、基板処理機器に関する。

【背景技術】

【0002】

［０００２］基板支持体は、プラズマ処理チャンバ等の基板処理システム内で基板を支持するために使用される。基板支持体の種類には、下部アセンブリに連結された静電チャック（ＥＳＣ）が含まれる。ＥＳＣは概して、基板を保持するためにセラミック製のチャック本体内に埋め込まれた１又は複数の電極を含む。ＥＳＣは、予防保守の時間を短縮し、交換コストを削減するために、下部アセンブリから取り外し可能であってよい。しかし、従来のＥＳＣは、６０ＭＨｚ前後のＲＦ周波数と高温（摂氏４００度以上）の組み合わせでは効率的ではない。上記周波数と温度では、ＥＳＣは高いインピーダンスを有し、ＥＳＣを通る効率的なＲＦ供給が妨げられ、スループットの低下につながる。

【0003】

［０００３］従って、本発明者らは、高ＲＦ周波数で使用するための改良された基板支持体を提供する。

【発明の概要】

【0004】

［０００４］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、本明細書において提供される。幾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、冷却プレートの下面に連結されたベースプレートアセンブリを有する上部アセンブリであって、ベースプレートアセンブリは複数の電気フィードスルーを含み、冷却プレートは複数の電気フィードスルーに位置合わせされた複数の開口部を含む、上部アセンブリと、上部アセンブリ上に配置され、冷却プレートに取り外し可能に連結された静電チャックであって、静電チャックの中に配置され、複数の電気フィードスルーの第１の対の電気フィードスルーに電気的に結合されたチャッキング電極を有する、静電チャックと、冷却プレートに連結され、静電チャックと冷却プレートとの間の間隙、又は静電チャックの裏側メタライゼーションのうちの少なくとも１つを介して、静電チャックへのＲＦ供給経路を提供するように構成された内側チューブとを含む。

【0005】

［０００５］幾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、冷却プレートに連結されたベースプレートアセンブリを有する上部アセンブリであって、ベースプレートアセンブリは裏側ガス開口部の周囲に配置された複数の電気フィードスルーを含み、冷却プレートは複数の電気フィードスルーに位置合わせされた複数の開口部を含む、上部アセンブリと、上部アセンブリ上に配置され、冷却プレートに取り外し可能に連結された静電チャックであって、静電チャックの中に配置され、複数の電気フィードスルーの第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を有する、静電チャックと、冷却プレートに連結され、静電チャックと冷却プレートとの間の間隙、又は静電チャックの裏側メタライゼーションのうちの少なくとも１つを介して、静電チャックへのＲＦ供給経路を提供するように構成された内側チューブと、静電チャックに埋め込まれ、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の抵抗ヒータとを含む。

【0006】

［０００６］幾つかの実施形態では、プロセスチャンバは、チャンバ本体の内部領域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、基板支持体は、冷却プレートに連結されたベースプレートアセンブリを有する上部アセンブリであって、ベースプレートアセンブリは裏側ガス開口部の周囲に配置された複数の電気フィードスルーを含み、冷却プレートは複数の電気フィードスルーに位置合わせされた複数の開口部を含む、上部アセンブリと、上部アセンブリ上に配置され、冷却プレートに取り外し可能に連結された静電チャックであって、静電チャックの中に配置され、複数の電気フィードスルーの第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を有する、静電チャックと、冷却プレートに連結され、静電チャックと冷却プレートとの間の間隙、又は静電チャックの裏側メタライゼーションのうちの少なくとも１つを介して、静電チャックへのＲＦ供給経路を提供するように構成された内側チューブを有する支持体アセンブリとを備える、チャンバ本体を含む。

【0007】

［０００７］本開示の他の更なる実施形態を以下に説明する。

【0008】

［０００８］添付の図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って、上記に要約し、以下により詳細に説明する本開示の実施形態を理解することができる。しかし、添付の図面は本開示の典型的な実施形態を単に示すものであり、したがって、範囲を限定するものと見なすべきではなく、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうるものである。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る、基板支持体を有するプロセスチャンバを示す概略側面図である。

【図2】本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る、基板支持体を示す概略側面図である。

【図3】本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る、冷却プレートを示す等角上面図である。

【図4】本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る、冷却プレートを示す等角底面図である。

【図5】本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る、基板支持体の上部を拡大して示す断面側面図である。

【図6】本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る、静電チャックと冷却プレートとの間のインターフェースを示す図である。

【図7】Ａは、本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る、静電チャックの裏側上の裏側メタライゼーションパターンを示す図であり、Ｂは、本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る、裏側メタライゼーションパターンを有する静電チャックを示す概略側面図である。

