▶ 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】静電チャックのガス供給用多孔質プラグ
(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】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024531022
(86)(22)【出願日】2022-11-10
(85)【翻訳文提出日】2024-07-11
(86)【国際出願番号】 US2022049524
(87)【国際公開番号】W WO2023096756
(87)【国際公開日】2023-06-01
(31)【優先権主張番号】17/537,141
(32)【優先日】2021-11-29
(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】スリマン， アレクサンダー
(72)【発明者】
【氏名】チャン， シュエ ヤン
(72)【発明者】
【氏名】フセイン， アンワル
(72)【発明者】
【氏名】フランクリン， ティモシー ジョセフ
(72)【発明者】
【氏名】ソマーズ， ジョセフ エフ．
【テーマコード（参考）】
4K030
5F004
5F045
5F131
【Ｆターム（参考）】
4K030AA03
4K030AA04
4K030AA06
4K030AA14
4K030AA18
4K030FA03
4K030GA02
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4K030KA46
4K030LA15
5F004BA04
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5F131EA03
5F131EB11
5F131EB81
5F131EB82
5F131EB84
(57)【要約】
基板支持体中のガス供給用の多孔質プラグ、及びそれを組み込んだ基板支持体及び基板処理チャンバが本明細書で提供されている。幾つかの実施形態では、基板支持体に使用される多孔質プラグは、多孔質中央通路と、多孔質プラグの全長に沿って多孔質中央通路と固体外殻との間に連続的な間隙が存在しないように、多孔質中央通路に結合され、多孔質中央通路を取り囲む固体外殻であって、シール面に沿って多孔質中央通路を取り囲むシールの形成が促進されるように、固体外殻の端部に配置されたシール面を含む、固体外殻とを含む。幾つかの実施形態では、１又は複数のＯリング保持溝が、固体外殻の外面の周りに形成され得る。
【選択図】図２
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板支持体に使用される多孔質プラグであって、多孔質中央通路と、
前記多孔質プラグの全長に沿って前記多孔質中央通路と固体外殻との間に連続的な間隙が存在しないように、前記多孔質中央通路に結合され、前記多孔質中央通路を取り囲む固体外殻であって、シール面に沿って前記多孔質中央通路を取り囲むシールの形成が促進されるように、前記固体外殻の端部に配置されたシール面を含む、固体外殻と
を備える、多孔質プラグ。
【請求項2】
前記シール面は、１６マイクロインチ以下の表面粗さＲａを有する、請求項１に記載の多孔質プラグ。
【請求項3】
前記多孔質中央通路は、セラミック材料でできている、請求項１に記載の多孔質プラグ。
【請求項4】
固体外殻は、セラミック材料でできている、請求項３に記載の多孔質プラグ。
【請求項5】
前記固体外殻は、セラミック材料でできている、請求項１に記載の多孔質プラグ。
【請求項6】
前記多孔質中央通路は、約１／１６インチから約３／４インチの直径を有する、前記固体外殻は、約１／４インチから約１インチの外径を有する、又は、
前記シール面は、約３／３２インチから約１／４インチの幅を有する
ことのうちの少なくとも１つである、請求項１から５のいずれか一項に記載の多孔質プラグ。
【請求項7】
前記固体外殻の外面の周りに形成された１又は複数のＯリング保持溝を更に備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の多孔質プラグ。
【請求項8】
前記多孔質プラグの高さは、約１／２インチから約５インチである、請求項１から５のいずれか一項に記載の多孔質プラグ。
【請求項9】
基板支持体であって、絶縁体プレートによって分離された第１の電極と第２の電極とを含む複数の層と、
