▶ アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドの特許一覧
(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】2024-11-19
(54)【発明の名称】取り外し可能なシャフトを備えた静電チャック
(51)【国際特許分類】
H01L 21/683 20060101AFI20241112BHJP
H01L 21/3065 20060101ALI20241112BHJP
H01L 21/31 20060101ALI20241112BHJP
C23C 16/458 20060101ALI20241112BHJP
【ＦＩ】
H01L21/68 R
H01L21/302 101G
H01L21/31 C
C23C16/458
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024529792
(86)(22)【出願日】2022-10-28
(85)【翻訳文提出日】2024-06-28
(86)【国際出願番号】 US2022048207
(87)【国際公開番号】W WO2023096719
(87)【国際公開日】2023-06-01
(31)【優先権主張番号】63/283,113
(32)【優先日】2021-11-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/964,684
(32)【優先日】2022-10-12
(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
【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】パーケ， ヴィジァイ ディー．
【テーマコード（参考）】
4K030
5F004
5F045
5F131
【Ｆターム（参考）】
4K030EA06
4K030FA03
4K030GA02
4K030KA23
4K030KA26
4K030KA30
4K030KA45
4K030KA46
5F004BA04
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5F004BB22
5F004BB23
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5F004BB26
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5F045EM09
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5F131EB11
5F131EB72
5F131EB79
5F131EB81
5F131EB82
5F131EB85
(57)【要約】
プラズマ処理チャンバ用の静電チャック（ＥＳＣ）、及びＥＳＣの製造方法について記載する。実施例では、基板支持アセンブリが、冷却下部プレートと、セラミック上部プレートと、セラミック上部プレートと冷却下部プレートとの間の結合層であって、セラミック上部プレートが結合層と直接接触し、結合層が冷却下部プレートと直接接触する、結合層とを含む。取り外し可能なシャフトが、冷却下部プレートの、結合層とは反対の側において、複数のボルトによって冷却下部プレートに連結されている。
【選択図】図１Ａ
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板支持アセンブリであって、冷却下部プレートと、
セラミック上部プレートと、
前記セラミック上部プレートと前記冷却下部プレートとの間の結合層であって、前記セラミック上部プレートが前記結合層と直接接触し、前記結合層が前記冷却下部プレートと直接接触する、結合層と、
前記冷却下部プレートの、前記結合層とは反対の側において、複数のボルトによって前記冷却下部プレートに連結された、取り外し可能なシャフトと
を備える、基板支持アセンブリ。
【請求項2】
前記取り外し可能なシャフトが、金属シャフトである、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項3】
前記セラミック上部プレートが、その中にヒータ要素及び電極を有する、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項4】
前記冷却下部プレートが、その中に冷却チャネルを含む、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項5】
前記セラミック上部プレートが、その下面にガス溝を含む、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項6】
金属シャフトと前記冷却下部プレートとの間にОリングを更に備える、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項7】
前記セラミック上部プレート上のカバーリングであって、金属又はセラミック材料を含むカバーリングを更に備える、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項8】
前記結合層が、シリコーン結合層、有機結合層、又はアルミニウム箔である、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項9】
前記アルミニウム箔が、５０から５００ミクロンの範囲内の厚さを有する、請求項８に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項10】
前記冷却下部プレートが、金属冷却下部プレートである、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項11】
システムであって、チャンバと、
前記チャンバ内の、又は前記チャンバに連結された、プラズマ源と、
前記チャンバ内の静電チャックであって、前記静電チャックが、
冷却下部プレート、
セラミック上部プレート、
前記セラミック上部プレートと前記冷却下部プレートとの間の結合層であって、前記セラミック上部プレートが前記結合層と直接接触し、前記結合層が前記冷却下部プレートと直接接触する、結合層、及び