【図8】本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る、ベースプレートを示す等角上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［００１８］理解を容易にするために、可能な限り、図面共通の同一要素を示すのに同一の参照番号を使用している。図面は縮尺どおりには描かれておらず、わかりやすくするために簡略化されている場合がある。一実施形態の要素及び特徴は、更に詳述することなく、他の実施形態に有益に組み込まれ得る。

【0011】

［００１９］非常に高いＲＦ周波数で動作する物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバ用の着脱式静電チャック（ＥＳＣ）の実施形態が、本明細書において提供される。非常に高いＲＦ周波数は、例えば、約４０ＭＨｚ以上、又は約６０ＭＨｚ以上であってよい。本発明者らは、非常に高い周波数で動作するＰＶＤチャンバが、その中で堆積される膜の抵抗率を有利に低下させる可能性があることを見出した。また、ＥＳＣは高温（約４００℃以上）で動作することも可能である。

【0012】

［００２０］図１は、本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る、基板支持体を有するプロセスチャンバ１００を示す概略側面図である。幾つかの実施形態では、プロセスチャンバ１００はＰＶＤチャンバである。しかしながら、異なるプロセス用に構成された他の種類のプロセスチャンバも、本明細書に記載の静電チャックの実施形態と共に使用することができる、又は本明細書に記載の静電チャックの実施形態と共に使用するために変更することができる。

【0013】

［００２１］プロセスチャンバ１００は、基板処理中にプロセスチャンバ１００の内部領域１２０内に大気圧以下の圧力を維持するように好適に適合された真空チャンバである。プロセスチャンバ１００は、内部領域１２０の上半分に位置する処理領域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。プロセスチャンバ１００はまた、様々なチャンバ構成要素を取り囲むプロセスシールド１０５を含み、上記構成要素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ことができる。チャンバ本体１０６とリッド１０４は、アルミニウム等の金属製であってよい。チャンバ本体１０６は、グラウンド１１５への結合を介して接地されていてよい。

【0014】

［００２２］基板支持体１２４は、例えば半導体ウエハ等の基板１２２、又は静電的に保持され得る他のそのような基板を支持して保持するために、内部領域１２０内に配置される。基板支持体１２４は、概して、ペデスタル１３６上に配置された静電チャック１５０を含み得る。静電チャック１５０はセラミック材料でできていてよい。ペデスタル１３６は、ペデスタル１３６及び静電チャック１５０を支持するための支持体アセンブリ１０３に連結されている。

【0015】

［００２３］支持体アセンブリ１０３は、概して、中空である内側チューブ１１２と、内側チューブ１１２の周囲に配置されたベローズアセンブリ１１０とを含む。内側チューブ１１２は、ＲＦバイアス電源１１７から静電チャック１５０へのＲＦ供給経路を提供するように構成されている。内側チューブ１１２はまた、例えば、裏側ガス、プロセスガス、流体、冷却剤、電力、自動容量チューナ（ＡＣＴ）等を静電チャック１５０に供給するための導管を提供する。ベローズアセンブリ１１０は、内側チューブ１１２の周囲に配置された外側チューブ１１４を含み得る。幾つかの実施形態では、外側チューブ１１４は、ペデスタル１３６からのＲＦ戻り経路を提供するように構成される。幾つかの実施形態では、内側チューブ１１２の下端は、内側チューブ１１２と外側チューブ１１４との電気的接続を容易にするために、外側チューブ１１４の下端を越えて突出していてよい。

【0016】

［００２４］静電チャック１５０は、その中に配置された１又は複数のチャッキング電極１５４を含む。静電チャック１５０の温度を調整して、基板１２２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、抵抗ヒータ等の埋め込まれた１又は複数の加熱要素（例えば、図５参照）を用いて加熱することができる。幾つかの実施形態では、静電チャック１５０の厚さは約６．０ｍｍ以下であってよい。

【0017】

［００２５］幾つかの実施形態では、内側チューブ１１２は、アクチュエータ又はモータ等の、上方の処理位置（図１に示す）と下方の移送位置（図示せず）との間で静電チャック１５０の垂直移動を提供するリフト機構１１３に連結されている。

【0018】

［００２６］ベローズアセンブリ１１０は、静電チャック１５０とプロセスチャンバ１００の底面１２６との間に連結され、プロセスチャンバ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ぐのに役立つように、底面１２６に接触するＯリング１６５又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を含み得る。ベローズアセンブリ１１０は、下部アセンブリ２２０からのＲＦ戻り経路を容易にし得る、又は部分的に画定し得る。