前記複数の層を貫通して形成された裏側ガスチャネルであって、少なくとも前記絶縁体プレートに形成されたプラグ開口部を含む、裏側ガスチャネルと、
前記基板支持体のプラグ開口部に配置された請求項１から５のいずれか一項に定義された多孔質プラグであって、多孔質中央通路は、それを通る裏側ガスの流れを促進するために前記裏側ガスチャネルに位置合わせされる、多孔質プラグと、
前記プラグ開口部に隣接するシール面と前記複数の層のうちの１つとの間に配置されたＯリングと
を備える、基板支持体。
【請求項10】
前記プラグ開口部の対向面と固体外殻との間に画定された間隙を更に備え、前記間隙を横切って測定された距離は、約０．００１から約０．０３０インチである、請求項９に記載の基板支持体。
【請求項11】
前記複数の層は更に、前記第２の電極に結合され、誘電体層内に配置された１又は複数の電極を有する前記誘電体層を含む静電チャックを含む、請求項９に記載の基板支持体。
【請求項12】
前記多孔質プラグは第１の多孔質プラグであり、更に、第２のプラグ開口部に配置された第２の多孔質プラグであって、前記第２の多孔質プラグは、前記第１の多孔質プラグに位置合わせされ、それを通る裏側ガスの流れを促進するために裏側ガスチャネルに位置合わせされた多孔質中央通路と、前記第２の多孔質プラグの全長に沿って前記多孔質中央通路と固体外殻との間に連続的な間隙が存在しないように、前記多孔質中央通路に結合され、前記多孔質中央通路を取り囲む固体外殻とを含み、前記固体外殻は、シール面に沿って前記多孔質中央通路を取り囲むシールの形成が促進されるように、前記固体外殻の端部に配置されたシール面を含む、第２の多孔質プラグと、
前記第１の多孔質プラグ及び前記第２の多孔質プラグのシール面の間に配置されたＯリングと
を備える、請求項９に記載の基板支持体。
【請求項13】
前記第２のプラグ開口部は、第２の電極を貫通して配置されている、請求項１２に記載の基板支持体。
【請求項14】
前記プラグ開口部は、前記絶縁体プレートと前記第２の電極とを貫通して配置されている、請求項９に記載の基板支持体。
【請求項15】
固体外殻の外面又は前記プラグ開口部の側壁の１又は複数に形成された１又は複数のＯリング保持溝と、前記１又は複数のＯリング保持溝の各々に配置されたＯリングと
を更に備える、請求項９に記載の基板支持体。
【請求項16】
前記多孔質中央通路は、約１／１６インチから約３／４インチの直径を有する、固体外殻は、約１／４インチから約１インチの外径を有する、又は、
前記シール面は、約３／３２インチから約１／４インチの幅を有する
ことのうちの少なくとも１つである、請求項９に記載の基板支持体。
【請求項17】
前記多孔質プラグの高さは、約１／２インチから約５インチである、請求項９に記載の基板支持体。
【請求項18】
処理チャンバであって、内部領域を囲むチャンバ本体及びリッドと、
前記内部領域に配置された基板支持体であって、
絶縁体プレートによって分離された第１の電極と第２の電極とを含む複数の層と、
前記複数の層を貫通して形成された裏側ガスチャネルであって、少なくとも前記絶縁体プレートに形成されたプラグ開口部を含む、裏側ガスチャネルと
を含む、基板支持体と、
前記基板支持体のプラグ開口部に配置された請求項１から５のいずれか一項に開示された多孔質プラグであって、多孔質中央通路は、それを通る裏側ガスの流れを促進するために前記裏側ガスチャネルに位置合わせされる、多孔質プラグと、
前記プラグ開口部に隣接するシール面と前記複数の層のうちの１つとの間に配置されたＯリングと
を備える、処理チャンバ。
【請求項19】
前記多孔質プラグは第１の多孔質プラグであり、更に、第２のプラグ開口部に配置された第２の多孔質プラグであって、前記第２の多孔質プラグは、前記第１の多孔質プラグに位置合わせされ、それを通る裏側ガスの流れを促進するために前記裏側ガスチャネルに位置合わせされた多孔質中央通路と、前記第２の多孔質プラグの全長に沿って前記多孔質中央通路と固体外殻との間に連続的な間隙が存在しないように、前記多孔質中央通路に結合され、前記多孔質中央通路を取り囲む固体外殻とを含み、前記固体外殻は、シール面に沿って前記多孔質中央通路を取り囲むシールの形成が促進されるように、前記固体外殻の端部に配置されたシール面を含む、第２の多孔質プラグと、
前記第１の多孔質プラグ及び前記第２の多孔質プラグのシール面の間に配置されたＯリングと
を備える、請求項１８に記載の処理チャンバ。
【請求項20】
前記固体外殻の外面又は前記プラグ開口部の側壁の１又は複数に形成された１又は複数のＯリング保持溝と、前記１又は複数のＯリング保持溝の各々に配置されたＯリングと
