(57)【要約】      （修正有）【課題】ＲＦ信号の伝達にばらつきが生じない静電チヤツクを提供する。【解決手段】セラミック層１１５が、ボンド層１１３を用いてベースプレート１１１の上面に取り付けられる。セラミック層は、基板を支持するよう構成された上面を有する。クランプ電極アセンブリ２０１が、セラミック層の上側領域内に配置される。クランプ電極アセンブリは、基板１０５をセラミック層の上面にクランプするよう作用し、主要高周波（ＲＦ）電力供給電極として機能する。複数のＲＦ電力供給接続モジュール２０９が、セラミック層の外周の周りに実質的に均一に分散される。ＲＦ電力供給接続モジュールの各々は、ベースプレートからそれぞれの位置にあるクランプ電極アセンブリへの電気接続を形成するよう構成される。【選択図】図２Ａ
2018082161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電チャックであって、
導電材料で形成されたベースプレートと、
セラミック層であって、前記ベースプレートと前記セラミック層との間に配置されたボンド層を用いて前記ベースプレートの上面に取り付けられ、基板を支持するよう構成された領域を含む上面を有する、セラミック層と、
クランプ電極アセンブリであって、前記クランプ電極アセンブリと前記セラミック層の前記上面との間の前記セラミック層の領域が実質的に他の導電材料を含まないように、前記セラミック層内で、前記セラミック層の前記上面と実質的に平行な向きで、前記セラミック層内の上の方の位置に配置され、前記クランプ電極アセンブリは、前記基板を支持するよう構成された前記セラミック層の前記上面の前記領域の下にある領域に少なくとも及ぶように、前記セラミック層を通して水平に広がるよう構成されている、クランプ電極アセンブリと、
前記セラミック層の外周の周りに実質的に均一に分散された複数のＲＦ電力供給接続モジュールであって、前記複数のＲＦ電力供給接続モジュールの各々は、前記ベースプレートからそれぞれの位置にある前記クランプ電極アセンブリへのＲＦ電力伝送路を形成するために、前記ベースプレートからそれぞれの位置にある前記クランプ電極アセンブリへの電気接続を形成するよう構成され、前記ベースプレート、前記複数のＲＦ電力供給接続モジュール、および、前記クランプ電極アセンブリは共に、前記静電チャックの内部空間の周りにＲＦ電力伝達を方向付けるためのファラデーケージを形成する、複数のＲＦ電力供給接続モジュールと、
を備える、静電チャック。
【請求項２】
請求項１に記載の静電チャックであって、
前記複数のＲＦ電力供給接続モジュールの各々は、前記ベースプレートと前記セラミック層内の露出埋め込み導電部分との間に伸びる第１電気接続部を備え、前記露出埋め込み導電部分の一部分が、前記セラミック層の底部で露出され、前記複数のＲＦ電力供給接続モジュールの各々は、前記露出埋め込み導電部分から前記セラミック層を通して前記クランプ電極アセンブリまで伸びる第２電気接続部を備える、静電チャック。
【請求項３】
請求項２に記載の静電チャックであって、
前記第１電気接続部は、前記露出埋め込み導電部分の露出部分に向かって圧迫された導電ピンを備え、前記導電ピンは、前記ベースプレートから前記導電ピンへのＲＦ信号の伝達を可能にするために、前記ベースプレートへ電気接続される、静電チャック。
【請求項４】
請求項３に記載の静電チャックであって、
前記導電ピンは、３０アンペアまでの電流を伝達するよう構成される、静電チャック。
【請求項５】
請求項２に記載の静電チャックであって、
前記第２電気接続部は、前記セラミック層内に１または複数の内部埋め込み導電部分を備え、前記１または複数の内部埋め込み導電部分の各々は、前記セラミック層の前記上面と実質的に平行に配置され、前記第２電気接続部は、前記内部埋め込み導電部分を、互いに、そして、前記露出埋め込み導電部分に、そして、前記クランプ電極アセンブリに、電気接続するように配置された１または複数の垂直導電構造を備える、静電チャック。
【請求項６】
請求項５に記載の静電チャックであって、
前記垂直導電構造の少なくとも１つは、前記露出埋め込み導電部分と前記内部埋め込み導電部分の最も下のものとの間で前記セラミック層を通して伸び、前記垂直導電構造の少なくとも１つは、前記内部埋め込み導電部分の最も高いものと前記クランプ電極アセンブリとの間で前記セラミック層を通して伸び、前記垂直導電構造の少なくとも１つは、存在する場合に、垂直に隣接する各セットの２つの前記内部埋め込み導電部分の間で前記セラミック層を通して伸びる、静電チャック。
【請求項７】
請求項５に記載の静電チャックであって、
前記垂直導電構造の少なくとも４つは、前記露出埋め込み導電部分と前記内部埋め込み導電部分の最も下のものとの間で前記セラミック層を通して伸び、前記垂直導電構造の少なくとも４つは、前記内部埋め込み導電部分の最も高いものと前記クランプ電極アセンブリとの間で前記セラミック層を通して伸び、前記垂直導電構造の少なくとも４つは、存在する場合に、垂直に隣接する各セットの２つの前記内部埋め込み導電部分の間で前記セラミック層を通して伸びる、静電チャック。
【請求項８】
請求項２に記載の静電チャックであって、
前記複数のＲＦ電力供給接続モジュールは、前記セラミック層の外周の近くに配置された８個のＲＦ電力供給接続モジュールを含み、前記８個のＲＦ電力供給接続モジュールの各々は、前記セラミック層の前記上面と直交して伸びる前記セラミック層の中心線の周りで測定して約４５°の角度ずつ前記８個のＲＦ電力供給接続モジュールの隣接する各モジュールから分離されている、静電チャック。
【請求項９】
請求項１に記載の静電チャックであって、
前記クランプ電極アセンブリは、単極モードで動作するよう構成された単一の電極として形成される、静電チャック。
【請求項１０】
請求項１に記載の静電チャックであって、
前記クランプ電極アセンブリは、双極モードで動作するよう構成された２つの電極として形成される、静電チャック。
【請求項１１】
請求項１に記載の静電チャックであって、さらに、
前記セラミック層内で、前記クランプ電極アセンブリの下方の前記セラミック層内の垂直位置に形成された周辺ＲＦ電力供給電極を備え、
前記周辺ＲＦ電力供給電極は、上面、底面、内側縁部、および、外側縁部によって規定された環状の形状を有し、前記周辺ＲＦ電力供給電極の前記上面および底面は、前記セラミック層の前記上面と実質的に平行に向けられ、前記周辺ＲＦ電力供給電極の前記内側縁部は、前記主要ＲＦ電力供給電極の外縁よりも半径方向で前記セラミック層の中心線の近くに配置され、前記セラミック層の前記中心線は、前記セラミック層の前記上面と直交して伸び、前記周辺ＲＦ電力供給電極の前記外側縁部は、前記クランプ電極アセンブリの前記外縁よりも前記セラミック層の前記中心線から離れて配置される、静電チャック。
【請求項１２】
請求項１１に記載の静電チャックであって、
前記複数のＲＦ電力供給接続モジュールの各々は、前記ベースプレートと前記セラミック層内の露出埋め込み導電部分との間に伸びる第１電気接続部を備え、前記露出埋め込み導電部分の一部分が、前記セラミック層の底部で露出され、
前記複数のＲＦ電力供給接続モジュールの各々は、前記露出埋め込み導電部分から前記セラミック層を通して前記クランプ電極アセンブリまで伸びる第２電気接続部を備え、前記第２電気接続部は、前記露出埋め込み導電部分から前記周辺ＲＦ電力供給電極へ前記セラミック層を通して伸びる下側電気接続部と、前記周辺ＲＦ電力供給電極から前記クランプ電極アセンブリへ前記セラミック層を通して伸びる上側電気接続部とを備える、静電チャック。
【請求項１３】
請求項１２に記載の静電チャックであって、
前記セラミック層は、中央領域および周辺領域を備え、前記中央領域は、前記基板を支持するよう構成された前記領域を含み、前記周辺領域は、前記中央領域を囲むよう構成され、前記セラミック層は、前記中央領域および前記周辺領域の両方にわたって実質的に均一な平面として広がる底面を有し、前記中央領域は、前記セラミック層の前記底面と垂直に測定される第１全厚を有し、前記周辺領域は、前記セラミック層の底面と垂直に測定される第２全厚を有し、前記第２全厚は、前記第１全厚よりも小さく、前記クランプ電極アセンブリの全体が、前記中央領域内に配置され、前記周辺領域は、前記周辺ＲＦ電力供給電極の一部を含む、静電チャック。
【請求項１４】
請求項１に記載の静電チャックであって、