【0019】

［００２７］内側チューブ１１２は、裏側ガス供給部１４１、チャッキング電源１４０、ヒータ電源１６０を静電チャック１５０に連結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、使用中に静電チャック１５０の支持面上の温度又は圧力、及び／又は温度プロファイル又は圧力プロファイルを制御するために、ガス導管１４６を介して静電チャック１５０にガスを供給する。幾つかの実施形態では、ＲＦ電源１７４及び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のみを示す）を介して静電チャック１５０に連結される。幾つかの実施形態では、基板支持体１２４は、ＡＣ、ＤＣ、又はＲＦバイアス電源を代替的に含み得る。

【0020】

［００２８］ＲＦ供給経路及びＲＦ戻り経路は、支持体アセンブリ１０３に沿って同軸になるように配置される。例えば、ＲＦ供給経路は、ＲＦ電極として機能する内側チューブ１１２に沿って延びている。内側チューブ１１２は一定の温度に維持され得る。ＲＦ戻り経路は、内側チューブ１１２の周囲に配置された外側チューブ１１４に沿って延びている。内側チューブ１１２と外側チューブ１１４の配置により、内側チューブ１１２内に中性領域又は無電界領域が形成され、静電チャックワイヤ、ヒータワイヤ、熱電対ワイヤ等のＲＦ結合に起因するＲＦ損失が低減する。

【0021】

［００２９］基板リフト１３０は、基板１２２が静電チャック１５０に配置され又は静電チャック１５０から取り外され得るように、基板リフト１３０を昇降させるための第２のリフト機構１３２に連結されたシャフト１１１に接続されたプラットフォーム１０８に取り付けられたリフトピン１０９を含み得る。静電チャック１５０は、リフトピン１０９を受けるための貫通孔を含み得る。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の垂直運動中にプロセスチャンバの真空を維持する可撓性シールを提供する。

【0022】

［００３０］プロセスチャンバ１００は、プロセスチャンバ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）及び真空ポンプ（図示せず）を含む真空システム１８４に連結され、真空システム１８４と流体連結している。プロセスチャンバ１００内の圧力は、スロットルバルブ及び／又は真空ポンプを調整することによって調節することができる。プロセスチャンバ１００はまた、その中に配置された基板１２２を処理するために１又は複数のプロセスガスをプロセスチャンバ１００に供給し得るプロセスガス供給部１１８に連結され、それと流体連結している。

【0023】

［００３１］ターゲット１３８が、基板支持体１２４の反対側の処理領域１１９内に配置され、少なくとも部分的にその間にプロセス領域を画定する。ターゲット１３８は、ターゲット１３８の処理領域の方を向いた面によって画定されるカソード面を含む。基板支持体１２４は、ターゲット１３８のスパッタリング面に実質的に平行な面を有する支持面を有する。ターゲット１３８は、ＤＣ電源１９０及び／又はＲＦ電源１７４の一方又は両方に接続されている。ＤＣ電源１９０は、プロセスシールド１０５に対してターゲット１３８にバイアス電圧を印加することができる。

【0024】

［００３２］ターゲット１３８は、バッキングプレート１４４に取り付けられたスパッタリングプレート１４２を含む。スパッタリングプレート１４２は、基板１２２上にスパッタリングされる材料を含む。バッキングプレート１４４は、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、銅－クロム又は銅－亜鉛等の金属でできている。バッキングプレート１４４は、スパッタリングプレート１４２及びバッキングプレート１４４に生じる渦電流から形成され、また生成されたプラズマからの高エネルギーイオンのスパッタリングプレート１４２上への衝突から形成されるターゲット１３８に発生する熱を放散するのに十分高い熱伝導率を有する材料からできていてよい。

【0025】

［００３３］幾つかの実施形態では、プロセスチャンバ１００は、ターゲット１３８のスパッタリングを改善するために、ターゲット１３８の周囲に磁場を形成する磁場発生装置１５６を含む。容量生成プラズマは、例えば、複数の磁石１５１（例えば、永久磁石又は電磁コイル）が、基板１２２の平面に対して垂直である回転軸を有する回転磁場をプロセスチャンバ１００に提供し得る磁場発生装置１５６によって強化され得る。磁場発生装置１５６は、複数の磁石１５１を回転させるモータアセンブリを含み得る。磁場発生装置１５６は、ターゲット１３８の近くに磁場を発生させて、処理領域１１９のイオン密度を増加させ、ターゲット材料のスパッタリングを改善することができる。複数の磁石１５１が、リッド１０４のキャビティ１５３に配置され得る。ターゲット１３８を冷却するために、水等の冷却剤がキャビティ１５３に配置され得る、又はキャビティ１５３内を循環し得る。