を更に備える、請求項１９に記載の処理チャンバ。
【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、基板処理装置に関し、より詳細には、基板処理装置にある、ガス供給部を有する基板支持体に関する。
【背景技術】
【0002】
［０００２］半導体産業では、デバイスは、エッチング及び堆積等の多数の製造プロセスによって製造され、生産される構造のサイズはますます縮小している。エッチング及び堆積プロセスは、静電チャック等の基板支持体を有する処理チャンバ内の基板上で実行される。本発明者らは、高電力の静電チャックの電圧が上昇するにつれて、ガス供給部品等の静電チャックの部品がアーク放電に対してより脆弱になることを観察した。
【0003】
［０００３］従って、本発明者らは、アーク放電を大幅に低減できる改良型多孔質プラグを提供した。
【発明の概要】
【0004】
［０００４］基板支持体中のガス供給用の多孔質プラグ、並びにそれを組み込んだ基板支持体及び基板処理チャンバが本明細書で提供されている。幾つかの実施形態では、基板支持体に使用される多孔質プラグは、多孔質中央通路と、多孔質プラグの全長に沿って多孔質中央通路と固体外殻との間に連続的な間隙が存在しないように、多孔質中央通路に結合され、多孔質中央通路を取り囲む固体外殻であって、シール面に沿って多孔質中央通路を取り囲むシールの形成が促進されるように、固体外殻の端部に配置されたシール面を含む、固体外殻とを含む。幾つかの実施形態では、１又は複数のＯリング保持溝が、固体外殻の外面の周りに形成され得る。
【0005】
［０００５］幾つかの実施形態では、基板支持体が提供され、基板支持体は、絶縁体プレートによって分離された第１の電極と第２の電極とを含む複数の層と、複数の層を貫通して形成された裏側ガスチャネルであって、少なくとも絶縁体プレートに形成されたプラグ開口部を含む、裏側ガスチャネルと、プラグ開口部に配置された多孔質プラグであって、それを通る裏側ガスの流れを促進するために、裏側ガスチャネルに位置合わせされた多孔質中央通路と、多孔質プラグの全長に沿って多孔質中央通路と固体外殻との間に連続的な間隙が存在しないように、多孔質中央通路に結合され、多孔質中央通路を取り囲む固体外殻であって、シール面に沿って多孔質中央通路を取り囲むシールの形成が促進されるように、固体外殻の端部に配置されたシール面を含む、固体外殻とを有する、多孔質プラグと、プラグ開口部に隣接するシール面と複数の層のうちの１つとの間に配置されたＯリングとを含む。
【0006】
［０００６］幾つかの実施形態では、基板支持体中の多孔質プラグは第１の多孔質プラグであり、基板支持体は更に、第２のプラグ開口部に配置された第２の多孔質プラグであって、第２の多孔質プラグは、第１の多孔質プラグに位置合わせされ、それを通る裏側ガスの流れを促進するために裏側ガスチャネルに位置合わせされた多孔質中央通路と、第２の多孔質プラグの全長に沿って多孔質中央通路と固体外殻との間に連続的な間隙が存在しないように、多孔質中央通路に結合され、多孔質中央通路を取り囲む固体外殻であって、シール面に沿って多孔質中央通路を取り囲むシールの形成が促進されるように、固体外殻の端部に配置されたシール面を含む、固体外殻とを含む、第２の多孔質プラグと、第１の多孔質プラグ及び第２の多孔質プラグのシール面の間に配置されたＯリングとを含む。幾つかの実施形態では、基板支持体は静電チャックであってよい。
【0007】
［０００７］幾つかの実施形態では、処理チャンバが提供され、処理チャンバは、内部領域を囲むチャンバ本体及びリッドと、内部領域に配置された基板支持体と、本明細書に開示される実施形態のいずれかに記載の多孔質プラグとを含む。
【0008】
［０００８］本開示の他の更なる実施形態を以下に説明する。
【0009】
［０００９］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り、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示すものに過ぎず、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効果的な実施形態も許容しうる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る、プラズマ防止装置を有する半導体処理チャンバの断面図である。