前記クランプ電極アセンブリと前記セラミック層の前記上面との間の前記セラミック層の前記領域が他の導電材料を実質的に含まないことは、前記クランプ電極アセンブリと前記セラミック層の前記上面との間の前記セラミック層の前記領域が全く導電材料を含まないこと、もしくは、前記クランプ電極アセンブリと前記セラミック層の前記上面との間の前記セラミック層の前記領域が、ＲＦ信号の伝達に干渉しないまばらに分布した導電材料を含むこと、もしくは、前記クランプ電極アセンブリと前記セラミック層の前記上面との間の前記セラミック層の前記領域が、他の周囲の導電材料から電気的に絶縁された何らかの導電材料を含むこと、もしくは、前記クランプ電極アセンブリと前記セラミック層の前記上面との間の前記セラミック層の前記領域が、ＲＦ信号を遮断しないほど十分に小さい厚さの導電材料を含むこと、に対応する、静電チャック。
【請求項１５】
プラズマ処理のためのシステムであって、
処理チャンバと、
前記処理チャンバ内に配置された静電チャックであって、
導電材料で形成されたベースプレートと、
セラミック層であって、前記ベースプレートと前記セラミック層との間に配置されたボンド層を用いて前記ベースプレートの上面に取り付けられ、基板を支持するよう構成された領域を含む上面を有する、セラミック層と、
クランプ電極アセンブリであって、前記クランプ電極アセンブリと前記セラミック層の前記上面との間の前記セラミック層の領域が実質的に他の導電材料を含まないように、前記セラミック層内で、前記セラミック層の前記上面と実質的に平行な向きで、前記セラミック層内の上の方の位置に配置され、前記クランプ電極アセンブリは、前記基板を支持するよう構成された前記セラミック層の前記上面の前記領域の下にある領域に少なくとも及ぶように、前記セラミック層を通して水平に広がるよう構成されている、クランプ電極アセンブリと、
前記セラミック層の外周の周りに実質的に均一に分散された複数のＲＦ電力供給接続モジュールであって、前記複数のＲＦ電力供給接続モジュールの各々は、前記ベースプレートからそれぞれの位置にある前記クランプ電極アセンブリへのＲＦ電力伝送路を形成するために、前記ベースプレートからそれぞれの位置にある前記クランプ電極アセンブリへの電気接続を形成するよう構成される、複数のＲＦ電力供給接続モジュールと、を備える、静電チャックと、
ＲＦ電力を前記静電チャックの前記ベースプレートに伝達するように接続されたＲＦ電源と、
を備え、
前記静電チャックの前記ベースプレート、前記複数のＲＦ電力供給接続モジュール、および、前記クランプ電極アセンブリは共に、前記静電チャックの内部空間の周りにＲＦ電力伝達を方向付けるためのファラデーケージを形成する、システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のプラズマ処理のためのシステムであって、
前記クランプ電極アセンブリは、単極モードで動作するよう構成された単一の電極として形成される、システム。
【請求項１７】
請求項１６に記載のプラズマ処理のためのシステムであって、さらに、
前記クランプ電極アセンブリに電気接続され、前記基板が存在する時に前記セラミック層の前記上面への前記基板の静電クランプを引き起こすように前記クランプ電極アセンブリの前記単一の電極に電流を供給するよう構成されたクランプ電源を備える、システム。
【請求項１８】
請求項１５に記載のプラズマ処理のためのシステムであって、
前記クランプ電極アセンブリは、双極モードで動作するよう構成された２つの電極として形成される、システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のプラズマ処理のためのシステムであって、さらに、
前記クランプ電極アセンブリに電気接続され、前記基板が存在する時に前記セラミック層の前記上面への前記基板の静電クランプを引き起こすように前記クランプ電極アセンブリの前記２つの電極に電流を供給するよう構成されたクランプ電源を備える、システム。
【請求項２０】
静電チャックを製造するための方法であって、
基板を支持するよう構成された領域を含む上面を有するセラミック層を形成する工程であって、
前記セラミック層を形成する工程は、クランプ電極アセンブリを、前記クランプ電極アセンブリと前記セラミック層の前記上面との間の前記セラミック層の領域が実質的に他の導電材料を含まないように、前記セラミック層内で、前記セラミック層の前記上面と実質的に平行な向きで、前記セラミック層内の上の方の位置に配置する工程を含み、前記クランプ電極アセンブリは、前記基板を支持するよう構成された前記セラミック層の前記上面の前記領域の下にある領域に少なくとも及ぶように、前記セラミック層を通して水平に広がるよう構成され、
前記セラミック層を形成する工程は、前記セラミック層の外周の周りに実質的に均一に分散されるように複数のＲＦ電力供給接続モジュールを配置する工程を含み、前記複数のＲＦ電力供給接続モジュールの各々は、ベースプレートからそれぞれの位置にある前記クランプ電極アセンブリへのＲＦ電力伝送路を形成するために、前記ベースプレートからそれぞれの位置にある前記クランプ電極アセンブリへの電気接続を形成するよう構成される、工程と、
前記ベースプレートと前記セラミック層との間に配置されたボンド層を用いて前記ベースプレートに前記セラミック層を取り付ける工程と、
を備え、
前記ベースプレート、前記複数のＲＦ電力供給接続モジュール、および、前記クランプ電極アセンブリは共に、前記静電チャックの内部空間の周りにＲＦ電力伝達を方向付けるためのファラデーケージを形成する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイス製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの現代の半導体チップ製造処理がプラズマ処理チャンバ内で実行され、その中で、基板（例えば、ウエハ）が静電チャック上に支持される。一部の例では、高周波（ＲＦ）信号が、静電チャックを通して伝達され、静電チャックの上の領域内でプラズマの生成および／またはＲＦバイアスを提供する。ＲＦ信号は、一般に、静電チャックの底部に伝達され、容量結合によって静電チャックの内部構造を流れ、静電チャックの上の領域に到達する。静電チャックの内部構造は、異なる静電チャック間で様々でありうるため、異なる静電チャックを通るＲＦ信号の伝達にばらつきが生じる。また、静電チャックの内部構造は、方位によって様々である場合があり、それにより、静電チャックを通るＲＦ信号の伝達に方位非均一性が生じる。
【発明の概要】
【０００３】
一実施例において、静電チャックが開示されている。静電チャックは、導電材料で形成されたベースプレートを備える。静電チャックは、さらに、ベースプレートとセラミック層との間に配置されたボンド層を用いてベースプレートの上面に取り付けられたセラミック層を備える。セラミック層は、基板を支持するよう構成された領域を含む上面を有する。静電チャックは、クランプ電極アセンブリとセラミック層の上面との間のセラミック層の領域が実質的に他の導電材料を含まないように、セラミック層内で、セラミック層の上面と実質的に平行な向きで、セラミック層内の上の方の位置に配置されたクランプ電極アセンブリを備える。クランプ電極アセンブリは、基板を支持するよう構成されたセラミック層の上面の領域の下にある領域に少なくとも及ぶように、セラミック層を通して水平に広がるよう構成される。静電チャックは、さらに、セラミック層の外周の周りに実質的に均一に分散された複数のＲＦ電力供給接続モジュールを備える。複数のＲＦ電力供給接続モジュールの各々は、ベースプレートからそれぞれの位置にあるクランプ電極アセンブリへのＲＦ電力伝送路を形成するために、ベースプレートからそれぞれの位置にあるクランプ電極アセンブリへの電気接続を形成するよう構成される。ベースプレート、複数のＲＦ電力供給接続モジュール、および、クランプ電極アセンブリは共に、静電チャックの内部空間の周りにＲＦ電力伝達を方向付けるためのファラデーケージを形成する。
【０００４】
一実施例において、プラズマ処理のためのシステムが開示されている。システムは、処理チャンバと、処理チャンバ内に配置された静電チャックと、を備える。静電チャックは、導電材料で形成されたベースプレートを備える。静電チャックは、さらに、ベースプレートとセラミック層との間に配置されたボンド層を用いてベースプレートの上面に取り付けられたセラミック層を備える。セラミック層は、基板を支持するよう構成された領域を含む上面を有する。静電チャックは、さらに、クランプ電極アセンブリとセラミック層の上面との間のセラミック層の領域が実質的に他の導電材料を含まないように、セラミック層内で、セラミック層の上面と実質的に平行な向きで、セラミック層内の上の方の位置に配置されたクランプ電極アセンブリを備える。クランプ電極アセンブリは、基板を支持するよう構成されたセラミック層の上面の領域の下にある領域に少なくとも及ぶように、セラミック層を通して水平に広がるよう構成される。静電チャックは、さらに、セラミック層の外周の周りに実質的に均一に分散された複数のＲＦ電力供給接続モジュールを備える。複数のＲＦ電力供給接続モジュールの各々は、ベースプレートからそれぞれの位置にあるクランプ電極アセンブリへのＲＦ電力伝送路を形成するために、ベースプレートからそれぞれの位置にあるクランプ電極アセンブリへの電気接続を形成するよう構成される。システムは、さらに、ＲＦ電力を静電チャックのベースプレートに伝達するように接続されたＲＦ電源を備える。静電チャックのベースプレート、複数のＲＦ電力供給接続モジュール、および、クランプ電極アセンブリは共に、静電チャックの内部空間の周りにＲＦ電力伝達を方向付けるためのファラデーケージを形成する。