前記冷却下部プレートの、前記結合層とは反対の側において、複数のボルトによって前記冷却下部プレートに連結された、取り外し可能なシャフト
を備える、静電チャックと
を備える、システム。
【請求項12】
前記取り外し可能なシャフトが、金属シャフトである、請求項１１に記載のシステム。
【請求項13】
前記静電チャックの前記セラミック上部プレートが、その中にヒータ要素及び電極を有する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項14】
前記静電チャックの前記冷却下部プレートが、その中に冷却チャネルを含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項15】
前記静電チャックの前記セラミック上部プレートが、その下面にガス溝を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項16】
前記静電チャックが、金属シャフトと前記冷却下部プレートとの間にОリングを更に備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項17】
前記静電チャックが、前記セラミック上部プレート上のカバーリングであって、金属又はセラミック材料を含むカバーリングを更に備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項18】
前記結合層が、シリコーン結合層、有機結合層、又はアルミニウム箔である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項19】
前記アルミニウム箔が、５０から５００ミクロンの範囲内の厚さを有する、請求項１８に記載のシステム。
【請求項20】
前記冷却下部プレートが、金属冷却下部プレートである、請求項１１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本願は、２０２１年１１月２４日出願の米国特許仮出願第６３／２８３，１１３号の利益を主張する、２０２２年１０月１２日出願の米国特許出願第１７／９６４，６８４号の優先権を主張し、その全内容は参照によって本明細書に援用される。
本願は、２０２１年１１月２４日出願の米国特許仮出願第６３／２８３，１１３号の利益を主張する、２０２２年１０月１２日出願の米国特許出願第１７／９６４，６８４号の優先権を主張し、その全内容は参照によって本明細書に援用される。
【0002】
本開示の実施形態は、リアクタ又はプラズマ処理チャンバの分野に関し、具体的には、取り外し可能なシャフトを備えた静電チャックに関する。
【背景技術】
【0003】
リアクタ又はプラズマリアクタなどの処理システムは、基板（半導体ウエハ又は透明基板など）の上にデバイスを形成するために使用される。基板は処理のために支持体に保持されることが多い。基板は、真空、重力、静電力、又はその他の適切な技法によって、支持体に保持され得る。処理中、チャンバ内の前駆体ガス又は混合ガスは、チャンバ内の電極に、この電極に連結された一又は複数の電源から電力（例えば無線周波数（ＲＦ）電力）を印加することによって、活性化されて（例えば励起されて）プラズマとなる。励起されたガス又は混合ガスは、反応して、基板の表面上に材料の層を形成する。この層は、例えば、パッシべーション層、ゲート絶縁体、緩衝層、及び／又はエッチング停止層であり得る。
【0004】
半導体産業などでは、基板の処理中、基板などのワークピースを支持体に保持するために、静電チャック（ＥＳＣ）が使用される。典型的なＥＳＣは、基部と、基部上に配置された電気絶縁層と、電気絶縁層に埋め込まれた一又は複数の電極とを含み得る。ＥＳＣは、埋め込み式電気ヒータを備えるだけでなく、処理中の基板温度を制御するための熱伝導ガス源に流体連結されることもある。使用中、ＥＳＣはプロセスチャンバ内で支持体に固定される。ＥＳＣ内の電極は、電圧源によってＥＳＣ上に配置された基板に対して電気的にバイアスをかけられる。ＥＳＣの電極及び基板表面には対向する静電荷が蓄積し、絶縁層がその間の電荷の流れを妨げる。静電荷の蓄積による静電力により、基板の処理中、基板はＥＳＣに保持される。
【発明の概要】
【0005】
本開示の実施形態は、プラズマ処理チャンバ用の静電チャック（ＥＳＣ）、及びＥＳＣの製造方法を含む。
【0006】
実施形態では、基板支持アセンブリが、冷却下部プレートと、セラミック上部プレートと、セラミック上部プレートと冷却下部プレートとの間の結合層であって、セラミック上部プレートが結合層と直接接触し、結合層が冷却下部プレートと直接接触する、結合層とを含む。取り外し可能なシャフトが、冷却下部プレートの、結合層とは反対の側において、複数のボルトによって冷却下部プレートに連結されている。
【0007】
実施形態では、システムが、チャンバと、チャンバ内の、又はチャンバに連結された、プラズマ源と、チャンバ内の静電チャックとを含む。静電チャックは、冷却下部プレートと、セラミック上部プレートと、セラミック上部プレートと冷却下部プレートとの間の結合層であって、セラミック上部プレートが結合層と直接接触し、結合層が冷却下部プレートと直接接触する、結合層とを含む。取り外し可能なシャフトが、冷却下部プレートの、結合層とは反対の側において、複数のボルトによって冷却下部プレートに連結されている。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1A】本開示の実施形態に係る、取り外し可能なシャフトを有する静電チャック（ＥＳＣ）の構成要素の拡大図である。
【図1B】本開示の実施形態に係る、取り外し可能なシャフトを有する静電チャック（ＥＳＣ）の一部の断面図である。
【図1C】本開示の実施形態に係る、取り外し可能なシャフトを有する静電チャック（ＥＳＣ）の一部の断面図である。
【図1D】本開示の実施形態に係る、取り外し可能なシャフトを有する静電チャック（ＥＳＣ）の一部の断面図である。
【図1E】本開示の実施形態に係る、静電チャック（ＥＳＣ）を製造するためのプロセスである。
【図1F】本開示の実施形態に係る、静電チャック（ＥＳＣ）の構成要素の拡大図である。
【図2A】本開示の実施形態に係る、静電チャック（ＥＳＣ）を製造するためのプロセスである。
【図2B】本開示の実施形態に係る、上部セラミックプレート上のカバーリングを含む静電チャック（ＥＳＣ）の一部の断面図である。