【図2】本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る、多孔質プラグを有する静電チャックの部分概略側面図である。
【図3】本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る、多孔質プラグを有する静電チャックの部分概略側面図である。
【図4】本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る、多孔質プラグを有する静電チャックの部分概略側面図である。
【図5】Ａ～Ｄは、本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る、多孔質プラグを有する静電チャックをそれぞれ示す部分概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
［００１５］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。
【0012】
［００１６］本開示の実施形態は、概して、多孔質プラグ、及び処理チャンバでの使用中に望ましくないアーク放電を防止又は制限するのに適した基板支持体における上記多孔質プラグの使用に関する。本発明者らは、多孔質プラグが高プラズマ出力領域での処理に特に有用であることを観察した。例えば、本発明者らは、高電力の静電チャックにおいて電圧が上昇するにつれて、システムの特定の部分がアーク放電に対してより脆弱になることを観察した。従って、本発明者らは、高電圧から接地までの経路に沿ってアーク放電又はプラズマ点灯することなく、高電圧静電チャックに裏側ガスを供給することを有利に可能にし、従って、故障することなく静電チャックに高電圧を印加することを可能にする、基板支持体に使用する改良型多孔質プラグを提供した。
【0013】
［００１７］図１は、本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る、基板支持体内に配置された多孔質プラグを有する半導体処理チャンバ１００の一実施形態の断面図である。処理チャンバ１００は、内部領域１０６を囲むチャンバ本体１０２及びリッド１０４を含む。本明細書に記載の多孔質プラグは、基板支持体内のアーク放電が懸念される他の構成を有する多くの異なる基板支持体及び／又は処理チャンバで使用することができるため、図１に記載の処理チャンバ１００は例示であり、本開示を限定するものではない。
【0014】
［００１８］チャンバ本体１０２は、典型的には、アルミニウム、ステンレス鋼、又は他の適切な材料から作製される。チャンバ本体１０２は、概して、処理チャンバ１００の内部領域１０６を少なくとも部分的に画定するチャンバ壁（例えば、側壁１０８）及び底部１１０を含む。処理チャンバ１００からの基板１４４の出入りを容易にするために、基板アクセスポート（図示せず）が概して側壁１０８内に画定され、スリットバルブによって選択的に密閉される。
【0015】
［００１９］チャンバ本体１０２の内部領域１０６には、１又は複数のライナが配置され得る。例えば、外側ライナ１１６が、チャンバ本体１０２の側壁１０８に対して又は側壁１０８上に配置され得る。外側ライナ１１６は、酸化アルミニウムから作製され得る、及び／又はイットリア、イットリア合金、又はＹ２Ｏ３等のその酸化物等のプラズマ又はハロゲン含有ガス耐性材料でコーティングされ得る。
【0016】
［００２０］例えば、発光分光法（ＯＥＳ）、又は処理チャンバ１００の内部領域１０６内を見る必要がある他の技術を介したプロセス監視及び制御を容易にするために、処理チャンバ１００内に窓１１２が形成され得る。例えば、窓１１２は、側壁１０８及びライナ（例えば、外側ライナ１１６）を貫通して形成され得る。窓１１２に近接する側壁１０８と外側ライナ１１６との間に漂遊プラズマ防止装置を配置して、その間のプラズマ点灯を防止することができる。
【0017】
［００２１］排気ポート１２６がチャンバ本体１０２内に画定され、内部領域１０６をポンプシステム１２８に結合させる。ポンプシステム１２８は、概して、処理チャンバ１００の内部領域１０６の圧力を排気及び調節するために用いられる１又は複数のポンプ及びスロットルバルブを含む。一実施形態では、ポンプシステム１２８は、内部領域１０６内の圧力を維持する。
【0018】