【０００５】
一実施例において、静電チャックを製造するための方法が開示されている。方法は、基板を支持するよう構成された領域を含む上面を有するセラミック層を形成する工程を備える。セラミック層を形成する工程は、クランプ電極アセンブリとセラミック層の上面との間のセラミック層の領域が実質的に他の導電材料を含まないように、セラミック層内で、セラミック層の上面と実質的に平行な向きで、セラミック層内の上の方の位置にクランプ電極アセンブリを配置する工程を含む。クランプ電極アセンブリは、基板を支持するよう構成されたセラミック層の上面の領域の下にある領域に少なくとも及ぶように、セラミック層を通して水平に広がるよう構成される。セラミック層を形成する工程は、さらに、セラミック層の外周の周りに実質的に均一に分散させて、複数のＲＦ電力供給接続モジュールを配置する工程を含む。複数のＲＦ電力供給接続モジュールの各々は、ベースプレートからそれぞれの位置にあるクランプ電極アセンブリへのＲＦ電力伝送路を形成するために、ベースプレートからそれぞれの位置にあるクランプ電極アセンブリへの電気接続を形成するよう構成される。方法は、さらに、ベースプレートとセラミック層との間に配置されたボンド層を用いてベースプレートにセラミック層を取り付ける工程を備える。ベースプレート、複数のＲＦ電力供給接続モジュール、および、クランプ電極アセンブリは共に、静電チャックの内部空間の周りにＲＦ電力伝達を方向付けるためのファラデーケージを形成する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明のいくつかの実施形態に従って、プラズマ処理チャンバを備えたプラズマ処理用のシステムを示す図。
【０００７】
【図２Ａ】本発明のいくつかの実施形態に従って、クランプ電極アセンブリと、１または複数の抵抗ヒータとを備えるよう構成されたセラミック層を備えた静電チャックを示す図。
【０００８】
【図２Ｂ】本発明のいくつかの実施形態に従って、太い実線で示されたＲＦ信号伝送路と共に図２Ａの構成を示す図。
【０００９】
【図３Ａ】本発明のいくつかの実施形態に従って、図２Ａに示した視線Ａ−Ａに対応して、クランプ電極アセンブリと複数のＲＦ電力供給接続モジュールとの間の界面を通して伸びる静電チャックを示す水平断面図。
【００１０】
【図３Ｂ】本発明のいくつかの実施形態に従って、クランプ電極アセンブリがセラミック層の中心線の周りで放射対称的に分断された、図３Ａのクランプ電極アセンブリの変形例を示す図。
【００１１】
【図３Ｃ】本発明のいくつかの実施形態に従って、クランプ電極アセンブリがセラミック層の中心線の周りで放射対称的に分断された、図３Ａのクランプ電極アセンブリの変形例を示す図。
【００１２】
【図４】本発明のいくつかの実施形態に従って、複数のＲＦ電力供給接続モジュールの１つを通る垂直断面図。
【００１３】
【図５】本発明のいくつかの実施形態に従って、隣接するセットの２つの内部埋め込み導電部分の間で冗長に複数の垂直導電構造を利用する一例を示す図。
【００１４】
【図６Ａ】本発明のいくつかの実施形態に従って、段付き構成を有するセラミック層を備えた静電チャックを示す図。
【００１５】
【図６Ｂ】本発明のいくつかの実施形態に従って、セラミック層を示す上面図。
【００１６】
【図６Ｃ】本発明のいくつかの実施形態に従って、複数のＲＦ電力供給接続モジュールの１つの断面を示す垂直断面図。
【００１７】
【図６Ｄ】本発明のいくつかの実施形態に従って、独立制御されたＲＦ信号が複数のＲＦ電力供給接続モジュールおよびベースプレートにそれぞれ伝達されうるように第１電気接続部がベースプレートから電気的に絶縁されている複数のＲＦ電力供給接続モジュールの１つを通る断面を示す垂直断面図。
【００１８】
【図７】本発明のいくつかの実施形態に従って、静電チャックを製造するための方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下の説明では、本発明の完全な理解を促すために、数多くの具体的な詳細事項が示されている。しかしながら、当業者には明らかなように、本発明は、これらの具体的な詳細事項の一部または全てがなくとも実施することが可能である。また、本発明が不必要に不明瞭となることを避けるため、周知の処理動作の詳細な説明は省略した。
【００２０】
図１は、本発明のいくつかの実施形態に従って、プラズマ処理チャンバ１００を備えたプラズマ処理用のシステムを示す。プラズマ処理チャンバ１００は、１または複数の側壁１０１Ａ、上部構造１０１Ｂ、および、底部構造１０１Ｃによって規定された外部構造１０１を備える。いくつかの実施形態において、プラズマ処理チャンバ１００の外部構造１０１は、導電材料で形成され、基準接地電位への電気接続を有してよい。いくつかの実施形態において、プラズマ処理チャンバ１００は、開閉可能通路１０３を備えてよく、それを通して、基板１０５がプラズマ処理チャンバ１００へ挿入され、そこから取り出されうる。別の実施形態において、処理チャンバ１００の上側部分は、基板１０５の挿入および取り出しを可能にするために処理チャンバ１００の下側部分から分離するよう構成されてもよい。
【００２１】
プラズマ処理チャンバは、下側支持構造１０９上に配置された静電チャック１０７を備える。静電チャック１０７は、ベースプレート１１１、ボンド層１１３、および、セラミック層１１５を備える。いくつかの実施形態において、ベースプレート１１１は、アルミニウムで形成される。ただし、別の実施形態において、ベースプレート１１１は、ベースプレート１１１が、静電チャック１０７の動作をサポートするのに十分な電気伝導、熱伝導、および、機械的強度を提供する限りは、その他の材料または材料の組あわせで形成されてもよい。ボンド層１１３は、セラミック層１１５をベースプレート１１１へ固定する。ボンド層１１３は、セラミック層１１５とベースプレート１１１との間の断熱層としても機能する。セラミック層１１５の上面は、処理中に基板１０５を支持するよう構成された領域を備える。いくつかの実施形態において、セラミック層１１５の上面は、メサ構造と呼ばれる複数の隆起構造の同一平面上の上面によって形成される。基板１０５がメサ構造の上面に支持された状態で、メサ構造の側面の間の領域は、ヘリウムガスなどの流体の流れを基板１０５の背面に対して提供することで、基板１０５の温度制御を改善する。
【００２２】
プラズマ処理チャンバ１００は、プラズマ処理領域１１９が静電チャック１０７と上部電極１１７との間に存在するように、静電チャック１０７の上方に配置された上部電極１１７をさらに備える。いくつかの実施形態において、上部電極１１７は、基準接地電位１２５に電気接続される。処理ガス供給ライン１２１が、処理ガス源１２３からプラズマ処理領域１１９へ処理ガスを供給するために配管される。いくつかの実施形態において、処理ガス供給ライン１２１は、単に、プラズマ処理チャンバ１００内の１または複数の位置に処理ガスを供給するよう構成される。いくつかの実施形態において、上部電極１１７は、複数の供給ポートにつながる複数の内部流路を備えたシャワーヘッド電極として規定され、処理ガスが、複数の内部流路を通って複数の供給ポートに流され、分散されてプラズマ処理領域１１９内に至ることができるように、処理ガス供給ライン１２１がシャワーヘッド電極の入力側に配管される。
【００２３】
ＲＦ電源１２９が、整合モジュール１３１を通して接続部１２７へＲＦ信号を供給するために接続されており、接続部１２７は、供給されたＲＦ信号を下側支持構造１０９に伝達するよう構成されている。動作中、処理ガスは、プラズマ処理領域１１９に流され、ＲＦ信号は、下側支持構造１０９に供給される。ＲＦ信号は、下側支持構造からベースプレート１１１へ伝達され、ベースプレート１１１から静電チャック１０７を通り、そして、プラズマ処理領域１１９を通して上部電極１１７に至る。ＲＦ信号は、プラズマ処理領域１１９内の処理ガスをプラズマ１３３に変換して、基板１０５へ暴露させ、それにより、プラズマ１３３の反応成分（イオンおよび／またはラジカルなど）が、基板１０５の露出部分を改質するよう作用する。いくつかの実施形態では、処理チャンバ１００内のガスが、プラズマ処理領域１１９からサイド通気口１３５を通して排気ポート１３７へ流れ、排気ポート１３７は、処理チャンバ１００の内部空間から流体を引き出すよう構成された排気モジュール１３９に接続部１３８を通して配管されている。