【図3】本開示の実施形態に係る、静電チャック（ＥＳＣ）の断面図である。
【図4】本開示の実施形態に係る、基板支持アセンブリを含むプロセスチャンバの概略断面図である。
【図5】本開示の実施形態に係る、基板支持アセンブリを含む処理チャンバの概略部分断面図である。
【図6】本開示の実施形態に係る、例示的なコンピュータシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
プラズマ処理チャンバ用の静電チャック（ＥＳＣ）、及びＥＳＣの製造方法について記載する。以下の記載では、本開示の実施形態を完全に理解するために、静電チャックの構成要素及び材料レジメなど、多数の具体的な詳細が明記される。本開示の実施形態がこれらの具体的な詳細がなくとも実施され得ることは、当業者には明らかであろう。他の例では、プラズマ強化化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）又はプラズマ強化原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）プロセスなどの周知の態様は、本開示の実施形態を不必要に不明瞭にしないために、詳細には記載されない。更に、図に示す様々な実施形態は例示的な表現であり、必ずしも縮尺どおりには描かれていないことを、理解されたい。
【0010】
一又は複数の実施形態は、取り外し可能なシャフトを備えた静電チャック（ＥＳＣ）を対象とする。実施形態は、取り外し可能なシャフトを備えたＥＳＣを製造するために実施され得る。
【0011】
本明細書に記載の実施形態は、ＥＳＣ用のベベルエッジ、結合された、取り外し可能なシャフト設計を含み得る。実施形態は、有機結合材のマッシュルーム形デザインを含み得る。実施形態では、ＥＳＣの設計は、取り外し可能で、パージ可能で、マッシュルームすなわちベベルＥＳＣのための加熱及び冷却設計を提供し得るシャフトを含む。実施形態では、結合を保護するためにＯリングが使用される。
【0012】
背景を提供すると、最新式の設計でも、加熱と冷却の両方の用途に取り外し可能なシャフト設計は提供されていない。本明細書に記載の実施形態は、マッシュルーム若しくはベベルＥＳＣの加熱及び／若しくは冷却を提供すること、並びに／又は取り外し可能なシャフトを提供すること、並びに／又はウエハのエッジをパージできるようにすることを含み得る。実施形態は、ヒータのコストを削減し、ＥＳＣの堅調な製造を提供するために実施され得る。
【0013】
本明細書に記載の一又は複数の実施形態を実施することの利点は、以下の一又は複数を含み得る：（１）加熱と冷却の両方の機能を有するＥＳＣの提供、（２）ＲＦ、エッジパージ、背面ガスの適用を可能にする、（３）シリコーンなどの必要に応じて結合を保護するＯリングの提供、及び／又は（４）費用対効果の高い製造を可能にする取り外し可能な金属シャフト。
【0014】
実施形態では、製造工程は、以下の一又は複数を含み得る：（１）高電圧（ＨＶ）電極、ＲＦメッシュ、及びヒータ要素でセラミックＥＳＣを製造し、冷却プレートを生産し、有機接合剤で結合し、取り外し可能なシャフトをボルトで取り付ける。（２）費用対効果を高めるために、セラミックプレートと金属プレートとを結合する。（３）取り外し可能な金属シャフトにより、組み立てが容易になる。シャフトは、ＨＶ、クーラント、ガス、パージ、及びＲＦソース用の導管を提供する。（４）加熱工程と冷却工程の両方は、同じＥＳＣの設計でアクセス可能である。
【0015】
図１Ａは、本開示の実施形態による、取り外し可能なシャフトを有する静電チャック（ＥＳＣ）の構成要素の拡大図を示す。
【0016】
図１Ａの（ａ）と（ｂ）の両方の図を参照すると、ＥＳＣ１００は、冷却プレート１０２（例えば、アルミニウム冷却プレートなどの金属冷却プレート）を含み、この冷却プレートは、その中に冷却チャネルを有し得る。取り外し可能な金属シャフト（あるいは取り外し可能なセラミックシャフト）などの取り外し可能なシャフト１０６が冷却プレート１０２の裏側に連結されている。一実施形態では、取り外し可能なシャフト１０６は、複数のボルト（例えば、図１Ｅ及び１Ｆに示される）を用いて冷却プレート１０２の裏側に連結される。セラミック上部プレート１０８（例えば窒化アルミニウム上部プレート）が、結合層１１２（シリコーン結合層又は有機結合層、あるいはアルミニウム箔など）で冷却プレート１０２の上側に結合される。一実施形態では、示されているように、セラミック上部プレート１０８はベベルを有する。
一実施形態では、セラミック上部プレート１０８は、示されているように、パージ孔１０７を有する。実施形態では、ＥＳＣ１００は、ベベルエッジ、接着、取り外し可能なシャフト設計と称され得る。
一実施形態では、セラミック上部プレート１０８は、示されているように、パージ孔１０７を有する。実施形態では、ＥＳＣ１００は、ベベルエッジ、接着、取り外し可能なシャフト設計と称され得る。
【0017】
図１Ｂは、本開示の実施形態による、取り外し可能なシャフトを有する静電チャック（ＥＳＣ）の一部の断面図を示す。
【0018】
図１Ｂを参照すると、ＥＳＣは冷却プレート１０２（例えば金属冷却プレート）を含み、この冷却プレート１０２はその中に冷却チャネル１０３を有し得る。取り外し可能な金属シャフト（あるいは取り外し可能なセラミックシャフト）などの取り外し可能なシャフト１０６が冷却プレート１０２の裏側に連結されている。一実施形態では、取り外し可能なシャフト１０６は、（例えば、図１Ｅ及び１Ｆに示される、開口部１１８に嵌合する）複数のボルトを用いて冷却プレート１０２の裏側に連結される。シャフト１０６は、設備ライン１２０を含めるために、その中に一又は複数の開口部又は導管を含み得る。セラミック上部プレート１０８（例えば窒化アルミニウム上部プレート）が、結合層１１２（シリコーン結合層又は有機結合層、あるいはアルミニウム箔など）で冷却プレート１０２の上側に結合され、これはОリング１２２によって保護され得る。一実施形態では、示されているように、セラミック上部プレート１０８はベベルを有する。ベベルはエッジリング１２４を収容し得る。したがって、実施形態では、ＥＳＣは、エッジリング、保護Ｏリング、結合層、冷却プレート、及び取り外し可能なシャフトを含み得る。
【0019】
図１Ｃは、本開示の実施形態による、取り外し可能なシャフトを有する静電チャック（ＥＳＣ）の一部の断面図を示す。
【0020】