［００２２］リッド１０４は、チャンバ本体１０２の側壁１０８に密閉可能に支持される。リッド１０４は、処理チャンバ１００の内部領域１０６へのアクセスを可能にするために開けることができる。リッド１０４は、オプションとして、光学的プロセス監視を容易にする窓１４２を含み得る。一実施形態では、窓１４２は、光学モニタリングシステム１４０によって利用される信号の伝送を可能にする石英又は他の適切な材料で構成される。
【0019】
［００２３］内部領域１０６にプロセスガス及び／又は洗浄ガスを供給するために、ガスパネル１５８が処理チャンバ１００に連結される。処理ガスの例は、特に、Ｃ２Ｆ６、ＳＦ６、ＳｉＣｌ４、ＨＢｒ、ＮＦ３、ＣＦ４、Ｃｌ２、ＣＨＦ３、ＣＦ４、及びＳｉＦ４等のハロゲン含有ガス、及びＯ２、又はＮ２Ｏ等の他のガスを含み得る。キャリアガスの例は、Ｎ２、Ｈｅ、Ａｒ、プロセスに不活性な他のガス、非反応性ガスを含む。ガスがガスパネル１５８からガス分配アセンブリ１３０を通して処理チャンバ１００の内部領域１０６に供給されることを可能にするために、入口ポート１３２′、及びオプションの１３２″が、リッド１０４内に設けられる。
【0020】
［００２４］ガス分配アセンブリ１３０は、リッド１０４の内面１１４に連結される。ガス分配アセンブリ１３０は、ガス分配プレート１９４を有する。ガス分配アセンブリ１３０は、リッド１０４とガス分配プレート１９４との間に画定されたプレナム１２７を有する。ガス分配プレート１９４は、導電性ベースプレート１９６に連結されていてよい、又は導電性ベースプレート１９６を有していてよい。導電性ベースプレート１９６はＲＦ電極として機能し得る。ガス分配プレート１９４は、基板１４４の方を向いたガス分配プレート１９４の下面に形成された複数の開孔１３４を有する平坦なディスクであってよい。ガス分配プレート１９４は、窓１４２に対応する部分１３８も有し得る。部分１３８は、光学的プロセス監視を容易にするために、窓１４２と同様の材料で作製され得る。開孔１３４は、ガスが入口ポート１３２（１３２′、１３２″として示す）からプレナム１２７を通って開孔１３４から処理チャンバ１００の内部領域１０６の中へ、処理チャンバ１００内で処理される基板１４４の表面全体にわたって所定の分布で流れることを可能にする。
【0021】
［００２５］基板支持アセンブリ１４８が、ガス分配アセンブリ１３０の下方の処理チャンバ１００の内部領域１０６に配置される。基板支持アセンブリ１４８は、処理中に基板１４４を保持する。エッジ堆積リング１４６は、プラズマ及び堆積材料から基板支持アセンブリ１４８を保護しながら、その上に基板１４４を受け入れるサイズに設定される。基板支持アセンブリ１４８の周辺部に内側ライナ１１８がコーティングされ得る。内側ライナ１１８は、外側ライナ１１６用に使用される材料と実質的に同様のハロゲン含有ガス耐性材料であってよい。一実施形態では、内側ライナ１１８は、外側ライナ１１６の材料と同じ材料から作製することができる。
【0022】
［００２６］一実施形態では、基板支持アセンブリ１４８は、取付けプレート１６２、ベース１６４、及び静電チャック１６６を含む。取付けプレート１６２は、チャンバ本体１０２の底部１１０に連結され、特に、流体、電力線、センサリード線等のユーティリティをベース１６４及び静電チャック１６６に配線するための通路を含む。
【0023】
［００２７］幾つかの実施形態では、ベース１６４又は静電チャック１６６の少なくとも一方は、基板支持アセンブリ１４８の横方向の温度プロファイルを制御するために、少なくとも１つのオプションの埋込ヒータ１７６及び複数の導管１７０を含み得る。導管１７０は、それを通して温度調節流体を循環させる流体源１７２に流体的に結合されている。ヒータ１７６は電源１７８によって調節される。導管１７０及びヒータ１７６は、ベース１６４の温度を制御するために用いられ、したがって静電チャック１６６を加熱及び／又は冷却する。
【0024】
［００２８］静電チャック１６６は、チャッキング電源１８２を使用して制御される少なくとも１つのクランプ電極１８０を備える。幾つかの実施形態では、電極１８０は更に、処理チャンバ１００内のプロセス及び／又は他のガスから形成されたプラズマを維持するための整合回路１８８を通して、１又は複数のＲＦ電源１８４に連結され得る。ＲＦ電源１８４は、一般に、約５０ｋＨｚから約３ＧＨｚの周波数及び最大約１００００ワットの電力を有するＲＦ信号を生成することができる。内部領域１０６に入るガスは、処理チャンバ１００の内部領域１０６内のプラズマを維持するために、ＲＦ電極によって電圧が加えられ得る。静電チャック１６６に連結された１又は複数のＲＦ源を有するものとして説明したが、１又は複数のＲＦ源は、代替的に又は追加的に、導電性ベースプレート１９６、又はリッド１０４内又はリッド１０４に近接して配置された他のいずれかの電極に連結され得る。