【００２４】
プラズマ処理チャンバ１００は、本明細書では、説明しやすいように、簡略に提示されていることを理解されたい。実際には、プラズマ処理チャンバ１００は、本明細書には記載していない多くの構成要素を備えた複雑なシステムである。しかしながら、本議論のために理解すべきことは、プラズマ処理チャンバ１００が、注意深く制御された条件下で１または複数の処理ガス組成物の制御された流れを受けるように接続され、そして、基板１０５を保持するための静電チャック１０７を備え、静電チャック１０７が、１または複数の処理ガス組成物をプラズマ１３３に変換して特定の方法での基板１０５の処理を可能にするため、および／または、静電チャック１０７の上にあるプラズマ処理領域１１９内でのプラズマ１３３のＲＦバイアスのために、ＲＦ信号をプラズマ処理領域１１９に伝達することである。プラズマ処理チャンバ１００によって実行されうるプラズマ処理動作の例は、特に、エッチング動作、蒸着動作、および、アッシング動作を含む。
【００２５】
プラズマ処理チャンバ１００は、静電チャック１０７を利用する容量結合プラズマ（ＣＣＰ）処理チャンバのタイプの一例である。しかしながら、静電チャック１０７は、ＲＦ信号が、静電チャック１０７から、静電チャック１０７によって保持される基板の上のプラズマ処理領域へ伝達されうるその他のタイプのプラズマ処理チャンバ（誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）処理チャンバおよびトランス結合プラズマ（ＴＣＰ）処理チャンバなど）で利用可能であることを理解されたい。本明細書の開示は、主に、静電チャック１０７の設計および動作の改善に関連する。したがって、本明細書に記載の静電チャック１０７の様々な実施例は、基本的に任意のタイプのプラズマ処理チャンバで利用可能であり、図１のプラズマ処理チャンバ１００は、議論ために一例を提供していることを理解されたい。
【００２６】
一実施例において、本明細書で用いられる基板１０５という用語は、半導体ウエハを指す。ただし、別の実施形態において、本明細書で用いられる基板１０５という用語は、サファイア、ＧａＮ、ＧａＡｓ、または、ＳｉＣ、もしくは、その他の基板材料で形成された基板を指しうるものであり、ガラスパネル／基板、金属ホイル、金属シート、ポリマ材料などを含みうる。また、様々な実施形態において、本明細書で言及される基板１０５は、形態、形状、および／または、サイズが様々であってよい。例えば、いくつかの実施形態において、本明細書で言及される基板１０５は、２００ｍｍ（ミリメートル）半導体ウエハ、３００ｍｍ半導体ウエハ、または、４５０ｍｍ半導体ウエハに対応しうる。また、いくつかの実施形態において、本明細書で言及される基板１０５は、形状の中でも特に、平面パネルディスプレイ用の長方形基板など、非円形の基板に対応してもよい。
【００２７】
図２Ａは、本発明のいくつかの実施形態に従って、クランプ電極アセンブリ２０１と、１または複数の抵抗ヒータ２０５とを備えるよう構成されたセラミック層１１５を備えた静電チャック１０７を示す。いくつかの実施形態において、クランプ電極アセンブリ２０１は、セラミック層１１５の上面上に基板１０５を保持するための電場を生成するために単極動作するよう構成された単一の電極を有しうる。クランプ電極アセンブリ２０１の単極動作のために、ベースプレート１１１からの直流分離が、任意選択的になされる。
【００２８】
いくつかの実施形態において、クランプ電極アセンブリ２０１は、セラミック層１１５の上面上に基板１０５を保持するための電場を生成するために差動電圧が２つの別個のクランプ電極の間に印加される双極動作をするよう構成された２つの別個のクランプ電極を備えてもよい。様々な実施形態において、２つの別個のクランプ電極は、双極動作を可能にするように幾何学的に互いにかみ合わせられるかまたは交互配置されうる。また、いくつかの実施形態において、クランプ電極アセンブリ２０１は、多相的に動作するように接続された３以上の別個のクランプ電極を備えてもよい。クレーム電極アセンブリ２０１内の１または複数のクランプ電極の各々は、接続部１３４を通してＤＣ電圧源１３２に接続される。
【００２９】
クランプ電極アセンブリ２０１の双極動作のために、ベースプレート１１１からの直流分離が必要である。いくつかの実施形態において、結合コンデンサが、このために提供されうる。いくつかの実施形態において、ＲＦ信号のフィルタリングを提供するために、１または複数のコンデンサ１３６が、クランプ電極アセンブリ２０１の１または複数のクランプ電極と、ベースプレート１１１との間に電気接続されうる。ＤＣ電圧源１３２は、クランプ電極アセンブリ２０１の１または複数のクランプ電極上の電圧を制御するよう構成される。クランプ電極アセンブリ２０１が複数のクランプ電極を備える実施形態において、複数のクランプ電極の各々は、その電圧および／または位相が、クランプ電極アセンブリ２０１の複数のクランプ電極の他の電極と独立して制御されるように、ＤＣ電圧源１３２に（または、それぞれが別個のＤＣ電圧源１３２に）接続される。いくつかの実施形態において、コンデンサ１３６は、静電チャック１０７内に配置されうる。別の実施形態において、特にコンデンサ１３６がより大きいサイズである場合に、コンデンサ１３６は、静電チャック１０７の外部に取り付けられてもよい。コンデンサ１３６のサイズは、クランプ電圧、ＲＦ電流、および、ベースプレート１１１とクランプ電極アセンブリ２０１のクランプ電極との間の接続部の数によって決まる。
【００３０】
いくつかの実施形態において、静電チャック１０７は、ボンド層１１３の径方向外周の外でセラミック層１１５の底面とベースプレート１１１の上面との間に配置された外周シール２０７を備える。外周シール２０７は、セラミック層１１５およびベースプレート１１１がボンド層１１３と接する内部領域にプラズマ１３３の要素および／または処理副生成物材料に入ることを防止するよう構成されている。
【００３１】
様々な実施形態において、静電チャック１０７は、様々な冷却メカニズム、加熱メカニズム、クランプメカニズム、バイアス電極、基板持ち上げピン、および、センサを備えるよう構成されてよく、ここで、センサは、パラメータの中でも特に、温度、圧力、電圧、および／または、電流の測定を提供しうる。例えば、ベースプレート１１１は、冷却流体を流すことができる複数の冷却路２１１を備えるよう構成されてよい。また、セラミック層１１５は、背面ガスを流して、基板１０５の下にあるメサ構造の間の領域に供給できる流体流路の配列を備えてよい。下側支持構造１０９は、静電チャック１０７の内部構成要素（例えば、抵抗ヒータ２０５、背面ガス供給システム、基板持ち上げピン、クランプ電極アセンブリ２０１、冷却路２１１、センサ、など）のための様々な回路、配管、制御構成要素、および、支持部品を保持するよう構成されてよい。
【００３２】
高周波数ＲＦ電力用途（例えば、約１ＭＨｚ以上のＲＦ周波数）のために、クランプ電極アセンブリ２０１は、プラズマ処理領域１１９にＲＦ信号を分散させるように用いられる。一部の例において、ＲＦ信号は、静電チャック１０７の内部領域を通したクランプ電極アセンブリ２０１および最終的にはプラズマ処理領域１１９へのＲＦ信号の容量結合に依存して、ベースプレート１１１に印加されてよい。しかしながら、静電チャック１０７の内部領域を通してＲＦ信号を伝達することに関連して困難がある。例えば、静電チャック１０７の内部領域を通してＲＦ信号を伝達すると、基板１０５の損傷および／またはデチャックを引き起こしうる望ましくない（寄生）プラズマを静電チャック１０７の様々な内部領域内で引火させる可能性がある。また、静電チャック１０７の内部領域を通して伝達されたＲＦ信号は、抵抗ヒータ２０５の素子を通して結合しうるため、プラズマ処理領域１１９に到達するＲＦ電流分布の不均一性を引き起こし、ひいては、処理均一性（例えば、エッチング均一性およびクリティカルディメンション均一性）に悪影響を及ぼしうる。さらに、静電チャック１０７の内部領域を通して伝達されたＲＦ信号は、静電チャック内の様々な回路（回路の中でも特に、抵抗ヒータ２０５の駆動回路など）を損傷しうる。低周波数ＲＦ電力用途（例えば、約１ＭＨｚ未満のＲＦ周波数）では、静電チャック１０７は、ＲＦ信号にとって高インピーダンス絶縁体となる。したがって、低周波数ＲＦ電力用途では、外部コンデンサなどの並列結合メカニズムを含めずに、ベースプレート１１１からセラミック層１１５を通してプラズマ処理領域１１９に低周波数ＲＦ信号を伝達することに依存するのは困難である。