【0026】

［００３４］プロセスチャンバ１００は、様々なチャンバ構成要素を取り囲んで上記構成要素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、プロセスキット１０２を含む。プロセスキット１０２は、基板支持体１２４及びターゲット１３８を囲んで処理領域１１９を少なくとも部分的に画定する、プロセスシールド１０５を含む。例えば、プロセスシールド１０５は、処理領域１１９の外側の境界を画定し得る。幾つかの実施形態では、プロセスシールド１０５はアルミニウム等の金属製である。

【0027】

［００３５］幾つかの実施形態では、プロセスキット１０２は、静電チャック１５０の外側エッジに静置された堆積リング１７０を含む。幾つかの実施形態では、プロセスキット１０２は、プロセスシールド１０５上に配置され、その間に曲がりくねったガス流路を形成するカバーリング１８０を含む。幾つかの実施形態では、処理位置において、カバーリング１８０の半径方向内側部分が堆積リング１７０上に静置され、その間のプラズマリークを低減又は防止する。

【0028】

［００３６］幾つかの実施形態では、複数のグラウンドループ１７２が、プロセスシールド１０５とペデスタル１３６との間に配置される。グラウンドループ１７２は、概して、基板支持体１２４が処理位置にあるときにプロセスシールド１０５をペデスタル１３６に接地するように構成された導電性材料のループ、又は代替的に、導電性ストラップ、バネ部材等を含み得る。幾つかの実施形態では、複数のグラウンドループ１７２は、処理位置において、グラウンドループ１７２がプロセスシールド１０５に接触してプロセスシールド１０５を接地するように、ペデスタル１３６の外側リップに連結される。幾つかの実施形態では、移送位置において、グラウンドループ１７２はプロセスシールド１０５から間隔を空けて配置される。

【0029】

［００３７］プロセスチャンバ１００は、プロセスチャンバ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）及び真空ポンプ（図示せず）を含む真空システム１９に連結され、真空システム１９と流体連結している。プロセスチャンバ１００内の圧力は、スロットルバルブ及び／又は真空ポンプを調整することによって調節することができる。プロセスチャンバ１００はまた、その中に配置された基板１２２を処理するために１又は複数のプロセスガスをプロセスチャンバ１００に供給し得るプロセスガス供給部１１８に連結され、それと流体連結している。スリットバルブ１４８をチャンバ本体１０６に連結し、チャンバ本体１０６の側壁の開口部に位置合わせして、チャンバ本体１０６内外への基板１２２の移送を容易にすることができる。

【0030】

［００３８］使用中、ＤＣ電源１９０がターゲット１３８及びＤＣ電源１９０に接続された他のチャンバ構成要素に電力を供給する間、ＲＦ電源１７４が（例えば、プロセスガス供給部１１８からの）スパッタリングガスに電圧を印加して、スパッタリングガスのプラズマを形成する。形成されたプラズマは、ターゲット１３８のスパッタリング面に衝突して衝撃を与え、ターゲット１３８から基板１２２上に材料をスパッタリングする。幾つかの実施形態では、ＲＦ電源１７４によって供給されるＲＦエネルギーの周波数は、約２ＭＨｚから約６０ＭＨｚ以上の範囲であってよい。幾つかの実施形態では、複数の上記周波数でＲＦエネルギーを供給するために、複数（すなわち、２つ以上）のＲＦ電源を設けることができる。追加のＲＦ電源（例えば、ＲＦバイアス電源１１７）を使用して、基板支持体１２４にバイアス電圧を供給し、プラズマから基板１２２に向かってイオンを引き付けることもできる。ＲＦバイアス電源１１７は、例えば、約１３ＭＨｚ以上、もしくは約４０ＭＨｚ又は約６０ＭＨｚ以上の非常に高い周波数範囲のＲＦ電力を供給することができる。

【0031】

［００３９］図２は、本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る基板支持体１２４を示す概略側面図である。ペデスタル１３６は、上部アセンブリ２１０及び下部アセンブリ２２０を含み得る。上部アセンブリ２１０は、概して、冷却プレート２１２に連結されたベースプレートアセンブリ２０８を含む。幾つかの実施形態では、ベースプレートアセンブリ２０８は、ベースプレート２１６に連結され、ベースプレート２１６の開口部を通って延びる複数の電気フィードスルー２１４を含む。