【0025】
［００２９］基板支持アセンブリ１４８は更に、裏側ガス源１７４からのヘリウム等の裏側ガスを基板１４４の裏側と静電チャック１６６の支持面との間の領域に供給するために、基板支持アセンブリ１４８を通って静電チャック１６６の支持面まで延在する１又は複数のチャネルを含む。１又は複数のチャネルは、異なる電位を有する層を含む、基板支持アセンブリ１４８の様々な層間に延在する。本発明者らは、基板支持体内の異なる電位を有する２つの電極間（例えば、給電電極と接地電極との間）でアーク放電が発生する可能性があることを観察した。
【0026】
［００３０］例示的な構成を有する基板支持アセンブリ１４８を上述したが、本明細書に記載の多孔質プラグは、より一般的には、裏側ガスチャネルにおけるアーク放電を最小限に抑える又は防止するために、裏側ガスチャネルに沿った１又は複数の位置に設けられ得る。多孔質プラグは、高電圧から接地までの経路に沿って、アーク放電又はプラズマ点灯を低減又は全く発生させることなく、高電圧基板支持体（例えば、静電チャック）への裏側ガス（例えば、ヘリウム）の供給を有利に促進し、したがって、故障することなく基板支持体に高電圧を印加することを有利に可能にする。
【0027】
［００３１］例えば、図２は、本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る、多孔質プラグ２００を有する基板支持体２０２の部分概略側面図である。基板支持体２０２は、図１に関して上述した基板支持アセンブリ１４８として使用することができる。基板支持体２０２は、概して、接地プレート２０４（例えば、第１の電極）、接地プレート２０４の上に配置された絶縁体プレート２０６、絶縁体プレート２０６の上に配置された導電性ベースプレート２０８（例えば、第２の電極）、及び絶縁体プレート２０６の上に配置された誘電体層２１２（例えば、静電チャック）等の複数の層のスタックを含む。誘電体層２１２は、結合層２１０を介して絶縁体プレート２０６に結合され得る。誘電体層２１２は、処理チャンバ内での処理中に基板２１４（例えば、半導体ウエハ等）を基板支持体２０２上に静電的に保持するのを容易にするために、その中に配置されたメッシュ電極等の１又は複数の電極２１６を含む。
【0028】
［００３２］基板２１４の裏側と誘電体層２１２の支持面との間の領域への裏側ガス（例えば、図１に関して説明した裏側ガス源１７４から）の供給を促進するために、基板支持体２０２の様々な層を貫通する１又は複数の裏側ガス導管を形成することができる。例えば、図２に示すように、裏側ガス導管は、接地プレート２０４を貫通して形成されたチャネル２１８、多孔質プラグ２００を受容するために絶縁体プレート２０６を貫通して形成されたプラグ開口部２３２、並びにベースプレート２０８、結合層２１０、及び誘電体層２１２を貫通して形成されたチャネル２２０によって形成される。図２の矢印で示すように、裏側ガスは基板支持体２０２を通って誘電体層２１２の支持面へ供給され得る。基板支持体２０２の様々な層を貫通して垂直に形成されたものを図示したが、裏側ガス導管は、代替的に、又は組み合わせて、基板支持体の１又は複数の層を貫通して横方向に延在するセクションを有していてよい、及び／又は単一の入力から複数の出力に分岐していてよい。
【0029】
［００３３］多孔質プラグ２００は、裏側ガス導管内、例えば絶縁体プレート２０６を貫通して形成されたプラグ開口部２３２内に配置される。多孔質プラグは、概して、プラグ開口部２３２と同じ形状を有する。プラグ開口部２３２及び多孔質プラグ２００は、概して、どのような形状であってもよく、幾つかの実施形態では、製造を容易にし、鋭利な角を最小限に抑えるために円筒形である。
【0030】
［００３４］多孔質プラグ２００は、多孔質中央通路２２２と、固体又は非多孔質外殻（固体外殻２２４）とを含む。多孔質中央通路２２２は、多孔質プラグ２００の全長（例えば、上から下まで）に沿ってその間に連続的な間隙が存在しないように、固体外殻２２４に結合される。
【0031】