【００３３】
静電チャック１０７を通したＲＦ信号の伝達に関連する問題を解決するために、ベースプレート１１１とクランプ電極アセンブリ２０１の１または複数のクランプ電極との間が電気接続されるいくつかの実施形態を本明細書に開示する。これらの実施形態において、静電チャック１０７は、１つのプレートとして機能するクランプ電極アセンブリ２０１の１または複数のクランプ電極、絶縁体として機能するセラミック層１１５、および、別のプレートとして機能する基板１０５と共に、平行板コンデンサとして動作する。いくつかの実施形態において、この構成が十分な固有電気容量を提供しない場合、さらなる補完的な静電容量が、所望の静電容量レベルに到達するように導入されてよい。この構成では、ＲＦ電流が、クランプ電極アセンブリ２０１の１または複数のクランプ電極からセラミック層１１５を通して基板１０５に容量結合される。また、この構成において、ベースプレート１１１とクランプ電極アセンブリ２０１の１または複数のクランプ電極との間の電気接続は、これらの電気接続の損傷と、それに対応してクランプ電極アセンブリ２０１が基板１０５を保持できなくなることを避けるために、印加ＲＦ電流に耐えるサイズおよび数で構成される。ベースプレート１１１とクランプ電極アセンブリ２０１の１または複数のクランプ電極との間の電気接続が静電チャック１０７内に存在すれば、静電チャック１０７の問題の生じた内部領域を通してＲＦ信号を伝達する必要がないことを理解されたい。したがって、ベースプレート１１１とクランプ電極アセンブリ２０１の１または複数のクランプ電極との間の電気接続は、低および高ＲＦ信号周波数の幅広いスペクトルにわたってプラズマ処理領域１１９へＲＦ信号を安全かつ確実に供給する。
【００３４】
図２Ａに戻ると、クランプ電極アセンブリ２０１の１または複数のクランプ電極は、クランプ電極アセンブリ２０１とセラミック層１１５の上面との間のセラミック層１１５の領域が実質的に他の導電材料を含まないように、セラミック層１１５内で、セラミック層１１５の上面と実質的に平行な向きで、セラミック層１１５内の上の方の位置に配置される。また、クランプ電極アセンブリ２０１は、基板１０５を支持するよう構成されたセラミック層１１５の上面の領域の下にある領域に少なくとも及ぶように、セラミック層１１５を通して水平に広がるよう構成される。クランプ電極アセンブリ２０１は、反応静電容量を最適化すると共に、クランプ電極アセンブリ２０１から生じる電場との干渉を最小化するように、セラミック層１１５の上部付近に配置される。
【００３５】
いくつかの実施形態において、クランプ電極アセンブリ２０１の１または複数のクランプ電極とセラミック層１１５の上面との間のセラミック層１１５の領域が他の導電材料を実質的に含まないことは、この領域が導電材料を含まないことに対応する。いくつかの実施形態において、クランプ電極アセンブリ２０１の１または複数のクランプ電極とセラミック層１１５の上面との間のセラミック層１１５の領域が他の導電材料を実質的に含まないことは、この領域が、ＲＦ信号の伝達に干渉しないまばらに分布した導電材料を含むことに対応する。いくつかの実施形態において、クランプ電極アセンブリ２０１の１または複数のクランプ電極とセラミック層１１５の上面との間のセラミック層１１５の領域が他の導電材料を実質的に含まないことは、この領域が、他の周囲の導電材料から電気的に絶縁された（すなわち、電気的に浮遊する）何らかの導電材料を含むことに対応する。いくつかの実施形態において、クランプ電極アセンブリ２０１の１または複数のクランプ電極とセラミック層１１５の上面との間のセラミック層１１５の領域が他の導電材料を実質的に含まないことは、この領域が、ＲＦ信号を遮断しないほど十分に小さい厚さの導電材料を含むことに対応する。
【００３６】
様々な実施形態において、クランプ電極アセンブリ２０１の１または複数のクランプ電極は、特に、モリブデン、タンタル、タングステン、パラジウム、ルテニウム、プラチナで形成される。ただし、クランプ電極アセンブリ２０１の１または複数のクランプ電極は、クランプ電極アセンブリ２０１の１または複数のクランプ電極が、必要とされる周波数のＲＦ信号の導体として機能することができ、製造および動作に関する機械的および熱的要件を満たす限りは、基本的に任意の導電材料で形成されてよいことを理解されたい。いくつかの実施形態において、クランプ電極アセンブリ２０１の１または複数のクランプ電極の厚さは、印加ＲＦ信号周波数でのＲＦ信号伝達のための表皮深さの約２〜３倍である。一例として、１３．５６ＭＨｚの印加ＲＦ信号周波数でのＲＦ信号伝達の表皮深さは、約０．０００７インチ（約０．０１７７８ｍｍ）である。別の例として、４００ｋＨｚの印加ＲＦ信号周波数でのＲＦ信号伝達の表皮深さは、約０．００４インチ（約０．１０１６ｍｍ）である。いくつかの実施形態において、クランプ電極アセンブリ２０１の１または複数のクランプ電極の厚さは、約０．００５インチ（約０．１２７ｍｍ）〜約０．０１５インチ（約０．３８１ｍｍ）までの範囲内である。ただし、別の実施形態において、クランプ電極アセンブリ２０１の１または複数のクランプ電極の厚さは、０．００５インチ（０．１２７ｍｍ）より小さくてもよいし、０．０１５インチ（０．３８１ｍｍ）より大きくてもよいことを理解されたい。また、いくつかの実施形態において、クランプ電極アセンブリ２０１の１または複数のクランプ電極は、セラミック層１１５の製造中に金属ホイルを適用（例えば、積層、同時焼成など）することによって形成される。いくつかの実施形態において、セラミック層１１５の製造中、クランプ電極アセンブリ２０１の１または複数のクランプ電極は、クランプ電極アセンブリ２０１の１または複数のクランプ電極を形成する金属材料を含むようにインクが配合されたスクリーン印刷処理を用いて形成される。ただし、別の実施形態において、異なる方法および技術が、クランプ電極アセンブリ２０１の１または複数のクランプ電極を形成するために用いられてもよいことを理解されたい。
【００３７】
ベースプレート１１１へのクランプ電極アセンブリ２０１の１または複数のクランプ電極の電気接続を提供するために、複数のＲＦ電力供給接続モジュール２０９が、セラミック層１１５の外周の周りに実質的に均一に分散されており、複数のＲＦ電力供給接続モジュール２０９の各々は、ベースプレート１１１とクランプ電極アセンブリ２０１の１または複数のクランプ電極との間に、ＲＦ信号のための低インピーダンス伝送路を提供する。複数のＲＦ電力供給接続モジュール２０９の各々は、ベースプレート１１１からそれぞれの位置にあるクランプ電極アセンブリ２０１の所与のクランプ電極へのＲＦ電力伝送路を形成するために、ベースプレート１１１からそれぞれの位置にあるクランプ電極アセンブリ２０１の所与のクランプ電極への電気接続を形成するよう構成される。
【００３８】
図３Ａは、本発明のいくつかの実施形態に従って、図２Ａに示した視線Ａ−Ａに対応して、クランプ電極アセンブリ２０１と複数のＲＦ電力供給接続モジュール２０９との間の界面を通して伸びる静電チャック１０７を示す水平断面図である。図３Ａの例では、セラミック層１１５の外周の周りで実質的に均等に、セラミック層１１５の周りの周囲２２１に沿ってセラミック層１１５の外周付近に分散された８個のＲＦ電力供給接続モジュール２０９が存在しており、８個のＲＦ電力供給接続モジュール２０９の各々は、セラミック層１１５の上面と直交して伸びるセラミック層１１５の中心線２０２の周りで測定して約４５°の角度ずつ８個のＲＦ電力供給接続モジュール２０９の隣接する各モジュールから分離されている。別の実施形態においては、８より多いまたは少ないＲＦ電力供給接続モジュール２０９が利用されてもよい。例えば、別の実施例は、最大で１０００のＲＦ電力供給接続モジュール２０９を備えてもよい。
【００３９】
また、一部の高周波用途（例えば、６０ＭＨｚ以上）では、均一性の理由で、クランプ電極アセンブリ２０１が、区分された形状を有すること（ペタルを備えるなど）が望ましい場合がある。図３Ｂは、本発明のいくつかの実施形態に従って、クランプ電極アセンブリ２０１の単極クランプ電極２０１Ａが、セラミック層１１５の中心線２０２の周りで放射対称的に分断された、図３Ａのクランプ電極アセンブリ２０１の変形例を示す。図３Ｂの実施例では、ギャップ３０９が、クランプ電極アセンブリ２０１の単極クランプ電極２０１Ａの隣接領域３０１〜３０８を分離しており、クランプ電極アセンブリ２０１の単極クランプ電極２０１Ａの各領域３０１〜３０８は、セラミック層１１５の中心線２０２の近くで互いに接続されている。また、クランプ電極アセンブリ２０１の単極クランプ電極２０１Ａの各領域３０１〜３０８は、それぞれ、複数のＲＦ電力供給接続モジュール２０９Ａ〜２０９Ｈの内のそれぞれのモジュールを通してベースプレート１１１からＲＦ電力を受信するように接続されている。