【0032】

［００４０］冷却プレート２１２は、複数の電気フィードスルー２１４に位置合わせされた複数の開口部２１８を含む。幾つかの実施形態では、複数の開口部２１８は、冷却プレート２１２の中央領域に配置される。幾つかの実施形態では、中央領域は、冷却プレート２１２の下面から延びる中央突出部２３０を含む。幾つかの実施形態では、複数の電気フィードスルー２１４は、冷却プレート２１２の中央突出部２３０に配置される。幾つかの実施形態では、中央突出部２３０はディスク形であり、中央突出部２３０の外径はベースプレート２１６の外径と実質的に同様である。

【0033】

［００４１］静電チャック１５０が上部アセンブリ２１０の上方に配置され、冷却プレート２１２に取り外し可能に連結される。幾つかの実施形態では、端子２２２が、静電チャック１５０の下面から、電気フィードスルー２１４の各々に対向して、電気フィードスルー２１４の各々に位置合わせされ、電気フィードスルー２１４の各々を静電チャック１５０に配置された電子構成要素（例えば、チャッキング電極１５４、ヒータ要素５０８等）に電気的に結合する。幾つかの実施形態では、可撓性コネクタ２２８が複数の開口部２１８のそれぞれに配置され、各端子２２２を複数の電気フィードスルー２１４の各々に連結するように構成される。可撓性コネクタ２２８は、上部アセンブリ２１０と静電チャック１５０との間の熱膨張及び／又は熱収縮の間、端子２２２と複数の電気フィードスルー２１４との間の電気接続を維持するように構成される。可撓性コネクタ２２８は、端子２２２のうちの１つを受けるために静電チャック１５０の方を向いた第１の開口部を有する第１の端部８３０（図８参照）と、複数の電気フィードスルー２１４のうちの１つの導電性コアを受けるためにベースプレート２１６の方を向いた第２の端部に第２の開口部を有する第２の端部８３２とを含み得る。

【0034】

［００４２］幾つかの実施形態では、静電チャック１５０は、５つの端子２２２を含み、ベースプレートアセンブリ２０８は、複数の電気フィードスルー２１４のうちの５つ、１又は複数のチャッキング電極１５４を電気的に結合するための２つ又は第１の対、１ゾーンヒータ用の２つ又は第２の対、及び電圧が印加されたとき、例えば、バイアス電圧又はＲＦ電源から及びＡＣＴへの電圧が印加されたときに、基板１２２の浮遊電圧を測定するように構成されたセンタータップ用の１つを含む。幾つかの実施形態では、静電チャック１５０は７つの端子２２２を含み、１又は複数のチャック電極１５４用に２つ、２ゾーンヒータ用に４つ、センタータップ用に１つである。静電チャック１５０及び上部アセンブリ２１０は、５～７個の端子２２２より多い又は少ない端子２２２を収容するように構成され得る。幾つかの実施形態では、静電チャック１５０の中央領域２３２は、その下面から延びるインターフェースリング２３６を含む。端子２２２は、インターフェースリング２３６の周囲で半径方向外側に配置され得る。幾つかの実施形態では、端子２２２は、冷却プレート２１２の複数の開口部２１８のそれぞれ１つの中に延びている。

【0035】

［００４３］図５は、本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る、基板支持体１２４の上部５００を拡大して示す断面側面図である。１又は複数の加熱ゾーンに沿って静電チャック１５０を加熱する１又は複数のヒータ要素５０８が、静電チャック１５０に配置され得る。１又は複数のヒータ要素５０８は、ヒータ電源１６０に連結される。幾つかの実施形態では、静電チャック１５０と冷却プレート２１２との間に間隙５１０を配置して、静電チャック１５０と冷却プレート２１２との間の熱伝達を有利に最小限に抑える。

【0036】

［００４４］使用時、間隙５１０は、例えば真空システム１８４を介してポンプダウンされ、真空間隙が形成される。間隙５１０の大きさは、接触熱伝達を最小限に抑えるのに十分大きく、間隙５１０を通した冷却プレート２１２から静電チャック１５０へのＲＦ結合が可能になるほど十分に小さい。幾つかの実施形態では、間隙５１０は約０．００２から約０．００６インチである。幾つかの実施形態では、冷却プレート２１２は、静電チャック１５０を支持するための複数の最小接触面積（ＭＣＡ）パッド５０６を含む。幾つかの実施形態では、複数のＭＣＡパッド５０６は、約５から約１５個のＭＣＡパッドを含む。幾つかの実施形態では、ＭＣＡパッド５０６は、２つ以上の同心円に沿って配置される。例えば、幾つかの実施形態では、ＭＣＡパッド５０６は、内側の同心円に沿って３個のパッドを含み、外側の同心円に沿って６個のパッドを含む。幾つかの実施形態では、ＭＣＡパッド５０６は、一定の間隔に沿って配置される。幾つかの実施形態では、ＭＣＡパッド５０６の少なくとも幾つかは、冷却プレート２１２の共通の半径に沿って位置合わせされる。