図１Ｃを参照すると、ＥＳＣは冷却プレート１０２（例えば金属冷却プレート）を含み、この冷却プレート１０２はその中に冷却チャネルを有し得る。取り外し可能な金属シャフト（あるいは取り外し可能なセラミックシャフト）などの取り外し可能なシャフト１０６が冷却プレート１０２の裏側に連結されている。一実施形態では、取り外し可能なシャフト１０６は、複数のボルト（例えば、図１Ｅ及び１Ｆに示される）を用いて冷却プレート１０２の裏側に連結される。シャフト１０６は、設備ライン１２０を含めるために、その中に一又は複数の開口部又は導管を含み得る。セラミック上部プレート１０８（例えば窒化アルミニウム上部プレート）が冷却プレート１０２の上側に結合されている。一実施形態では、示されているように、セラミック上部プレート１０８はベベルを有する。ベベルはエッジリング１２４を収容し得る。したがって、実施形態では、ＥＳＣは、エッジリング、保護Ｏリング、結合層、冷却プレート、及び取り外し可能なシャフトを含み得る。
【0021】
図１Ｄは、本開示の実施形態による、取り外し可能なシャフトを有する静電チャック（ＥＳＣ）の一部の断面図を示す。
【0022】
図１Ｄを参照すると、ＥＳＣは冷却プレート１０２（例えば金属冷却プレート）を含み、この冷却プレート１０２はその中に冷却チャネル１０３を有し得る。取り外し可能な金属シャフト（あるいは取り外し可能なセラミックシャフト）などの取り外し可能なシャフト１０６が冷却プレート１０２の裏側に連結されている。一実施形態では、取り外し可能なシャフト１０６は、（例えば、図１Ｅ及び１Ｆに示される、開口部１１８に嵌合する）複数のボルトを用いて冷却プレート１０２の裏側に連結される。シャフト１０６は、設備ライン１２０を含めるために、その中に一又は複数の開口部又は導管を含み得る。セラミック上部プレート１０８（例えば窒化アルミニウム上部プレート）が、結合層１１２（シリコーン結合層又は有機結合層、あるいはアルミニウム箔など）で冷却プレート１０２の上側に結合される。実施形態では、セラミック上部プレート１０８は、示されているように、凹部１０９を含む。一実施形態では、示されているように、セラミック上部プレート１０８はベベルを有する。
【0023】
図１Ａ～１Ｄを再び参照すると、本開示の一又は複数の実施形態によれば、有機結合セラミックＥＳＣは、金属冷却プレートを備える。冷却プレートの下部には取り外し可能な金属シャフトが取り付けられている。ＥＳＣは側面にベベルパージを有し、エッジリングがウエハのエッジへガスをパージするために使用される。金属シャフトを通る第２のガス接続は、冷却プレート接合剤及びセラミックを通って、支持されたウエハの後ろにガスを提供する。一実施形態では、接合剤はシリコーン、Ｔ４１２アクリル又はＦＦＫＭである。一実施形態では、セラミックＥＳＣは、高電圧電極及び／又はＲＦメッシュ及び／又は一又は複数のヒータを有する。Ｏリングは、シリコーン接合剤などの接合剤を保護するために使用され得る。
【0024】
上記の実施形態は、取り外し可能な金属シャフトと、冷却プレートなどの金属プレートとの連結を対象とし得ることを理解されたい。他の実施形態では、取り外し可能な金属シャフトはセラミックプレートに連結される。例えば、本開示の一又は複数の実施形態によれば、ＥＳＣのセラミック部分の内部には、クランプリング及びシャフトを保持するためのインサートが含まれる。シャフトとセラミックプレートは別個であり、一実施形態では、シャフトは取り外し可能なシャフトである。実施形態は、セラミックプレートを備えた取り外し可能な金属シャフトを提供するために実施され得る。実施形態は、コスト及び／又はエッジパージの必要性に対処するために実施され得る。特定の実施形態は、一又は複数のＯリングで分離された金属シャフトの上部に、ＥＳＣとして使用するセラミック（金属酸化物又は金属窒化物など）を含み得る。上部プレートの特性を変化させることにより、ＥＳＣの温度範囲が調整され得る。上部プレートは、その上部にクランプリングを保持するように構成され得る。
【0025】
実施形態では、セラミック部品を２つの部分に分離させ、次いで内部でインサートを用いて金属結合し、次いでシャフト及びクランプリングに取り付ける。一実施形態では、エッジリングはインサートにボルトで留められている。特定の実施形態では、ＥＳＣの上部の位置を正確に維持するために、３本のロケーターピンの使用が実施される。ＥＳＣの上部にはセラミック又は金属のカバーリングが使用され得る。一実施形態では、リングが間隙を生み出すため、ガスはＥＳＣの後端にパージされ、インサートにボルトで留められ、３本の正確なピンに位置合わせされる。
【0026】
例示的な製造スキームとして、図１Ｅは、本開示の実施形態による、静電チャック（ＥＳＣ）を製造するためのプロセスを示す。
【0027】
図１Ｅの部分（ａ）を参照すると、基板支持アセンブリの製造は、セラミック下部プレート１３２（溝プレートとすることができ、ヒータを含み得る）及びセラミック上部プレート１３８（ヒータを含み得る）を結合層１４２と連結させることを含む。一実施形態では、結合層１４２はセラミック上部プレート１３８とセラミック下部プレート１３２との間の金属層であり、セラミック上部プレート１３８は結合層１４２と直接接触し、結合層１４２はセラミック下部プレート１３２と直接接触する。インサート１５２及び１５４は、セラミック下部プレート１３２、セラミック上部プレート１３８、及び結合層１４２内に含めることができる。セラミック下部プレート１３２は、その下面に連結された設備ライン１５０を含み得る。
【0028】
図１Ｅの部分（ｂ）を参照すると、金属シャフト１３６は、結合層１４２と反対側のセラミック下部プレート１３２の片側で、セラミック下部プレート１３２によってアセンブリ１６０に連結される。また、セラミック上部プレートは、結合層及び上部セラミック内のガス通路に一致する冷却ガス流を収容するための上部溝（又はチャネル）などの他の特徴１６２を含み得、ガスがウエハの後ろ又はエッジパージのために供給されることも理解されたい。金属シャフト１３６は、Ｏリング１６４及びボルト１５６を収容するための開口部１６６を含み得る。図１Ｅの部分（ｃ）を参照すると、図１Ｅの部分（ｂ）の連結によりＥＳＣ１７０がもたらされる。実施形態では、金属シャフト１３６は取り外し可能な金属シャフトである。
【0029】
例示的な構造として、図１Ｆは、本開示の実施形態による、静電チャック（ＥＳＣ）の構成要素の拡大図を示す。