【００４０】
図３Ｃは、本発明のいくつかの実施形態に従って、クランプ電極アセンブリ２０１が、セラミック層１１５の中心線２０２の周りに放射対称的に配置された複数のクランプ電極３１１〜３１８を備える、図３Ａのクランプ電極アセンブリ２０１の変形例を示す。図３Ｃの実施例では、クランプ電極３１１〜３１８の内の隣接する電極が、ギャップ３１９によって互いに分離されている。また、クランプ電極アセンブリ２０１の各クランプ電極３１１〜３１８は、それぞれ、複数のＲＦ電力供給接続モジュール２０９Ａ〜２０９Ｈの内のそれぞれのモジュールを通してベースプレート１１１からＲＦ電力を受信するように接続されている。いくつかの実施形態において、複数のＲＦ電力供給接続モジュール２０９Ａ〜２０９Ｈの各々は、クランプ電極アセンブリ２０１の各クランプ電極３１１〜３１８を通したＲＦ信号伝達を独立制御できるように、独立制御されたＲＦ信号を受信するように接続されてよい。また、各クランプ電極３１１〜３１８は、クランプ電極アセンブリ２０１が双極モードで動作するように、独立制御されたクランプ電圧を受信するよう接続されてもよい。例えば、クランプ電極３１１、３１３、３１５、および、３１７が、所与の大きさの正電圧を受信するように接続されてよく、クランプ電極３１２、３１４、３１６、および、３１８が、所与の大きさの負電圧を受信するよう接続されてよい。
【００４１】
ベースプレート１１１からクランプ電極アセンブリ２０１の１または複数のクランプ電極へＲＦ信号を均一に伝達するために、複数のＲＦ電力供給接続モジュール２０９は、セラミック層１１５の中心線２０２の周りに実質的に均一に分散されうる。ただし、複数のＲＦ電力供給接続モジュール２０９の位置については、静電チャック１０７内の他の構造および／または通路の周りにそれらの配置を納めるために、いくらかの調整がなされてもよい。いくつかの実施形態において、複数のＲＦ電力供給接続モジュール２０９は、ベースプレート１１１とクランプ電極アセンブリ２０１の１または複数のクランプ電極との間の直接的な電気接続を提供する受動的な接続として規定されうる。ただし、別の実施形態において、複数のＲＦ電力供給接続モジュール２０９の一部または全部が、ベースプレート１１１からクランプ電極アセンブリ２０１の１または複数のクランプ電極へ伝達されるＲＦ信号の振幅および／または周波数を制御するよう規定されてもよい。また、いくつかの実施形態において、複数のＲＦ電力供給接続モジュール２０９の個々のモジュールが、リアルタイムでそれを通して伝達されるＲＦ信号の振幅および／または周波数を制御するよう構成されてもよい。
【００４２】
ベースプレート１１１、複数のＲＦ電力供給接続モジュール２０９、および、クランプ電極アセンブリ２０１が共に、ベースプレート１１１の上面とクランプ電極アセンブリ２０１との間、かつ、複数のＲＦ電力供給接続モジュール２０９がそれに沿って配置されるセラミック層１１５の周りの周囲２２１内に存在する静電チャック１０７の内部空間の周りにＲＦ電力伝達を方向付けるためのファラデーケージを形成することを理解されたい。図２Ｂは、本発明のいくつかの実施形態に従って、太い実線２５０で示されたＲＦ信号伝送路と共に図２Ａの構成を示す。ＲＦ信号は、ＲＦ電源１２９から整合モジュール１３１そして接続部１２７を通して下側支持構造１０９へ伝達される。次いで、ＲＦ信号は、下側支持構造１０９の表面の周りを通ってベースプレート１１１へ至る。次いで、ＲＦ信号は、ベースプレート１１１の表面に沿ってベースプレート１１１の上面に至り、複数のＲＦ電力供給接続モジュール２０９の各々、次いで、クランプ電極アセンブリ２０１の１または複数のクランプ電極に至る。
【００４３】
ベースプレート１１１から複数のＲＦ電力供給接続モジュール２０９を通してクランプ電極アセンブリ２０１の１または複数のクランプ電極にＲＦ信号を伝達することにより、静電チャック１０７の内部空間は、基本的にＲＦ信号誘導電場から影響を受けない。また、複数のＲＦ電力供給接続モジュール２０９およびその他の意図的なＲＦ導体が静電チャック１０７内の他の導電構成要素を貫通する様々な位置に、ＲＦ信号フィルタリング装置が実装されてもよく、ここで、他の導電構成要素は、ＲＦ信号を伝導しないことが望ましい。このように、ベースプレート１１１、複数のＲＦ電力供給接続モジュール２０９、および、クランプ電極アセンブリ２０１の１または複数のクランプ電極によって形成されたファラデーケージは、様々なＲＦフィルタリング装置と共に、静電チャック１０７の内部にある回路および接続層をＲＦ場から保護および遮蔽する。また、ＲＦ信号誘導電場が、ベースプレート１１１ではなく、静電チャック１０７内のクランプ電極アセンブリ２０１でより高くなるようにすることにより、静電チャック１０７の内部でプラズマを不注意に点火する可能性が低くなる。したがって、電子構成要素（例えば、ヒータ回路、センサ回路など）を、静電チャック２０７の構造全体を通して流れるＲＦ電流によって引き起こされる悪影響に晒すことなく、静電チャック１０７の内部空間内に配置することが可能である。
【００４４】
また、ベースプレート１１１と、複数のＲＦ電力供給接続モジュール２０９と、クランプ電極アセンブリ２０１の１または複数のクランプ電極とによって形成されたファラデーケージは、広帯域のＲＦ信号周波数について基板１０５へのＲＦ信号伝達の一貫性を改善し、静電チャック１０７内の他の内部回路および関連の変動から独立した基板１０５へのＲＦ信号伝達の一貫性を改善し、それにより、基板１０５へのＲＦ信号伝達の、或る静電チャック１０７から別の静電チャック１０７への一貫性を改善する。したがって、ベースプレート１１１と、複数のＲＦ電力供給接続モジュール２０９と、クランプ電極アセンブリ２０１とによって形成されたファラデーケージは、均一かつ一貫して、様々なＲＦ信号周波数および高調波での異なる静電チャック１０７の動作を提供する。
【００４５】
さらに、セラミック層１１５の上部に近いクランプ電極アセンブリ２０１の位置は、より低い低ＲＦ周波数（特に、４００ｋＨｚ、１００ｋＨｚ、５５ｋＨｚなど）の伝送を提供する。また、複数のＲＦ電力供給接続モジュール２０９によるクランプ電極アセンブリ２０１のベースプレート１１１への直接的な接続は、より低いＲＦ周波数信号のパルシングを可能にし、それは、特定のプラズマ処理動作に有用でありうる。また、複数のＲＦ電力供給接続モジュール２０９が、より高いＲＦ電流を伝達するよう構成されれば、クランプ電極アセンブリ２０１を通してプラズマ処理領域１１９に、より低いＲＦ信号周波数のより高いＲＦ電流を伝達することができる。
【００４６】
図４は、本発明のいくつかの実施形態に従って、複数のＲＦ電力供給接続モジュール２０９の１つを通る垂直断面図である。ＲＦ電力供給接続モジュール２０９は、ベースプレート１１１と、セラミック層１１５内の露出埋め込み導電部分４０３との間に伸びる第１電気接続部４０１を備える。また、ＲＦ電力供給接続モジュール２０９は、露出埋め込み導電部分４０３とクランプ電極アセンブリ２０１との間を電気接続するために、露出埋め込み導電部分４０３からセラミック層１１５を通してクランプ電極アセンブリ２０１まで伸びる第２電気接続部４０５を備える。いくつかの実施形態において、露出埋め込み導電部分４０３は、平面形状である。別の実施形態において、露出埋め込み導電部分４０３は、特に、凸形状、凹形状、円筒形など、非平面形状である。露出埋め込み導電部分４０３の一部４０３Ａが、セラミック層１１５の底部で露出されており、第１電気接続部４０１の部材によって物理的に接触されている。いくつかの実施形態において、露出埋め込み導電部分４０３は、第１電気接続部４０１との電気接続を可能にするためにメッキされてよい。
【００４７】