［００３５］多孔質中央通路２２２は、セラミック、例えば酸化アルミニウム等の適切な材料でできていてよい。多孔質中央通路２２２は、約５μｍから約５００μｍの範囲の孔サイズを有していてよい。しかしながら、特定の用途において必要に応じて、より小さい又はより大きい孔径を使用することができる。例えば、現在使用されているよりも高電圧の用途では、更に小さい孔径が有用であり得る。多孔質中央通路２２２は、概して、どのような形状であってもよく、幾つかの実施形態では円筒状である。幾つかの実施形態では、多孔質中央通路２２２は、約１／１６インチから約３／４インチの直径を有する。
【0032】
［００３６］固体外殻２２４は、セラミック、例えば酸化アルミニウム等の適切な材料でできていてよい。固体外殻２２４は、概して、どのような形状であってもよく、幾つかの実施形態では円筒形である。幾つかの実施形態では、固体外殻２２４は、約１／４インチから約１インチの外径を有する。
【0033】
［００３７］多孔質プラグ２００の幅は、多孔質プラグ２００の外面とプラグ開口部２３２の壁との間に小さい間隙２２６が画定されるようにサイズ設定される。幾つかの実施形態では、間隙２２６を横切った距離は約１から約３０ミル（０．００１から約０．０３０インチ）である。間隙２２６は、多孔質プラグ２００又はプラグ開口部２３２のいずれかの公差にもかかわらず、プラグ開口部２３２内への多孔質プラグ２００の挿入を有利にしやすくする。間隙２２６は更に、熱膨張係数の差による加熱及び冷却サイクル中の異なる構成要素の移動を有利に容易にし、したがって、構成要素に発生する全ての応力又は基板支持体２０２の異なる層を通る裏側ガス流路のずれを最小限に抑える。
【0034】
［００３８］固体外殻２２４は更に、多孔質中央通路２２２を取り囲むＯリング又は他のガスケット（例えば、図２に示すＯリング２３０）とのシール形成を容易にするために、固体外殻２２４の両端部上にシール面２２８を含む。幾つかの実施形態では、固体外殻２２４の端部のシール面２２８は、１６マイクロインチ以下の表面粗さＲａを有する。シール面２２８の幅は、設置されたときに表面に対して設けられるＯリング又は他のガスケット材料でシールを形成するのに十分であり得る。幾つかの実施形態では、シール面２２８は、約３／３２インチから約１／４インチの幅を有する。ガスケット又はＯリングは、静電チャック用途に適した任意のエラストマー材料であってよい。
【0035】
［００３９］本発明者らは、固体外殻２２４を有しない多孔質プラグは、機械的理由（例えば、上述したような公差及び熱運動）で通常は間隙が存在しなければならないため、多孔質材料と絶縁体プレートとの間の低圧接合面で破損する可能性があることを観察した。本明細書で開示される多孔質プラグは、多孔質中央通路２２２を固体外殻２２４に結合させることによって、多孔質材料と多孔質材料を取り囲む固体絶縁体材料との間の低圧接合面における間隙がゼロとなることを有利に可能にする。
【0036】
［００４０］このように、固体外殻２２４の端部に沿ってシールを設けることで、低圧の裏側ガス導管（例えば、多孔質中央通路２２２を通って流れる）を、大気圧又は大気圧付近等のより高い圧力に維持され得る間隙２２６から有利に分離しやすくする。間隙２２６をより高い圧力に維持することにより、アーク放電及びプラズマ点灯が起こりにくくなり、更に、あらゆるアーク放電の事象から形成される可能性のあるあらゆる微粒子がガス導管、及び基板２１４又は処理チャンバの内部領域に到達し得ることから分離される。例えば、いかなるアーク放電も、低圧（例えば、多孔質中央通路２２２を通って）ではなく、大気圧（例えば、固体外殻２２４の周囲）で移動することを余儀なくされる。
【0037】
［００４１］固体外殻２２４（及び多孔質中央通路２２２）の高さは、基板支持体２０２の様々な層の熱膨張及びガスケット又はＯリングの圧縮に基づいて決定することができる。例えば、高さは、基板支持体２０２が加熱により膨張したときに、シールを維持しながらＯリング２３０の最大圧縮を超えないように選択することができる。幾つかの実施形態では、固体外殻２２４の高さは、約１／２インチから約５インチであり得る。選択される高さは、基板支持体及び多孔質プラグの構成に依存する。幾つかの実施形態では、複数の多孔質プラグのスタックを同じ開口部内に設けることができる。
【0038】
［００４２］例えば、図２に示すように、単一の多孔質プラグ２００が、絶縁体プレート２０６に形成されたプラグ開口部２３２に設けられる。Ｏリング２３０が下側シール面２２８と接地プレート２０４との間に配置され、Ｏリング２３０が上側シール面２２８とベースプレート２０８との間に配置される。
【0039】