【0030】
図１Ｆを参照すると、図１Ｅの構造が相対的に示されている。インサート１５２及び１５４並びにボルト１５６の拡大図が示されている。インサート１５２は、クランプリング又はカバーリングを保持するように構成されたヘリコイルであり得る。インサート１５４は、例えばボルト１５６によってシャフト１３６を下部プレート１３２に保持するように構成されたヘリコイルであり得る。
【0031】
例示的な製造スキームとして、図２Ａは、本開示の実施形態による、静電チャック（ＥＳＣ）を製造するためのプロセスを示す。
【0032】
図２Ａの部分（ａ）を参照すると、図１Ｅの構造体１７０の上方には、クランプリング、カバーリング又はエッジリング１７２が提供される。ボルト１７４を使用して、クランプリング、カバーリング又はエッジリング１７２を構造体１７０に連結して、ＥＳＣを形成する。
【0033】
例示的な製造スキームとして、図２Ｂは、本開示の実施形態による、上部セラミックプレート上のカバーリングを含む静電チャック（ＥＳＣ）の一部の断面図を示す。
【0034】
図２Ｂを参照すると、クランプリング、カバーリング又はエッジリング１７２は、クランプリング、カバーリング又はエッジリング１７２とセラミック上部プレート１３８との間に間隙１８０を設ける。間隙１８０は、静電チャックによって支持された基板のエッジパージを可能にする。
【0035】
更に背景を提供すると、一般に、拡散接合は費用のかかるプロセスであり、かかる高温への加熱はセラミックの熱的及び／又は電気的特性に影響を与える。最新式のＥＳＣは通常、２つの拡散接合で製造される：上部プレートと下部プレートとの間の１つの拡散接合、及び結合されたプレートとシャフトとの間の第２の拡散接合。高温で形成される拡散接合の使用が多すぎると、セラミックの抵抗率に影響を与え得ることを理解されたい。本明細書に記載の実施形態は、拡散接合の必要性を排除するために実施され得る。実施形態は、ＥＳＣの製造中に上部プレートが抵抗率を変化させない（又は最小限にしか変化させない）ことを保証するために実施され得る。実施形態は、少なくとも１つの高温工程が製造スキームから除去されるため、ＥＳＣの製造コストを有利に削減するために実施され得る。実施形態は、上部セラミック材料の焼結時の抵抗率を保存又は保持するために実施され得る。
【0036】
本明細書に記載の一又は複数の実施形態を実施する利点には、高コストのセラミックシャフトの代わりに低コストの金属シャフトを使用することが含まれ得る。一実施形態では、金属シャフトは取り外し可能な金属シャフトである。実施形態は、抵抗率の変化なしにＥＳＣの製造を可能にする。利点には、ＥＳＣの製造コストの削減が含まれ得る。利点には、ＥＳＣに含まれる構成要素の電気的特性を維持するためにＥＳＣを製造できる可能性が含まれ得る。
【0037】
２つの拡散接合を含み得る最新式のアプローチと比較して、本開示の実施形態によれば、典型的な拡散接合のうちの１つの代わりにアルミニウム結合が使用される。例えば、上部プレートと下部プレートとの間にアルミニウム接合剤が使用され得る。Ｏリングを備えた金属シャフトを使用して、セラミックシャフトとセラミック下部プレートとの間のセラミック接合剤に置き換えることができる。
【0038】
より一般的に示すと、例示的な製造されたＥＳＣとして、図３は、本開示の実施形態による、静電チャック（ＥＳＣ）の断面図を示す。
【0039】
図３を参照すると、ＥＳＣ３００は、その中にヒータコイル３０４を有するセラミック下部プレート３０２を含む。ヒータコイル３０４は、ヒータ接続部３０５に連結され得る（別の実施形態では、ＥＳＣ製造に使用されるＡｌＮ又はＡｌＮプレート材料がテープキャスティング法で作成された場合、ヒータ電極がスクリーン印刷されることを理解されたい）。金属シャフト３０６は、セラミック下部プレート３０２の下面に連結される。一実施形態では、金属シャフト３０６は取り外し可能な金属シャフトである。金属シャフト３０６とセラミック下部プレート３０２の下面との間にはＯリングが含まれ得る。ＥＳＣ３００はセラミック上部プレート３０８も含む。セラミック上部プレート３０８は、その中にＥＳＣ（クランプ）電極３１０又は電極アセンブリを有する。金属層３１２が、セラミック上部プレート３０８をセラミック下部プレート３０２の上面に結合する。熱電対３１４は、セラミック下部プレート３０２の開口部３１５及び金属層３１２内を貫通する。高電圧絶縁体３１６は、セラミック下部プレート３０２の開口部３１５及び金属層３１２内を貫通し、ＥＳＣ高電圧接続部３１８を収納する。図２Ａ～２Ｂに関連して記載したように、カバーリング３９９がセラミック上部プレート３０８に連結され得る。
【0040】
再び図３を参照すると、本開示の実施形態によれば、基板支持アセンブリ３００は、その中にヒータ要素３０４を有するセラミック下部プレート３０２を含む。基板支持アセンブリ３００は、その中に電極３１０を有するセラミック上部プレート３０８も含む。金属層３１２が、セラミック上部プレート３０８とセラミック下部プレート３０２との間にある。セラミック上部プレート３０８は金属層３１２と直接接触しており、金属層３１２はセラミック下部プレート３０２と直接接触している。
【0041】
本明細書に記載の実施形態は、シリコーン又は有機層接合剤（例えば、セラミックと金属の結合用）を用いた支持体の上部プレートと下部プレートの結合を含むことを理解されたい。他の実施形態では、セラミックとセラミックの結合又は金属とセラミックの結合に金属フォールドが使用される。例えば、実施形態では、金属層３１２は、拡散接合形成中に上部セラミックの抵抗率を変化させる可能性のあるセラミックとセラミックの拡散接合の代わりに金属結合を組み込むことを提供する。一実施形態では、金属層３１２はアルミニウム箔などの金属箔である。かかる一実施形態では、金属層３１２は、約２％～２０％のＳｉ（例えば、全箔組成の原子％として）を含浸させたアルミニウム箔であり、残りはアルミニウム又は実質的に全アルミニウムである（すなわち、アルミニウム箔は、アルミニウム箔の２％～２０％の範囲の原子濃度を有するシリコンを含む）。実施形態では、金属層３１２は、例えば、開口部３１５及び／又はリフトピン等を収容するための追加の開口部を含むように、予めパターニングされている。一実施形態では、金属層３１２は、５０～５００ミクロンの範囲の厚さを有するアルミニウム箔であり、約２５０ミクロンであってもよい。実施形態では、金属層３１２はアルミニウム箔であり、ＥＳＣ製造プロセスに含める前に、例えば、結合前にパッシベーション層を除去するために、洗浄される。実施形態では、金属層３１２はアルミニウム箔であり、ＥＳＣの使用時に金属層３１２のエッチング又は劣化なしに、塩素ベースのプロセスなどの腐食性プロセスに耐えることができる。しかし、非塩素系プロセスに使用する場合、金属層３１２は、例えば、チタンの添加の有無にかかわらず、銀銅合金で構成され得る。実施形態では、金属層３１２は、摂氏６００度未満、より具体的には摂氏３００度未満の温度で、上部プレート３０８及び下部プレート３０２に結合される。銀銅又は金ニッケルなどの高温金属結合で金属結合が実行される場合、摂氏１４００度よりはるかに低いが摂氏６５０度の使用温度よりはるかに高い、摂氏６５０度などのより高いＥＳＣ使用温度を使用できることを理解されたい。