第１電気接続部４０１および第２電気接続部４０５は、静電チャック１０７を支持する／囲む／接する構造の熱による膨張および収縮に対応するよう構成される。いくつかの実施形態において、第１電気接続部４０１は、露出埋め込み導電部分４０３の露出部分４０３Ａに向かって圧迫された導電ピン４０７を備える。いくつかの実施形態において、第１電気接続部４０１は、ベースプレート１１１へ電気的に短絡されている。別の実施形態において、第１電気接続部４０１は、ベースプレート１１１から電気的に絶縁されるが、ＲＦ信号がベースプレート１１１から第１電気接続部４０１を通して優先的に伝達されるように配置される。図４に図示したものなど、いくつかの実施形態において、導電ピン４０７は、ベースプレート１１１から導電ピン４０７へのＲＦ信号の伝達を可能にするために、ベースプレート１１１へ電気接続される。具体的には、導電ピン４０７が、そのベース構造４０９と電気接続するように配置され、次に、ベース構造４０９が、ベースプレート１１１と電気接続するように配置されている。この構成において、ＲＦ信号は、ベースプレート１１１の外面に沿って、ベースプレート１１１の上面を通り、ベース構造４０９、ピン４０７、露出埋め込み導電部分４０３に至り、そして、第２電気接続部４０５を通してクランプ電極アセンブリ２０１に至る。いくつかの実施形態において、導電ピン４０７は、露出埋め込み導電部分４０３の露出部分４０３Ａに向かって導電ピン４０７を圧迫するよう構成されたバネを備える。また、いくつかの実施形態において、導電ピン４０７は、３０アンペアまでのＲＦ電流を伝達するよう構成される。ただし、別の実施形態において、導電ピン４０７は、静電チャック１０７によって実行される処理に合わせて、より高いまたはより低い量のＲＦ電流を伝達するよう構成されてもよいことを理解されたい。
【００４８】
さらに、いくつかの実施形態において、導電ピン４０７を用いる代わりに、ベースプレート１１１と露出埋め込み導電部分４０３との間の接続は、ろう付け接続またははんだ付け接続を用いてなされる。いくつかの実施形態において、第１電気接続部４０１が、導電ピン４０７、ろう付け接続、はんだ付け接続、または、何らかの他のタイプの接続のいずれをＲＦ導体として用いるかに関わらず、第１電気接続部４０１は、第１電気接続部４０１を通した電気インピーダンスを最小化するために、セラミック層１１５とベースプレート１１１との間でＲＦ導体が横切る距離が可能な限り小さくなるように構成される。
【００４９】
いくつかの実施形態において、第２電気接続部４０５は、セラミック層１１５内に１または複数の内部埋め込み導電部分４１１を備える。いくつかの実施形態において、内部埋め込み導電部分４１１の各々は、クランプ電極アセンブリ２０１と実質的に平行になるように向けられる。また、第２電気接続部４０５は、内部埋め込み導電部分４１１を、互いに（複数の内部埋め込み導電部分４１１がある場合）、露出埋め込み導電部分４０３に、および、クランプ電極アセンブリ２０１に、電気接続するように配置された１または複数の垂直導電構造４１３を備えてよい。いくつかの実施形態において、垂直導電構造４１３の少なくとも１つは、露出埋め込み導電部分４０３と内部埋め込み導電部分４１１の最も下のものとの間でセラミック層１１５を通して伸び、垂直導電構造４１３の少なくとも１つは、内部埋め込み導電部分４１１の最も高いものとクランプ電極アセンブリ２０１との間でセラミック層１１５を通して伸び、垂直導電構造４１３の少なくとも１つは、存在する場合に、垂直に隣接する各セットの２つの内部埋め込み導電部分４１１の間でセラミック層１１５を通して伸びる。
【００５０】
内部埋め込み導電部分４１１の利用は、内部埋め込み導電部分４１１に接続するために用いられる垂直導電構造４１３と共に、セラミック層１１５を積層して製造することを可能にすることを理解されたい。また、垂直導電構造４１３は、所与の内部埋め込み導電部分４１１の両側の異なる位置に配置されてよいことを理解されたい。このように、ＲＦ電力供給接続モジュール２０９の第２電気接続部４０５内の電気接続は、異なる垂直位置および異なる水平位置でなされうる。また、垂直導電構造４１３は、所与のＲＦ電力供給接続モジュール２０９内に冗長に配置されてもよい。例えば、いくつかの実施形態において、ＲＦ電力供給接続モジュール２０９の内の所与の１つで、少なくとも４つの垂直導電構造４１３が、露出埋め込み導電部分４０３と内部埋め込み導電部分４１１の最も下のものとの間でセラミック層１１５を通して伸び、少なくとも４つの垂直導電構造４１３が、内部埋め込み導電部分４１１の最も高いものとクランプ電極アセンブリ２０１との間でセラミック層１１５を通して伸び、少なくとも４つの垂直導電構造４１３が、存在する場合に、垂直に隣接する各セットの２つの内部埋め込み導電部分４１１の間でセラミック層１１５を通して伸びる。
【００５１】
図５は、本発明のいくつかの実施形態に従って、隣接するセットの２つの内部埋め込み導電部分４１１の間で冗長に４つの垂直導電構造４１３を利用する一例を示す。図５の例における４つの垂直導電構造４１３の図は、例として提供されていることを理解されたい。別の実施形態において、４よりも多いまたは少ない垂直導電構造４１３が、隣接するセットの２つの内部埋め込み導電部分４１１の間に配置されてもよい。例えば、図５は、さらなる垂直導電構造４１３Ａを有するオプションを示す。様々な実施形態において、所与のＲＦ電力供給接続モジュール２０９内の隣接するセットの２つの内部埋め込み導電部分４１１の間に配置される垂直導電構造４１３の数は、垂直導電構造４１３および／または内部埋め込み導電部分４１１を製造するために用いられる材料の選択、ならびに、それらの選択された材料の静電容量によって決定されうる。
【００５２】
図６Ａは、本発明のいくつかの実施形態に従って、段付き構成を有するセラミック層１１５Ａを備えた静電チャック１０７Ａを示す。図６Ｂは、本発明のいくつかの実施形態に従って、セラミック層１１５Ａの上面図を示す。セラミック層１１５Ａは、中央領域６０１および周辺領域６０３を備える。中央領域６０１は、基板１０５を支持するよう構成された領域を含む。周辺領域６０３は、中央領域６０１を囲むように構成される。セラミック層１１５Ａは、中央領域６０１および周辺領域６０３の両方にわたって実質的に均一な平面として広がる底面を有する。中央領域６０１は、セラミック層１１５Ａの底面と垂直に測定される第１全厚６０５を有する。周辺領域６０３は、セラミック層１１５Ａの底面と垂直に測定される第２全厚６０７を有する。第２全厚６０７は、第１全厚６０５よりも小さく、それにより、セラミック層１１５Ａの径方向外周に段付き構成が形成される。また、クランプ電極アセンブリ２０１の全体が、セラミック層１１５Ａの上面の真下の位置でセラミック層１１５Ａの中央領域６０１内に配置される。セラミック層１１５Ａの周辺領域６０３は、周辺ＲＦ電力供給電極６０９の一部を含む。周辺ＲＦ電力供給電極６０９は、クランプ電極アセンブリ２０１の外側部分の下でセラミック層１１５Ａの中央領域６０１にも伸びる。
【００５３】
周辺ＲＦ電力供給電極６０９は、セラミック層１１５Ａ内で、クランプ電極アセンブリ２０１の下方のセラミック層１１５Ａ内の垂直位置に形成される。周辺ＲＦ電力供給電極６０９は、上面、底面、内側縁部６０９Ａ、および、外側縁部６０９Ｂによって規定された環状の形状を有する。いくつかの実施形態において、周辺ＲＦ電力供給電極６０９の上面および底面は、セラミック層１１５Ａの上面と実質的に平行に向けられる。周辺ＲＦ電力供給電極６０９の内側縁部６０９Ａは、クランプ電極アセンブリ２０１と周辺ＲＦ電力供給電極６０９との間に重複６１３が存在するように、クランプ電極アセンブリ２０１の外縁２０３Ａよりも半径方向でセラミック層１１５Ａの中心線２０２の近くに配置される。ここでも、セラミック層１１５Ａの中心線２０２は、セラミック層１１５Ａの上面の中心点でセラミック層１１５Ａの上面と直交して伸びると見なされる。周辺ＲＦ電力供給電極６０９の外側縁部６０９Ｂは、クランプ電極アセンブリ２０１の外縁２０３Ａよりもセラミック層１１５Ａの中心線２０２から離れて配置される。クランプ電極アセンブリ２０１を越えて半径方向外側へ周辺ＲＦ電力供給電極６０９を延ばすことにより、基板１０５の径方向外周の周りの位置でのＲＦ信号の伝達が可能になり、これは、いくつかの処理応用例において、基板１０５の径方向縁部での処理性能を向上させるために利用されうる。周辺ＲＦ電力供給電極６０９は、基板１０５の最外領域および縁部での処理性能を向上させるために、基板１０５の外側径方向外周を越えてプラズマへのＲＦ結合を拡大する。
【００５４】
ベースプレート１１１への周辺ＲＦ電力供給電極６０９およびクランプ電極アセンブリ２０１の電気接続を提供するために、複数のＲＦ電力供給接続モジュール６２９が、セラミック層１１５Ａの外周の周りに実質的に均一に分散されており、複数のＲＦ電力供給接続モジュール６２９の各々は、ベースプレート１１１と周辺ＲＦ電力供給電極６０９およびクランプ電極アセンブリ２０１との間に、ＲＦ信号のための低インピーダンス伝送路を提供する。複数のＲＦ電力供給接続モジュール６２９は、セラミック層１１５の外周の周りに複数のＲＦ電力供給接続モジュール２０９を分散させることに関して本明細書で議論したのと同じように、セラミック層１１５Ａの外周の周りに分散されてよい。
【００５５】