【0037】

［００４５］図６は、本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る、静電チャック１５０と冷却プレート２１２との間のインターフェースを示す図である。静電チャック１５０は、交換性及び洗浄の容易性を高めるために、冷却プレート２１２から取り外し可能に連結される。幾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５１２が冷却プレート２１２の上面５１８から間隔を空けて配置されるように、静電チャック１５０の中央領域２３２において冷却プレート２１２に連結される。幾つかの実施形態では、静電チャック１５０は、静電チャック１５０の中央領域２３２の中央貫通孔６３２を通って冷却プレート２１２内に延びる締結具６０２を介して冷却プレート２１２に連結される。幾つかの実施形態では、中央貫通孔６３２は、締結具６０２の頭部を支持するためのレッジ６３４を含む。

【0038】

［００４６］幾つかの実施形態では、締結具６０２により、静電チャック１５０を冷却プレート２１２に固定する。幾つかの実施形態では、冷却プレート２１２は、中央凹部３１４の底面に形成されたキャビティ６０８を含む。幾つかの実施形態では、ナットプレート６０６がキャビティ６０８に配置される。幾つかの実施形態では、締結具６０２がナットプレート６０６を通って延び、締結具６０２の外ねじが冷却プレート２１２のねじ開口部６１０と係合して、静電チャック１５０を冷却プレート２１２に連結する。

【0039】

［００４７］締結具６０２を取り除いて、静電チャック１５０を冷却プレート２１２から取り外すことができる。静電チャック１５０とベースプレートアセンブリ２０８との間の電気接点を係合解除するために、幾つかの実施形態では、ナットプレート６０６は、ナットプレート６０６を持ち上げるためのツール（図示せず）の外ねじに係合する内ねじ６１２を含む。ナットプレート６０６が持ち上げられると、ナットプレート６０６は静電チャック１５０に押し付けられ、全ての電気接点が係合解除される。幾つかの実施形態では、冷却プレート２１２がＭＣＡパッド５０６を含む場合、静電チャック１５０のインターフェースリング２３６は、中央凹部３１４の壁及びナットプレート６０６から間隔を空けて配置され得る。幾つかの実施形態では、冷却プレート２１２がＭＣＡパッド５０６を含まない場合、ナットプレート６０６は、静電チャック１５０と冷却プレート２１２との間の唯一の接触領域を提供し、熱結合を有利に最小限に抑えることができる。幾つかの実施形態では、ナットプレート６０６がインターフェースリング２３６に接触して静電チャック１５０の中央領域２３２を支持していてよく、ＭＣＡパッド５０６が静電チャック１５０の周辺領域を支持していてよい。

【0040】

［００４８］幾つかの実施形態では、中央貫通孔６３２は、裏側ガス供給部１４１から静電チャック１５０の上面に裏側ガスを供給するためのガス導管１４６に連結されている。幾つかの実施形態では、締結具６０２は、静電チャック１５０の上面への裏側ガスの流路を提供するために、それを貫通して配置されたガス通路６３８を含む。締結具６０２の上方の中央貫通孔６３２にガスプラグ（図示せず）を配置することができる。

【0041】

［００４９］図７Ａは、本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る、静電チャック１５０の裏側上の裏側メタライゼーションパターンを示す図である。図７Ｂは、本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る、裏側メタライゼーションパターンを有する静電チャック１５０を示す概略側面図である。幾つかの実施形態では、ＲＦは、冷却プレート２１２から、冷却プレート２１２と物理的に接触してＲＦ結合を提供する静電チャック１５０の裏側メタライゼーション７０２を介して静電チャック１５０に結合される。裏側メタライゼーション７０２により、間隙５１０を排除することができ、ＲＦの供給を改善することができる。裏側メタライゼーション７０２は、ＲＦ結合に適したいずれかの金属を含み得る。