【0042】
その中にＥＳＣ（クランプ）電極３１０を有するセラミック上部プレート３０８を参照すると、実施形態では、上部プレートの本体は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）若しくは酸化アルミニウム粉末などのセラミック材料又は他の適切な材料を焼結することによって形成され得る。ＲＦメッシュは本体に埋め込むことができる。ＲＦメッシュは、本体の下面を貫通する電気接続部を有し得る。ＲＦメッシュは、モリブデン又は別の適切な金属材料のメッシュを含み得る。一実施形態では、メッシュは直径約１２５ミクロンのメッシュである。材料は焼結して一体構造を形成することができる。一実施形態では、電極３１０は、例えばモリブデンなどの金属材料から製造され、本体と同様の熱膨張係数を有し得る。実施形態では、セラミック上部プレート３０８は、摂氏３５０度未満、例えば摂氏１５０～３００度の間の温度に耐えることを目標としており、かかる目標とする温度範囲の工程を最適化するためのドーパントを含み得る。
【0043】
クランプ電極３１０は、少なくとも第１及び第２の電極を含み得る。工程中、静電力を生成するために、負電荷が第１の電極に印加され得、正電荷が第２の電極に印加され得、又は逆も然りである。チャッキング中には、電極から生成された静電力により、その上に配置された基板を固定位置に保持される。電源から供給される電力をオフにすると、電極間のインターフェースに存在する電荷が長期間維持され得る。静電チャックに保持された基板を解放するために、反対の極性の短パルスの電力を電極に提供して、インターフェースに存在する電荷を除去することができる。
【0044】
電極アセンブリは、金属棒、シート、スティック、箔によって形成されることがあり、静電チャックの製造中に、予め成形され、予め鋳造され、予め製造され、絶縁ベースの表面上に配置されることがある。あるいは、絶縁ベースの上面に電極アセンブリを直接堆積させ、形成するために、金属堆積プロセスを実行してもよい。適切な堆積プロセスには、ＰＶＤ、ＣＶＤ、めっき、インクジェット印刷、ゴムプレス、スクリーン印刷、又はエアロゾル印刷プロセスが含まれ得る。更に、絶縁ベースの上面に金属ペースト／金属ラインが形成され得る。金属ペースト／金属ラインは、最初は液体、ペースト又は金属ゲルであり得、絶縁ベースの上面に異なる構成又は寸法を有する電極フィンガを形成するパターンで物体表面上にパターニングされ得る。
【0045】
セラミック上部プレート３０８又はセラミック下部プレート３０２は、窒化アルミニウム、ガラス、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、イットリウム含有材料、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）、酸化チタン（ＴｉＯ）、又は窒化チタン（ＴｉＮ）を含み得るが、これらに限定されるわけではない。セラミック下部プレート３０２を参照すると、実施形態では、セラミック下部プレート３０８は、最大摂氏６５０度の温度に耐えることを目標としており、かかる目標とする温度範囲の工程を最適化するためのドーパントを含み得る。一実施形態では、セラミック下部プレート３０２は、セラミック上部プレート３０８の窒化アルミニウム組成とは異なる窒化アルミニウム組成を有する。セラミック下部プレート３０２に含まれる加熱要素３０４は、抵抗加熱又は誘導加熱などの任意の適切な加熱技法を使用し得る。加熱要素３０４は、抵抗金属、抵抗金属合金、又はこの２つの組み合わせで構成され得る。加熱要素に適した材料には、タングステン、モリブデン、チタンなどの耐熱性の高いものが含まれ得る。一実施形態では、加熱要素３０４はモリブデンワイヤで構成されている。加熱要素３０４は、熱膨張の不一致によって生じる応力を低減させるために、窒化アルミニウム本体の少なくとも一方又は両方と実質的に一致する熱特性（例えば熱膨張係数）を有する材料で製造されてもよい。
【0046】
実施形態では、セラミック上部プレート３０８が製造され、次いで、金属層３１２（これは、その中にパターニングされた一又は複数の開口部を既に含み得る）によってセラミック下部プレートに結合される。実施形態では、金属層３１２はセラミック下部プレート３０２に結合されると同時に、金属層３１２はセラミック上部プレート３０８に結合される。別の実施形態では、まず金属層３１２はセラミック上部プレート３０８に結合され、次いで、セラミック上部プレート／金属層３１２の対がセラミック下部プレート３０２に結合される。別の実施形態では、まず金属層３１２はセラミック下部プレート３０２に結合され、次いで、セラミック下部プレート／金属層３１２の対がセラミック上部プレート３０８に結合される。いずれにせよ、１つの特定の実施形態では、セラミック上部プレートは、焼結された窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又は酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粉末及び金属メッシュから形成される。
【0047】
実施形態では、セラミック上部プレート３０８を金属層３１２でセラミック下部プレート３０２に結合することは、セラミック下部プレート３０２、金属層３１２、及びセラミック上部プレート３０８を摂氏６００度未満の温度に加熱することを含む。実施形態では、金属層３１２はアルミニウム箔であり、本方法は、金属層３１２でセラミック上部プレート３０８をセラミック下部プレート３０２に結合する前に、アルミニウム箔の表面を洗浄してアルミニウム箔のパッシべーション層を除去することを含む。