図６Ｃは、本発明のいくつかの実施形態に従って、複数のＲＦ電力供給接続モジュール６２９の１つを通る垂直断面図である。いくつかの実施形態において、ＲＦ電力供給接続モジュール６２９の各々は、ベースプレート１１１とセラミック層１１５Ａ内の露出埋め込み導電部分４０３との間に伸びる第１電気接続部４０１を備え、露出埋め込み導電部分４０３の部分４０３Ａは、セラミック層１１５Ａの底部で露出されている。図４に関して上述したように、第１電気接続部４０１は、いくつかの実施形態において、導電ピン４０７によって形成されてよい。あるいは、別の実施形態において、第１電気接続宇４０１は、ベースプレート１１１と露出埋め込み導電部分４０３との間に伸びるろう付けまたははんだ付け接続によって形成されてもよい。
【００５６】
ＲＦ電力供給接続モジュール６２９の各々は、露出埋め込み導電部分４０３からセラミック層１１５Ａを通してクランプ電極アセンブリ２０１まで伸びる第２電気接続部６２１を備える。第２電気接続部６２１は、露出埋め込み導電部分４０３から周辺ＲＦ電力供給電極６０９へセラミック層１１５Ａを通して伸びる下側電気接続部６２３を備える。第２電気接続部６２１は、さらに、周辺ＲＦ電力供給電極６０９からクランプ電極アセンブリ２０１へセラミック層１１５Ａを通して伸びる上側電気接続部６２５を備える。下側電気接続部６２３は、図４の第２電気接続部４０５に関して論じたのと同様に、複数の内部埋め込み導電部分４１１および垂直導電構造４１３を用いて形成されてよい。図６Ｃの例では、１つの内部埋め込み導電部分４１１および２つの垂直導電構造４１３が、露出埋め込み導電部分４０３から周辺ＲＦ電力供給電極６０９まで伸びる下側電気接続部６２３を形成するために用いられる。同様に、上側電気接続部６２５は、図４の第２電気接続部４０５に関して論じたのと同様に、複数の内部埋め込み導電部分４１１および垂直導電構造４１３を用いて形成されてよい。図６Ｃの例では、３つの内部埋め込み導電部分４１１および４つの垂直導電構造４１３が、周辺ＲＦ電力供給電極６０９からクランプ電極アセンブリ２０１まで伸びる上側電気接続部６２５を形成するために用いられる。
【００５７】
図６Ｃに示したものなど、いくつかの実施形態において、ＲＦ信号は、周辺ＲＦ電力供給電極６０９を通してクランプ電極アセンブリ２０１へ伝達される。しかしながら、別の実施形態において、ＲＦ信号は、最初にクランプ電極アセンブリ２０１へ伝達され、その後、クランプ電極アセンブリ２０１を通して周辺ＲＦ電力供給電極６０９へ伝達されてもよい。また、いくつかの実施形態において、ＲＦ信号は、最初にクランプ電極アセンブリ２０１を通ることなしに、ベースプレート１１１から周辺ＲＦ電力供給電極６０９へ伝達されてもよく、ＲＦ信号は、最初に周辺ＲＦ電力供給電極６０９を通ることなしに、ベースプレート１１１からクランプ電極アセンブリ２０１へ伝達されてもよい。
【００５８】
また、いくつかの実施形態において、周辺ＲＦ電力供給電極６０９は、間で絶縁体として機能するセラミック層１１５Ａの一部により、クランプ電極アセンブリ２０１から電気的に絶縁されてもよい。これらの実施形態において、周辺ＲＦ電力供給電極６０９およびクランプ電極アセンブリ２０１の各々は、ベースプレート１１１から直接的にＲＦ信号を受信するように独立して接続されてもよい。また、いくつかの実施形態におけるこの構成で、セラミック層１１５Ａの外周に供給されるＲＦ電力対セラミック層１１５Ａの内の基板を支持する中央領域６０１に供給されるＲＦ電流の独立制御を提供するために、周辺ＲＦ電力供給電極６０９およびクランプ電極アセンブリ２０１の各々へのＲＦ信号伝送路が独立制御されてよい。したがって、様々な実施形態において、周辺ＲＦ電力供給電極６０９およびクランプ電極アセンブリ２０１の両方を有することは、周辺ＲＦ電力供給電極６０９でさらなるＲＦ信号周波数の印加を提供するがクランプ電極アセンブリ２０１では提供しないか、もしくは、その逆であり、それにより、基板１０５のエッジ処理の動作柔軟性を改善する。
【００５９】
図６Ｄは、本発明のいくつかの実施形態に従って、独立制御されたＲＦ信号が複数のＲＦ電力供給接続モジュール６２９およびベースプレート１１１にそれぞれ伝達されうるように第１電気接続部４０１がベースプレート１１１から電気的に絶縁されている複数のＲＦ電力供給接続モジュール６２９の１つを通る垂直断面図を示す。図６Ｄの例において、導電ピン４０７のベース構造４０９は、ベース構造４０９がベースプレート１１１から電気的に絶縁されるように、電気絶縁部材（誘電スリーブなど）４１０の中に配置される。導電ピン４０７のベース構造４０９は、適切なＲＦインピーダンス整合回路によってＲＦ電源４１２に接続される。この構成において、ＲＦ電源４１２によって生成されたＲＦ信号は、ベースプレート１１１を通して伝導されることなしに、ベース構造４０９へ、そして、ベース構造４０９から導電ピン４０７へ、そして、導電ピン４０７から露出埋め込み導電部分４０３へ伝導される。いくつかの実施形態において、ＲＦ電源４１２から導電ピン４０７のベース構造４０９へ伝達されるＲＦ信号がＲＦ制御モジュールによって制御されるように、ＲＦ電源４１２はＲＦ制御モジュールに接続される。
【００６０】
図７は、本発明のいくつかの実施形態に従って、静電チャック（１０７／１０７Ａ）を製造するための方法を示すフローチャートである。方法は、基板（１０５）を支持するよう構成された領域を含む上面を有するセラミック層（１１５／１１５Ａ）を形成する動作７０１を備える。動作７０１は、クランプ電極アセンブリ（２０１）とセラミック層（１１５／１１５Ａ）の上面との間のセラミック層（１１５／１１５Ａ）の領域が実質的に他の導電材料を含まないように、セラミック層（１１５／１１５Ａ）内で、セラミック層（１１５／１１５Ａ）の上面と実質的に平行な向きで、セラミック層（１１５／１１５Ａ）内の上の方の位置に、クランプ電極アセンブリ（２０１）を配置することを含む。クランプ電極アセンブリ（２０１）は、基板（１０５）を支持するよう構成されたセラミック層（１１５／１１５Ａ）の上面の領域の下にある領域に少なくとも及ぶように、セラミック層（１１５／１１５Ａ）を通して水平に広がるよう構成される。動作７０１は、セラミック層（１１５／１１５Ａ）の外周の周りに実質的に均一に分散させて、複数のＲＦ電力供給接続モジュール（２０９／６２９）を配置することを含む。複数のＲＦ電力供給接続モジュール（２０９／６２９）の各々は、ベースプレート（１１１）からそれぞれの位置にあるクランプ電極アセンブリ（２０１）へのＲＦ電力伝送路を形成するために、ベースプレート（１１１）からそれぞれの位置にあるクランプ電極アセンブリ（２０１）への電気接続を形成するよう構成される。方法は、さらに、ベースプレート（１１１）とセラミック層（１１５／１１５Ａ）との間に配置されたボンド層（１１３）を用いて、セラミック層（１１５／１１５Ａ）をベースプレート（１１１）に取り付けるための動作７０３を含む。
【００６１】
本明細書で論じたように、ベースプレート１１１、複数のＲＦ電力供給接続モジュール２０９／６２９、および、クランプ電極アセンブリ２０１は共に、ベースプレート１１１の上面とクランプ電極アセンブリ２０１との間、かつ、複数のＲＦ電力供給接続モジュール２０９／６２９がそれに沿って配置されるセラミック層１１５／１１５Ａの周りの周囲内、に存在する静電チャック１０７／１０７Ａの内部空間の周りにＲＦ電力伝達を方向付けるためのファラデーケージを形成する。このファラデーケージは、静電チャック１０７／１０７Ａの内部空間の周りにＲＦ電流を伝導するよう機能するので、静電チャック１０７／１０７Ａの内部空間内の内部構成要素および回路が、ＲＦによって引き起こされる損傷から保護される。また、ファラデーケージ構成は、ＲＦ信号を静電チャック１０７／１０７Ａの上側領域へ均一に供給するよう機能し、その結果、基板１０５にわたってより均一なプラズマ密度が実現される。さらに、クランプ電極アセンブリ２０１は、ファラデーケージ構成内で静電チャック１０７／１０７Ａの上面付近に配置されるので、より低い周波数のＲＦ信号（例えば、２ＭＨｚ〜４００ｋＨｚまで）をプラズマ処理領域１１９へ確実に供給できる。より低い周波数のＲＦ信号は、静電チャック１０７／１０７Ａの内部空間の周りに伝達されるので、静電チャック１０７／１０７Ａの内部空間内での寄生放電の可能性が著しく低くなる。
【００６２】
理解を深めるために、本発明について、ある程度詳しく説明したが、添付の特許請求の範囲内でいくらかの変更と変形を行ってもよいことは明らかである。したがって、これらの実施形態は、例示的なものであって、限定的なものではないとみなされ、本発明は、本明細書に示した詳細に限定されず、記載された実施形態の範囲および等価物の範囲内で変形されてよい。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【外国語明細書】
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