【0042】

［００５０］幾つかの実施形態では、１又は複数のＲＦ接点７２０を裏側メタライゼーション７０２と冷却プレート２１２との間に配置することで、ＲＦ供給経路が１又は複数のＲＦ接点７２０から裏側メタライゼーション７０２まで延び、裏側メタライゼーション７０２が冷却プレート２１２と完全に接触せず、熱結合が低減する。幾つかの実施形態では、１又は複数のＲＦ接点がリング７１０に沿って配置される。裏側メタライゼーション７０２は、静電チャック１５０の下面５１２に配置された任意の適切なパターンを含み得る。例えば、裏側メタライゼーション７０２は、中央領域２３２から静電チャック１５０の外側領域７３０又は外面７３２まで延びる複数の枝部７１８を含み得る。幾つかの実施形態では、複数の枝部７１８は、非直線状に延びている。幾つかの実施形態では、第２の複数の枝部７２８が、外側領域７３０において複数の枝部７１８の間に配置される。幾つかの実施形態では、複数の枝部７１８の各々及び第２の複数の枝部７２８の各々に対して、１又は複数のＲＦ接点７２０のうちの１つが存在する。

【0043】

［００５１］図２に戻ると、支持体アセンブリ１０３は、冷却プレート２１２に連結され、静電チャック１５０と冷却プレート２１２との間の間隙５１０又は静電チャック１５０の裏側メタライゼーション７０２のうちの少なくとも１つを介して静電チャック１５０へのＲＦ供給経路を提供するように構成された内側チューブ１１２を含む。ガス導管１４６は、内側チューブ１１２を通って延びている。幾つかの実施形態では、裏側ガス供給部１４１は、ベースプレートアセンブリ２０８のガス導管１４６、冷却プレート２１２を貫通するガス開口部２６８、及び静電チャック１５０の中央貫通孔６３２を介して、静電チャック１５０の下面５１２に流体結合される。幾つかの実施形態では、温度測定装置２６６が内側チューブ１１２を通って延びている。幾つかの実施形態では、温度測定装置２６６は、ベースプレート２１６を貫通し、冷却プレート２１２を貫通して静電チャック１５０内に延びている。幾つかの実施形態では、温度測定装置２６６は静電チャック１５０のインターフェースリング２３６内に延びている。幾つかの実施形態では、温度測定装置２６６は、冷却プレート２１２の中央突出部２３０を貫通して延びている。温度測定装置２６６は、熱電対、光学式温度測定装置等であってよい。

【0044】

［００５２］幾つかの実施形態では、ペデスタル１３６の下部アセンブリ２２０は、下部アセンブリ２２０のハウジング２２６上に配置されたセラミックブロック２２４を含む。幾つかの実施形態では、ハウジング２２６は、セラミックブロック２２４を囲む外側リップ２４６を含む。幾つかの実施形態では、ハウジング２２６は、外側リップ２４６から半径方向外側に延びる外側レッジ２４８を含む。外側レッジ２４８は、複数のグラウンドループ１７２のための結合面を提供し得る。ハウジング２２６は、外側チューブ１１４に連結される。幾つかの実施形態では、ハウジング２２６は、ベローズアセンブリ１１０に連結されたベローズ溶接部２５８上に配置される。

【0045】

［００５３］幾つかの実施形態では、冷却プレート２１２は、静電チャック１５０の温度を制御するためにその中で冷却剤を循環させるための冷却剤チャネル２４０を含む。冷却剤供給ライン２４２が、冷却剤供給部２８０から冷却剤チャネル２４０まで延びていてよい。幾つかの実施形態では、冷却剤供給ライン２４２は、内側チューブ１１２を通って延びている。冷却プレート２１２については、図３及び図４に関して以下に更に詳しく説明する。

【0046】

［００５４］幾つかの実施形態では、ペデスタル１３６の下部アセンブリ２２０は、下端において内側チューブ１１２に連結され、上端において冷却プレート２１２に連結されたＲＦ供給トレイ２５０を含む。幾つかの実施形態では、ＲＦ供給トレイ２５０は、ボウル状の形状を有し、内側チューブ１１２からセラミックブロック２２４の近くまで延びている。幾つかの実施形態では、ベースプレート２１６及び冷却プレート２１２の中央突出部２３０は、ＲＦ供給トレイ２５０内に配置され得る。幾つかの実施形態では、ＲＦ供給トレイ２５０は、ＲＦ供給トレイ２５０の上部から半径方向外側に延びる外側リップ２５２を含む。幾つかの実施形態では、外側リップ２５２は、冷却プレート２１２とセラミックブロック２２４との間に配置される。幾つかの実施形態では、下部アセンブリ２２０は、ＲＦ供給トレイ２５０内のベースプレート２１６に連結され、複数の電気フィードスルー２１４を覆うように構成されたカバープレート２５４を含む。幾つかの実施形態では、カバープレート２５４は、ポリマー材料でできている。