【0048】
別の態様では、図４は、本開示の実施形態による、基板支持アセンブリ４２８を含むプロセスチャンバ４００の概略断面図である。図４の例において、プロセスチャンバ４００は、プラズマ強化化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）チャンバである。図４に示されるように、プロセスチャンバ４００は、一又は複数の側壁４０２と、底部４０４と、ガス分配プレート４１０と、カバープレート４１２とを含む。側壁４０２、底部４０４、及びカバープレート４１２は、集合的に処理空間４０６を画定する。ガス分配プレート４１０及び基板支持体アセンブリ４２８は、処理空間４０６内に配置される。処理空間４０６には、側壁４０２を通して形成されたシール可能なスリットバルブ開口部４０８を通じてアクセスされ、これにより、基板４０５が、プロセスチャンバ４００を出入りするよう搬送され得る。処理空間４０６内の圧力を制御するために、真空ポンプ４０９がチャンバ４００に連結される。
【0049】
ガス分配プレート４１０は、外周でカバープレート４１２に連結される。ガス源４２０は、カバープレート４１２に連結されて、カバープレート４１２を通して、カバープレート４１２に形成された複数のガス通路４１１に一又は複数のガスを提供する。ガスは、ガス通路４１１を通って、基板受容面４３２に向かって処理空間４０６内に流れる。
【0050】
ガス分配プレート４１０にＲＦ電力を提供するために、ＲＦ電源４２２が、カバープレート４１２に連結され、及び／又は、ＲＦ給電４２４によってガス分配プレート４１０に直接的に連結される。様々なＲＦ周波数が使用され得る。例えば、周波数は、約０．３ＭＨｚと約２００ＭＨｚとの間、例えば約１３．５６ＭＨｚであり得る。ＲＦリターン経路４２５は、側壁４０２を通して基板支持アセンブリ４２８をＲＦ電源４２２に連結する。ＲＦ電源４２２は、ガス分配プレート４１０と基板支持アセンブリ４２８との間に電界を生成する。電界は、ガス分配プレート４１０と基板支持アセンブリ４２８との間に存在するガスからプラズマを形成する。ＲＦリターン経路４２５は、ＲＦエネルギーの電気回路を完成させ、基板支持アセンブリ４２８と側壁４０２との間の電圧差によって、浮遊プラズマがＲＦアークを引き起こすのを防止する。したがって、ＲＦリターン経路４２５は、プロセスドリフト、粒子汚染、チャンバ部品への損傷を引き起こすアーク放電を軽減する。
【0051】
基板支持アセンブリ４２８は、基板支持体４３０と、脚部４３４とを含む。脚部４３４は、基板支持アセンブリ４２８を上げ下げするように適合されたリフトシステム４３６に連結される。基板支持体４３０は、処理中に基板４０５を支持するための基板受容面４３２を含む。基板４０５を、基板受容面４３２に近づくように、及び、基板受容面４３２から離れるように移動させて、基板の搬送を容易にするために、リフトピン４３８が、基板支持体４３０を通って移動可能に配置される。アクチュエータ４１４は、リフトピン４３８を伸縮させるために利用される。リングアセンブリ４３３は、処理中に基板４０５の外周に配置され得る。リングアセンブリ４３３は、処理中に基板４０５によって覆われていない基板支持体４３０の表面で不要な堆積が生じるのを防止又は低減するように構成されている。
【0052】
基板支持体４３０は、所望の温度で基板支持体４３０及びその上に位置決めされた基板４０５を維持するために、加熱要素及び／又は冷却要素４３９も含み得る。一実施形態では、加熱要素及び／又は冷却要素４３９を利用して、基板支持体４３０及びとその上に配置された基板４０５の温度を、処理中摂氏約８００度未満に維持し得る。一実施形態では、加熱要素及び／又は冷却要素４３９を使用して、基板温度を摂氏６５０度未満（例えば、摂氏３００度から摂氏約４００度の間）に制御し得る。実施形態では、基板支持体４３０／基板支持体アセンブリ４２８は、図１Ａ～１Ｆ、２Ａ～２Ｂ、及び３に関連付けて上述した通りである。
【0053】
別の態様では、図５は、本開示の実施形態による、基板支持アセンブリ３００を含む処理チャンバ５００の概略部分断面図である。処理チャンバ５００は本体５０１を有する。本体は、側壁５０２、底部５０４、シャワーヘッド５１２を有する。側壁５０２、底部５０４、及びシャワーヘッド５１２は、内部空間５０６を画定する。実施形態では、図１Ａ～１Ｆ、２Ａ～２Ｂ、３に関連付けて記載したような基板支持アセンブリ３００が、内部空間５０６内に配置される。ＲＦ発生器５８０は、シャワーヘッド５１２内の電極５８２に連結され得る。ＲＦ発生器５８０は、プラズマが存在する場合にＲＦ回路を完成させるための関連ＲＦリターン経路５８８を有し得る。有利なことに、プラズマを維持するためのＲＦ接地経路を維持することができ、基板支持アセンブリ３００に長い耐用年数を提供することができる。
【0054】
実施形態では、基板支持アセンブリ３００によって支持される半導体ウエハ又は基板は、製造プロセスに耐えるのに適しておりかつその上に半導体処理層が適切に堆積され得る材料で構成されている。例えば、一実施形態では、半導体ウエハ又は基板は、ＩＶ族系材料、例えば、非限定的に、結晶シリコン、ゲルマニウム又はシリコン／ゲルマニウムで構成される。具体的な実施形態では、半導体ウエハは、単結晶シリコン基板を含む。具体的な実施形態では、単結晶シリコン基板は不純物原子がドープされている。別の実施形態では、半導体ウエハ又は基板は、ＩＩＩ－Ｖ族系材料で構成されている。
【0055】
本開示の実施形態は、媒体に記憶された命令を有したマシン可読媒体を含み得るコンピュータプログラム製品、又はソフトウェアとして提供され、これらの命令は、本開示の実施形態によるプロセスを実行するコンピュータシステム（又は、他の電子デバイス）をプログラムするために使用され得る。一実施形態では、コンピュータシステムは図４に関して上述したプロセスチャンバ４００及び基板支持アセンブリ４２８に連結され、又は図５に関して記載した処理チャンバ５００及び基板支持アセンブリ３００に連結される。マシン可読媒体は、マシン（例えばコンピュータ）により可読な形態で情報を記憶又は送信するための任意の機構を含む。例えば、マシン可読（例えばコンピュータ可読）媒体は、マシン（例えばコンピュータ）可読記憶媒体（例えば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ：ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ：ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイス等）、マシン（例えばコンピュータ）可読伝送媒体（電気的形態、光学的形態、音響的形態、又はその他の形態による伝播信号（例えば赤外線信号、デジタル信号等））等を含む。