［００４３］しかし、図３に示すように、第１のプラグ３０２が第２のプラグ３０４と共に設けられていること以外は多孔質プラグ２００と同様の多孔質プラグ３００が提供されている。第１及び第２のプラグ３０２、３０４は、第１のプラグが絶縁体プレート２０６に形成されたプラグ開口部２３２に配置され、第２のプラグ３０４がベースプレート２０８に形成されたプラグ開口部３３２に配置されること以外は、多孔質プラグ２００と同様である。第１のプラグ３０２は、上述した多孔質プラグ２００と同様である。第２のプラグ３０４も上述の多孔質プラグ２００と同様であり、多孔質中央通路３２２、固体外殻３２４、及びシール面３２８を有する。第２のプラグ３０４は、上述した間隙２２６と同様の間隙３２６を有するようにサイズ設定される。第１のプラグ３０２と第２のプラグ３０４との間には、低圧領域（多孔質中央通路２２２及び多孔質中央通路３２２）と高圧領域（間隙２２６及び間隙３２６）との間のシールを維持するために、追加のＯリング２３０が設けられている。
【0040】
［００４４］あるいは、図４に示すように、多孔質プラグ４００の長さが、プラグ開口部２３２、３３２内に適合するようにサイズ設定された単一のプラグであること以外は多孔質プラグ２００と同様である多孔質プラグ４００が提供される。多孔質プラグ４００は、上述した多孔質プラグ２００と同様であり、多孔質中央通路４２２、固体外殻４２４、及びシール面４２８を有する。多孔質プラグ４００は、上述した間隙２２６、３２６と同様の間隙４２６を有するようにサイズ設定される。
【0041】
［００４５］幾つかの実施形態では、１又は複数の追加のガスケット又はＯリングが、多孔質プラグの外側の側壁（単数又は複数）の周囲に設けられ得る。多孔質プラグの側部に設けられた追加の１又は複数のＯリングは、プラグ開口部内での多孔質プラグの間隔配置及び位置合わせを容易にし、多孔質プラグの周囲により同心状の嵌合及び均一な間隙を有利に維持する。追加の１又は複数のＯリングはまた、多孔質プラグの適所での保持を有利にしやすくし得る。追加の１又は複数のＯリングはまた、間隙に沿って視線を更に遮り、間隙でのアーク放電又はプラズマ点灯を更に制限又は防止することを有利に促進し得る。
【0042】
［００４６］例えば、図５Ａ～図５Ｄはそれぞれ、本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る、側部Ｏリングを有する多孔質プラグ５００を有する静電チャックを示す部分概略側面図である。多孔質プラグ５００は、上述した多孔質プラグ２００、３００、４００のいずれかであってよい。多孔質プラグは、絶縁体プレート２０６又はベースプレート２０８のうちの１又は複数に形成されたプラグ開口部に配置される。図５Ａに示すように、幾つかの実施形態では、１又は複数のＯリング５０４（図５Ａには２つを示す）が、間隙５０２（例えば、間隙２２６、３２６、及び／又は４２６）内の多孔質プラグ５００の周囲に設けられている。幾つかの実施形態では、図５Ａに示すように、Ｏリングは、多孔質プラグ５００の外面の周囲（例えば、固体外殻２２４、３２４、及び／又は４２４の周囲）に配置されるのみであり得る。幾つかの実施形態では、図５Ｂに示すように、保持溝５０６を多孔質プラグ５００の外面の周り（例えば、固体外殻２２４、３２４、及び／又は４２４の周囲）に形成して、Ｏリングを所望の位置に保持しやすくすることができる。幾つかの実施形態では、図５Ｃに示すように、保持溝５０８をプラグ開口部（例えば、プラグ開口部２３２及び／又は３３２）の内面に沿って形成して、Ｏリングを所望の位置に保持しやすくすることができる。幾つかの実施形態では、図５Ｂに示すように、保持溝５０６を多孔質プラグ５００の外面の周り（例えば、固体外殻２２４、３２４、及び／又は４２４の周囲）に形成して、Ｏリングを所望の位置に保持しやすくすることができる。幾つかの実施形態では、図５Ｄに示すように、所望の位置でのＯリングの保持を容易にするために、保持溝５０６及び５０８を両方設けることができる。
【0043】
［００４７］静電チャック（例えば、誘電体層２１２）はまた、基板２１４とベースプレート２０８との間、又は電極２１６とベースプレート２０８との間の電圧差に起因するアーク放電を更に制限又は防止するために、本設計又は既存の設計を使用した別個の多孔質プラグを有していてよい。
【0044】
［００４８］上記は本開示の実施形態を対象としたものであるが、本開示の他の及び更なる実施形態を、その基本的範囲から逸脱することなく考案することが可能である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【国際調査報告】