【0047】

［００５５］幾つかの実施形態では、ＲＦ供給経路は、内側チューブ１１２からＲＦ供給トレイ２５０、冷却プレート２１２の外面、冷却プレート２１２の上面５１８、及び静電チャック１５０へと延びている。幾つかの実施形態では、ＲＦ戻り経路は、処理領域１１９からハウジング２２６の上面、及び外側チューブ１１４へと延びている。セラミックブロック２２４は、ＲＦ供給経路とＲＦ戻り経路とを電気的に絶縁するように構成されている。幾つかの実施形態では、ハウジング２２６はアルミニウム等の金属製である。幾つかの実施形態では、内側チューブ１１２はアルミニウム等の金属製である。

【0048】

［００５６］図３は、本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る冷却プレート２１２を示す等角上面図である。幾つかの実施形態では、冷却プレート２１２は、ステンレス鋼又はアルミニウムでできている。幾つかの実施形態では、冷却プレート２１２の上面５１８は、熱損失を制御するために所望に応じて変更される放射率を有する。例えば、上面５１８は、周辺部３２０よりも中央部３１０の方が高い放射率を有し、静電チャック１５０全体にわたる温度均一性の制御の更なる助けとなる。より高い放射率は、例えば、機械加工、溶化、陽極酸化等の任意の適切なプロセスを介して達成することができる。

【0049】

［００５７］冷却プレート２１２は、その上面５１８上に、冷却プレート２１２と静電チャック１５０との間にある空気を排気してその間を真空にするのを助ける、複数の放射状チャネル３０４を含み得る。幾つかの実施形態では、上面５１８は、静電チャック１５０のインターフェースリング２３６を収容するための中央凹部３１４を含む。幾つかの実施形態では、複数の放射状チャネル３０４のうちの１つの放射状チャネル３０４Ａは、インターフェースリング２３６と冷却プレート２１２との間にある空気を排気するのを助けるために、中央凹部３１４内に延びていてよい。幾つかの実施形態では、複数の放射状チャネル３０４は、６つのチャネルを含む。幾つかの実施形態では、複数の放射状チャネル３０４は、複数の電気フィードスルー２１４用の開口部２１８を通って延びている。冷却プレート２１２は、リフトピン１０９を収容するための開口部３０６を含み得る。

【0050】

［００５８］図４は、本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る冷却プレート２１２を示す等角底面図である。幾つかの実施形態では、冷却プレート２１２の下面４０２は、中央突出部２３０と、中央突出部２３０の周囲に配置された冷却剤チャネル２４０とを含む。冷却剤チャネル２４０は、冷却プレート２１２を冷却するための任意の適切な経路に沿って延びていてよい。幾つかの実施形態では、冷却剤チャネル２４０は、波状又は非円形に延びている。幾つかの実施形態では、冷却剤チャネル２４０は、入口４２０及び出口４２２を含む。幾つかの実施形態では、冷却プレート２１２は、冷却プレート２１２をベースプレート２１６に位置合わせするための１又は複数の位置合わせ特徴４１２を含む。幾つかの実施形態では、中央突出部２３０は、温度測定装置２６６のための開口部４０６を含む。幾つかの実施形態では、冷却プレート２１２を貫通するガス開口部２６８は、ガス開口部２６８と温度測定装置２６６との間を適切に分離させる１又は複数の湾曲部を含み得る。ガス開口部２６８を密閉するために、ガス開口部２６８の周囲にＯリング溝４３０を配置することができる。

【0051】

［００５９］図８は、本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係るベースプレートアセンブリ２０８を示す等角上面図である。幾つかの実施形態では、ベースプレートアセンブリ２０８のベースプレート２１６は、ベースプレート２１６を冷却プレート２１２に連結するための複数の締結具開口部８１０を含む。ベースプレート２１６は、ガス導管１４６に連結されたガス開口部８１２を含む。ガス開口部８１２は、冷却プレート２１２のガス開口部２６８に位置合わせされている。幾つかの実施形態では、複数の電気フィードスルー２１４は、ベースプレート２１６の外面に近接して配置され得る。冷却プレート２１２の複数の開口部２１８を密閉するために、Ｏリング溝８１８が、複数の電気フィードスルー２１４の各々の周囲に配置され得る。Ｏリング溝８０６は、温度測定装置２６６の周囲に配置され得る。図８は、可撓性コネクタ２２８の１つを示している。幾つかの実施形態では、可撓性コネクタ２２８は、第１の端部８３０が第２の端部８３２に対して移動できるようにするための複数のスリット８３４を含む。

【0052】

［００６０］前述の内容は本開示の実施形態を対象としているが、その基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他のさらなる実施形態を考案することが可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【国際調査報告】