【0056】
図６は、本明細書に記載の方法のうちの任意の一又は複数をマシンに実行させるための命令セットが実行され得るコンピュータシステム６００の例示的な形態のマシンの概略図を示している。代替的な実施形態では、マシンは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、イントラネット、エクストラネット、又はインターネットで他のマシンに接続され（例えばネットワーク化され）得る。マシンは、クライアントサーバネットワーク環境においてサーバ又はクライアントマシンとして、あるいはピアツーピア（又は分散）ネットワーク環境においてピアマシンとして動作し得る。このマシンは、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットＰＣ、セットトップボックス（ＳＴＢ）、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、携帯電話、ウェブアプライアンス、サーバ、ネットワークルータ、スイッチ若しくはブリッジ、又は当該マシンによって行われるべき動作を特定する（順次の若しくはその他の）命令セットを実行することができる任意のマシンであってもよい。更に、単一のマシンのみを示したが、「マシン」という用語は、本明細書に記載の方法のうちの任意の一又は複数を実行するために、命令セット（又は複数の命令セット）を独立的に、又は連携的に実行するマシン（例えばコンピュータ）の任意の集合体を含むとも解釈されるべきである。
【0057】
例示的なコンピュータシステム６００には、バス６３０を介して互いに通信し合うプロセッサ６０２、メインメモリ６０４（例えば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、例えば同期ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）又はランバスＤＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）といったダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）等）、スタティックメモリ６０６（例えば、フラッシュメモリ、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）等）、及び二次メモリ６１８（例えばデータ記憶デバイス）が含まれる。
【0058】
プロセッサ６０２は、マイクロプロセッサ、中央処理装置などの一又は複数の汎用処理デバイスを表している。更に具体的には、プロセッサ６０２は、複雑命令セットコンピューティング（ＣＩＳＣ）マイクロプロセッサ、縮小命令セットコンピューティング（ＲＩＳＣ）マイクロプロセッサ、超長命令語（ＶＬＩＷ）マイクロプロセッサ、その他の命令セットを実施するプロセッサ又は命令セットの組み合わせを実施するプロセッサであってもよい。プロセッサ６０２は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ネットワークプロセッサなどの一又は複数の特殊用途処理デバイスであってもよい。プロセッサ６０２は、本明細書に記載の工程を実行するための処理ロジック６２６を実行するように構成されている。
【0059】
コンピュータシステム６００は、ネットワークインターフェースデバイス６０８を更に含み得る。コンピュータシステム６００は、ビデオディスプレイ装置６１０（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオードディスプレイ（ＬＥＤ）、又は陰極線管（ＣＲＴ））、英数字入力デバイス６１２（例えばキーボード）、カーソル制御デバイス６１４（例えばマウス）、及び信号生成デバイス６１６（例えばスピーカ）も含み得る。
【0060】
二次メモリ６１８は、本明細書に記載の方法又は機能のうちの任意の一又は複数を具現化する一又は複数の命令セット（例えばソフトウェア６２２）が記憶されたマシンアクセス可能記憶媒体（又はより具体的にはコンピュータ可読記憶媒体）６３２を含み得る。このソフトウェア６２２はまた、コンピュータシステム６００によって実行される間、完全に又は少なくとも部分的に、メインメモリ６０４内及び／又はプロセッサ６０２内に存在しても良い。メインメモリ６０４及びプロセッサ６０２もまた、マシン可読記憶媒体を構成している。このソフトウェア６２２は更に、ネットワークインターフェースデバイス６０８を介してネットワーク６２０上で送信又は受信され得る。
【0061】
例示的な実施形態では、マシンアクセス可能記憶媒体６３２を単一の媒体として示しているが、「マシン可読記憶媒体（ｍａｃｈｉｎｅ－ｒｅａｄａｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）」という用語は、一又は複数の命令セットが記憶された単一の媒体又は複数の媒体（例えば、集中データベース若しくは分散データベース、並びに／又は、関連キャッシュ及びサーバ）を含むと、解釈すべきである。「マシン可読記憶媒体」という用語は、マシンによって実行される命令セットを記憶するか又は符号化することができ、マシンに、本開示の方法のうちの任意の一又は複数を実行させる任意の媒体を含むとも解釈すべきである。したがって、「マシン可読記憶媒体」という用語は、固体メモリ、光媒体、及び磁気媒体を含むがそれらに限定されないと解釈すべきである。
【0062】
したがって、プラズマ処理チャンバ用の静電チャック（ＥＳＣ）、及びＥＳＣの製造方法について開示した。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図1E】
【図1F】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【国際調査報告】